كيف متجانسة تهمة ضغط الاشتعال يعمل

في السعي لتحقيق تحسين دائم في كفاءة استهلاك الوقود وخفض الانبعاثات ، وجدت فكرة قديمة واعدة للغاية حياة جديدة. HCCI (تهمة متجانسة ضغط الاشتعالكانت التكنولوجيا موجودة منذ فترة طويلة ولكنها تلقت مؤخراً اهتمامًا متجددًا وحماسًا. في حين شهدت السنوات الأولى العديد من العقبات التي لا يمكن التغلب عليها (في ذلك الوقت) والتي ستأتي إجاباتها فقط تم تطوير الالكترونيات المتطورة التي تسيطر عليها الكمبيوتر ونضجت في تقنيات موثوقة ، والتقدم المتوقفة. الوقت ، كما هو الحال دائمًا ، يعمل بسحره وقد تم حل كل مشكلة تقريبًا. إن HCCI هي الفكرة التي حان وقتها مع كل أجزاء وقطع التكنولوجيا تقريبًا والمكانة للقيام بذلك.

محرك HCCI هو مزيج من كلا التقليدية شرارة الاشتعال والديزل ضغط الاشتعال تقنية. يوفر مزج هذين التصميمين كفاءة عالية تشبه الديزل بدون صعوبة - ومكلفة - التعامل مع أكاسيد النيتروجين والانبعاثات الجسيمية. في أبسط أشكاله ، فهذا يعني ببساطة أن الوقود (البنزين أو E85) يتم خلطه بشكل متجانس (تمامًا وشاملًا) مع الهواء في غرفة الاحتراق (تشبه إلى حد كبير محرك البنزين المشتعل شرارة) ، ولكن مع نسبة عالية جدا من الهواء إلى الوقود (العجاف خليط). عندما يصل مكبس المحرك إلى أعلى نقطة (أعلى مركز ميت) في ضغط الانضغاط ، خليط الهواء / الوقود الاشتعال التلقائي (احتراق تلقائي بالكامل مع عدم وجود مساعدة لسد الشرارة) من حرارة الانضغاط ، مثل الديزل محرك. والنتيجة هي الأفضل في كلا العالمين: انخفاض استهلاك الوقود وانخفاض الانبعاثات.

في محرك HCCI (الذي يعتمد على دورة أوتو رباعية الأشواط) ، يعتبر التحكم في توصيل الوقود ذو أهمية قصوى في التحكم في عملية الاحتراق. يتم حقن الوقود في غرفة الاحتراق لكل أسطوانة عن طريق حاقن الوقود المثبتة مباشرة في رأس الاسطوانة على سكتة السحب. يتم تحقيق ذلك بشكل مستقل عن تحريض الهواء الذي يحدث من خلال الجلسة المكتملة. بحلول نهاية السكتة الدماغية ، تم إدخال الوقود والهواء بشكل كامل وخلطهما في غرفة الاحتراق للأسطوانة.

عندما يبدأ المكبس في التحرك مرة أخرى أثناء ضغط الضغط ، تبدأ الحرارة في البناء في غرفة الاحتراق. عندما يصل المكبس إلى نهاية هذه السكتة الدماغية ، تتراكم حرارة كافية للتسبب في الوقود / الهواء يمزج الخليط احتراقًا تلقائيًا (لا توجد شرارة ضرورية) وإجبار المكبس على السلطة السكتة الدماغية. على عكس محركات الشرارة التقليدية (وحتى الديزل) ، فإن عملية الاحتراق عبارة عن إطلاق ضعيف ومنخفض الحرارة وعديم اللهب للطاقة عبر غرفة الاحتراق بأكملها. يتم حرق خليط الوقود بأكمله لإنتاج طاقة مكافئة في وقت واحد ، ولكن باستخدام وقود أقل بكثير وإطلاق انبعاثات أقل بكثير في هذه العملية.

في نهاية ضربة القوة ، يقوم المكبس بعكس الاتجاه مرة أخرى ويبدأ ضربة العادم ، لكن قبل ذلك يمكن إخلاء جميع غازات العادم ، وإغلاق صمامات العادم في وقت مبكر ، محاصرة بعض الاحتراق الكامن الحرارة. يتم الحفاظ على هذه الحرارة ، ويتم حقن كمية صغيرة من الوقود في غرفة الاحتراق لمدة قبل الشحن (للمساعدة في السيطرة على درجات حرارة الاحتراق والانبعاثات) قبل السكتة الدماغية القادمة يبدأ.

مشكلة التطوير المستمرة مع محركات HCCI هي التحكم في عملية الاحتراق. في محركات الشرارة التقليدية ، يتم ضبط توقيت الاحتراق بسهولة من خلال وحدة التحكم في إدارة المحرك التي تغير حدث الشرارة وربما تسليم الوقود. الأمر ليس سهلاً تقريبًا مع احتراق HCCI. يجب التحكم بإحكام في درجة حرارة غرفة الاحتراق وتكوين الخليط بإحكام داخل عتبات متغيرة سريعة التضمين معلمات مثل ضغط الأسطوانة ، وتحميل المحرك ، ودورات في الدقيقة ، وموضع الكبح ، ودرجات حرارة الهواء المحيط القصوى والضغط الجوي التغييرات. يتم تعويض معظم هذه الظروف عن طريق أجهزة الاستشعار والتعديلات التلقائية لإجراءات ثابتة عادة. يشمل ذلك مستشعرات ضغط الأسطوانة الفردية ، ورفع الصمام الهيدروليكي المتغير والمحللات الكهروميكانيكية لتوقيت عمود الكامات. لا تكمن الحيلة في جعل هذه الأنظمة تعمل بقدر ما تعمل على جعلها تعمل معًا بسرعة كبيرة وعلى مدى آلاف الأميال والسنوات من البلى. ربما بنفس الصعوبة ستكون مشكلة الحفاظ على أنظمة التحكم المتقدمة هذه في متناول اليد.

• يؤدي احتراق العجاف إلى زيادة كفاءة استهلاك الوقود بنسبة 15 بالمائة عن محرك الإشعال التقليدي.
• الاحتراق الأنظف وانبعاثات أقل (خاصة أكاسيد النيتروجين) من محرك الإشعال التقليدي.
• متوافق مع البنزين وكذلك وقود E85 (الإيثانول).
• يتم حرق الوقود بشكل أسرع وفي درجات حرارة منخفضة ، مما يقلل من فقد الطاقة الحرارية مقارنة بمحرك الشرارة التقليدي.
• نظام التعريفي الخانق يزيل خسائر الضخ الاحتكاكية المتكبدة في التقليدية (خنق الجسم) شرارة المحركات.

• تتطلب الضغوط عالية الأسطوانة إنشاء محرك أقوى (وأكثر تكلفة).
• نطاق طاقة أكثر محدودية من محرك شرارة تقليدي.
• يصعب التحكم في المراحل الكثيرة لخصائص الاحتراق (والأكثر تكلفة).

من الواضح أن تقنية HCCI توفر كفاءة فائقة في استهلاك الوقود والتحكم في الانبعاثات مقارنةً بالشرارة التقليدية المجربة والحقيقية اشتعال محرك البنزين. ما هو غير مؤكد حتى الآن هو قدرة هذه المحركات على تقديم هذه الخصائص بطريقة غير مكلفة ، وربما الأهم من ذلك ، موثوق بها على مدى عمر السيارة. التقدم المستمر في الضوابط الإلكترونية جلبت HCCI إلى حافة عملي في الواقع ، سيكون من الضروري إدخال المزيد من التحسينات لدفعه إلى الإنتاج اليومي مركبات.