Como funciona a ignição homogênea por compressão de carga

Na busca pela melhoria contínua da eficiência de combustível e redução de emissões, uma idéia antiga e muito promissora encontrou nova vida. HCCI (Carga Homogênea Ignição de compressão) a tecnologia existe há muito tempo, mas recentemente recebeu atenção e entusiasmo renovados. Embora os primeiros anos vissem muitos obstáculos intransponíveis (na época) cujas respostas viriam apenas como eletrônicos sofisticados controlados por computador foram desenvolvidos e amadurecidos em tecnologias confiáveis, progresso parado. O tempo, como sempre, trabalhou sua mágica e quase todos os problemas foram resolvidos. O HCCI é uma ideia cujo tempo chegou com quase todas as partes e peças de tecnologia e know-how em vigor para realizá-lo.

Um mecanismo HCCI é uma mistura de ambos convencional ignição comandada e diesel ignição de compressão tecnologia. A mistura desses dois projetos oferece alta eficiência do tipo diesel sem a dificuldade - e o custo alto - de lidar com as emissões de NOx e de partículas. Na sua forma mais básica, significa simplesmente que o combustível (gasolina ou E85) é homogeneamente (completamente e completamente) misturado com o ar no câmara de combustão (muito semelhante a um motor a gasolina comum), mas com uma proporção muito alta de ar para combustível mistura). À medida que o pistão do motor atinge seu ponto mais alto (ponto morto superior) no curso da compressão, a mistura ar / combustível inflama automaticamente (com combustão espontânea e completa sem assistência da vela de ignição) do calor da compressão, como um diesel motor. O resultado é o melhor dos dois mundos: baixo consumo de combustível e baixas emissões.

Em um motor HCCI (que é baseado no ciclo Otto a quatro tempos), o controle de fornecimento de combustível é de suma importância no controle do processo de combustão. No curso de admissão, o combustível é injetado na câmara de combustão de cada cilindro através de injetores de combustível montados diretamente na cabeça do cilindro. Isto é conseguido independentemente da indução de ar que ocorre através do plenum de admissão. Ao final do curso de admissão, combustível e ar foram totalmente introduzidos e misturados na câmara de combustão do cilindro.

À medida que o pistão começa a subir novamente durante o curso de compressão, o calor começa a se acumular na câmara de combustão. Quando o pistão atinge o final deste curso, acumula-se calor suficiente para causar o combustível / ar mistura para queimar espontaneamente (nenhuma faísca é necessária) e forçar o pistão para baixo acidente vascular encefálico. Ao contrário dos motores de faísca convencionais (e até do diesel), o processo de combustão é uma liberação de energia fraca e baixa temperatura e sem chama em toda a câmara de combustão. Toda a mistura de combustível é queimada simultaneamente, produzindo energia equivalente, mas consome muito menos combustível e libera muito menos emissões no processo.

No final do curso de força, o pistão inverte a direção novamente e inicia o curso de escape, mas antes todos os gases de escape podem ser evacuados, as válvulas de escape fecham cedo, retendo parte da combustão latente calor. Esse calor é preservado e uma pequena quantidade de combustível é injetada na câmara de combustão por um período pré-carga (para ajudar a controlar temperaturas e emissões de combustão) antes do próximo golpe de admissão começa.

Um problema de desenvolvimento contínuo com os motores HCCI é o controle do processo de combustão. Nos motores de ignição tradicionais, o tempo de combustão é facilmente ajustado pelo módulo de controle de gerenciamento do motor, alterando o evento de ignição e, talvez, a entrega de combustível. Não é tão fácil com a combustão sem chama do HCCI. A temperatura da câmara de combustão e a composição da mistura devem ser rigorosamente controladas, dentro de limites que mudam rapidamente e muito estreitos que incluem parâmetros como pressão do cilindro, carga do motor e RPMs e posição do acelerador, temperaturas extremas da temperatura do ar ambiente e pressão atmosférica alterar. A maioria dessas condições é compensada com sensores e ajustes automáticos para ações normalmente fixas. Estão incluídos sensores individuais de pressão do cilindro, elevação variável da válvula hidráulica e phasers eletromecânicos para o sincronismo do eixo de comando de válvulas. O truque não é apenas fazer com que esses sistemas funcionem, mas fazê-los trabalhar juntos, muito rapidamente e por milhares de quilômetros e anos de desgaste. Talvez o desafio seja o de manter esses sistemas de controle avançados acessíveis.

• A combustão magra retorna um aumento de 15% na eficiência de combustível em relação a um motor de ignição convencional.
• Combustão mais limpa e emissões mais baixas (especialmente NOx) do que um motor de ignição convencional.
• Compatível com gasolina e também com combustível E85 (etanol).
• O combustível é queimado mais rapidamente e a temperaturas mais baixas, reduzindo a perda de energia térmica em comparação com um motor de ignição convencional.
• O sistema de indução sem acelerador elimina as perdas por bombeamento de atrito incorridas no tradicional (corpo do acelerador) motores de faísca.

• Altas pressões do cilindro requerem uma construção mais forte (e mais cara) do motor.
• Faixa de potência mais limitada do que um motor de faísca convencional.
• As muitas fases das características de combustão são difíceis (e mais caras) de controlar.

É claro que a tecnologia HCCI oferece eficiência superior de combustível e controle de emissões em comparação com a faísca testada e comprovada convencional ignição motor a gasolina. O que não é tão certo ainda é a capacidade desses motores de fornecer essas características de forma barata e, provavelmente mais importante, de maneira confiável ao longo da vida útil do veículo. Os contínuos avanços nos controles eletrônicos levaram o HCCI ao precipício de realidade, e mais refinamentos serão necessários para empurrá-lo além da borda para a produção diária veículos.