Как работает зажигание при сжатии однородного заряда

В стремлении к повышению эффективности использования топлива и снижению выбросов старая и очень многообещающая идея обрела новую жизнь. HCCI (однородный заряд Компрессия зажигания) технология существует уже давно, но в последнее время она получила новое внимание и энтузиазм. В то время как первые годы видели много непреодолимых (в то время) препятствий, ответы которых будут только сложная электроника с компьютерным управлением была разработана и превращена в надежные технологии, прогресс заглох. Время, как всегда, сработало, и почти все проблемы были решены. HCCI - это идея, время которой пришло почти со всеми частями и частями технологий и ноу-хау, чтобы сделать это по-настоящему.

Двигатель HCCI представляет собой смесь как обычных воспламенение от искры и дизель воспламенение от сжатия технологии. Сочетание этих двух конструкций обеспечивает высокую эффективность, подобную дизельному, без трудоемких и дорогостоящих операций с выбросами NOx и твердых частиц. В своей основной форме это просто означает, что топливо (бензин или E85) однородно (полностью и полностью) смешано с воздухом в камера сгорания (очень похожая на обычный бензиновый двигатель с искровым зажиганием), но с очень высокой пропорцией воздуха к топливу смесь). Когда поршень двигателя достигает своей высшей точки (верхней мертвой точки) на такте сжатия, смесь воздуха и топлива самовозгорается (самопроизвольно и полностью сгорает без помощи свечи зажигания) от тепла сжатия, так же, как дизель двигатель. Результат - лучшее из обоих миров: низкое потребление топлива и низкие выбросы.

В двигателе HCCI (который основан на четырехтактном цикле Отто) контроль подачи топлива имеет первостепенное значение при управлении процессом сгорания. На такте впуска топливо впрыскивается в камеру сгорания каждого цилиндра через топливные форсунки, установленные непосредственно в головке цилиндров. Это достигается независимо от всасывания воздуха через впускную камеру. К концу такта впуска топливо и воздух были полностью введены и смешаны в камере сгорания цилиндра.

Когда поршень начинает двигаться вверх во время такта сжатия, в камере сгорания начинает накапливаться тепло. Когда поршень достигает конца этого хода, накапливается достаточно тепла, чтобы вызвать топливо / воздух смесь самопроизвольно сгорает (искры не нужны) и заставляет поршень опускаться Инсульт. В отличие от обычных искровых двигателей (и даже дизелей), процесс сгорания - это скудное низкотемпературное и беспламенное выделение энергии по всей камере сгорания. Вся топливная смесь сгорает одновременно, производя эквивалентную мощность, но используя намного меньше топлива и выделяя при этом гораздо меньше выбросов.

В конце рабочего такта поршень снова меняет направление и запускает такт выпуска, но до все выхлопные газы могут быть удалены, выпускные клапаны закрываются рано, задерживая часть скрытого сгорания высокая температура. Это тепло сохраняется, и небольшое количество топлива впрыскивается в камеру сгорания для предварительная зарядка (для контроля температуры сгорания и выбросов) перед следующим тактом впуска начинается.

Постоянной проблемой развития двигателей HCCI является управление процессом сгорания. В традиционных искровых двигателях время сгорания легко регулируется модулем управления двигателем, изменяющим событие зажигания и, возможно, подачу топлива. Это не так просто с беспламенным горением HCCI. Температура камеры сгорания и состав смеси должны строго контролироваться в пределах быстро меняющихся и очень узких порогов, которые включают такие параметры, как давление в цилиндре, нагрузка на двигатель и число оборотов и положение дроссельной заслонки, экстремальные значения температуры окружающего воздуха и атмосферного давления меняется. Большинство из этих условий компенсируются датчиками и автоматическими настройками для других, как правило, фиксированных действий. Включены отдельные датчики давления в цилиндре, регулируемый гидравлический подъем клапана и электромеханические фазировщики фаз газораспределения. Хитрость заключается не столько в том, чтобы заставить работать эти системы, сколько в том, чтобы заставить их работать вместе, очень быстро и за многие тысячи миль и лет износа. Возможно, такой же сложной будет проблема обеспечения доступности этих передовых систем управления.

• Бережливое сгорание приводит к увеличению эффективности использования топлива на 15 процентов по сравнению с обычным двигателем с искровым зажиганием.
• Более чистое сгорание и меньшие выбросы (особенно NOx), чем у обычного двигателя с искровым зажиганием.
• Совместим с бензином и топливом E85 (этанол).
• Топливо сгорает быстрее и при более низких температурах, что снижает потери тепловой энергии по сравнению с обычным искровым двигателем.
• Индукционная система без дроссельной заслонки исключает фрикционные потери при прокачке, возникающие в традиционныхкорпус дроссельной заслонки) искровые двигатели.

• Высокое давление в цилиндре требует более прочной (и более дорогой) конструкции двигателя.
• Более ограниченный диапазон мощности, чем у обычного искрового двигателя.
• Многие характеристики горения трудно (и дороже) контролировать.

Ясно, что технология HCCI обеспечивает превосходную эффективность использования топлива и контроль выбросов по сравнению с обычной проверенной искрой зажигание бензиновый двигатель. Что еще не так точно, так это способность этих двигателей обеспечивать эти характеристики недорого и, что, возможно, еще важнее, надежно в течение срока службы автомобиля. Продолжающиеся достижения в области электронного управления привели HCCI к пропасти работоспособного реальность, и дальнейшие усовершенствования будут необходимы, чтобы подтолкнуть его через край в повседневное производство транспортные средства.