Двигателите с компресионно запалване са големи пробив – трябва да опитаме един

Това прилича на Mazda 3, но всъщност е милион долара прототип на новата архитектура на шасито на Skyactiv и новият му двигател Skyactiv-X. Mazda

Инженерът на Mazda Джей Чен обяснява как Spark Controlled компресия Запалването работи и защо е такъв пробив. Джонатан Гитлин

Двигателят на Skyactiv-X. Джонатан Гитлин

Skyactiv-X от друг ъгъл. Джонатан Гитлин

И още една за късмет. Джонатан Гитлин

Допълнителна информация

Mazda казва, че е направила дългоочакван пробив в двигателя технологиятаIRVINE, Калифорния – Въпреки слуховете за обратното, двигателят с вътрешно горене далеч не е мъртъв. Наскоро се видяхме няколко технологични постижения, които значително ще стимулират ефективност на бензиновите двигатели. Един от тях, първо отчетен през август 2017 г., е пробивът на Mazda с компресионно запалване. On Tuesday, Mazda invited us to its R&Dсъоръжение в Калифорния, за да научите повече за това умно ново Skyactiv-X двигател, но по-важното е, че всъщност трябва да го управляваме на пътя.

Какво е толкова специално в този двигател?

EnlargeMazda

Идеята зад Skyactiv-X е да може да работи с двигателя колкото е възможно по-ниска смес от гориво-въздух (известна като λ). Защото много слабото изгаряне е по-хладно от стехиометричната реакция (където λ = 1 и има точно достатъчно въздух, за да изгори напълно всяка молекула гориво, но не повече), по-малко енергия се губи като топлина. Нещо повече отработените газове съдържат по-малко гадни азотни оксиди и неизползваните въздухът започва да работи. Той абсорбира топлината при изгаряне и след това разширява се и се натиска надолу върху буталото. Резултатът е по-чист, по-ефективен и по-мощен двигател. И Skyactiv-X използва a много постна смес: а λ до 2.5.

Това звучи като автомобилен свещен граал, така че може би сте чудя се защо всички не го правят. Както често се случва, реалният свят не е толкова прост. Проблемът с много постна въздух / горивни смеси е, че тяхното горене не е особено стабилен; защото молекулите на горивото са толкова по-малко концентрирани, лесно е събитието с горенето да се измъкне. Най- решението е да се компресират нещата в много по-голяма степен от нормалното. И ако достатъчно компресирате горивото и въздуха, a прекрасно нещо се случва: запалва се без нужда от а искра.

Допълнителна информация

Пътят напред: Как ще стигнем до 54,5 mpg до 2025 г. Това е известно като хомогенно запалване чрез компресия на заряд или HCCI, идея, която Кайл Нимайер обхваща в дълбочина за нас през 2012 г. HCCI има някои други предимства също. Отгоре с горящ охладител и с по-малко замърсители, изгарянето се случва по-бързо, с по-високо пик на налягането, така че получавате повече работа от същата енергия. Всички това звучи доста прекрасно, така че вероятно се питате защо всеки бензинов двигател на пътя не използва HCCI.

За съжаление, тя е една от онези идеи, работещи в лаборатория, но никога не може да бъде напълно преведен в производствен двигател. Най-големият проблем винаги е бил да контролираме точно кога по време настъпи запалване на компресионния цикъл на двигателя, нещо, което вие искате колкото се може по-близо до топ мъртъв център.

HCCI, но с свещ?

Пробивът на Mazda беше в осъзнаването, че свещта може все още имат роля. Skyactiv-X двигателят е проектиран да има много висок коефициент на компресия – всъщност 16: 1 – и да се използва много постно съотношение въздух: гориво, но и двете са малко под прага необходими за възникване на HCCI. Вместо това двигателят на Mazda използва искра за Нека партито започне; след това получената огнена топка добавя повече топлина и налягане към горивната камера, et voila! Compressionзапалването е задействано. Mazda нарича това Spark Controlled Компресионно запалване или SPCCI.

Mazda

Mazda

Mazda

Mazda

Mazda

Mazda

Mazda

Mazda

Mazda

Mazda

Mazda

Mazda

Mazda

Очевидно това не беше без предизвикателства. Горивото: въздушна смес трябва да е малко по-богат в близост до искрата, за да се запали, отколкото искате да е през останалата част на цилиндъра. Тези се нуждаят да бъдат различни региони, за да се избегне падане на λ до 2 или по-долу (което няма да се подложи на компресионно запалване). Това се постига чрез въртене въздухът вътре в цилиндъра и генерира вихров ефект, където спокойният център има достатъчно ниско λ, за да се запали чрез искра, заобиколен от регион с висок λ, който след това се подлага на компресионно запалване.

Следващото предизвикателство на Mazda беше да предотврати предварително запалване или чукване. По-високите коефициенти на компресия увеличават потенциала за удар, който ето защо двигателите с по-високо ниво на сгъстяване обикновено изискват и повече скъпо гориво с по-висок октан, устойчиво на удар. Сега, технически, компресионното запалване е чукане, но ако се случи преди това искаш го – в най-горния мъртъв център – могат да се случат лоши неща, защото а горенето ще окаже натиск върху буталото, както е придвижване нагоре по компресионен удар.

Решението тук беше да се използва по-малко време за загряване на сместа гориво: въздух. Първоначално има малко първоначално впръскване на гориво, а след това и по-голямата част от горивото се вкарва в цилиндъра възможно най-късно по време на компресионния ход. Това става с помощта на множество отвори инжектори за увеличаване на пулверизацията и смесването на гориво и въздух.

Ако всичко това не беше достатъчно, там е добавеният проблем с запазването следа на запалване с компресия. В миналото това е било едно от най-трудните проблеми за HCCI двигателите за решаване. В идеалния случай искате изгарянето да се случи в един и същ момент от цикъла на двигателя всеки време – около четири градуса след горната мъртва точка. Но като околна условията се променят – студен ден в Денвър срещу горещ Хюстън – времето, необходимо за огнената топка да достигне достатъчно налягането също се променя. Така че двигателят трябва да може да се сменя време за искра, за да се поддържа пиковото налягане на правилното място.

Skyactiv-X прави това чрез активно наблюдение на налягането във всеки от тях цилиндър, така че знае следата за повишаване на налягането при всяко горене събитие. Ако се отклони, времето за запалване се регулира, за да се компенсира. Джей Чен, един от инженерите на силовите агрегати на Mazda, обясни, че това е така беше нещо, за което компанията мислеше известно време, но това едва наскоро стана възможно това управление на двигателя процесорите са достатъчно бързи, за да контролират нещата събитие по събитие.

Skyactiv-X има някои други характеристики, които го отличават от Сегашното семейство двигатели на Mazda Skyactiv-G. Има по-високо налягане горивна система с директно впръскване за насърчаване на пулверизацията, която работи някъде между сегашна система за директно впръскване на бензин и a дизелова система DI, въпреки че не успях да взема конкретно гориво фигура на налягане. Има сензори за налягане в цилиндъра, които са необходими за захранване на цифровия мозък на двигателя данните, от които се нуждаят контролно време. Има суперзарядно устройство с ниско усилване на Roots видове – Mazda нарича това захранване с високо реагиране, тъй като работата му не е за добавяне на мощност и то само наистина допринася при големи натоварвания. Има и интеркулер за въздух-вода, изгорели газове рециркулатор (EGR) охладител, който помага за предотвратяване на преждевременно изгаряне, електрически задвижващи механизми с променлив клапан (които използват стъпкови двигатели) за по-бързо синхронизиране на клапаните и накрая – 48v мек хибриден старт-стоп система.

Листово изображение от Джонатан Глитлин

Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: