Mesin pengapian kompresi adalah besar terobosan — kita harus mencobanya

Ini terlihat seperti Mazda 3, tetapi sebenarnya satu juta dolar prototipe arsitektur sasis Skyactiv baru perusahaan dan mesin Skyactiv-X yang baru. Mazda

Insinyur Mazda Jay Chen menjelaskan bagaimana Spark Controlled Kompresi Pengapian bekerja dan mengapa itu merupakan terobosan. Jonathan Gitlin

Mesin Skyactiv-X. Jonathan Gitlin

Skyactiv-X dari sudut lain. Jonathan Gitlin

Dan satu lagi untuk keberuntungan. Jonathan Gitlin

Bacaan lebih lanjut

Mazda mengatakan telah membuat terobosan yang ditunggu-tunggu di mesin technologyIRVINE, Calif. — Terlepas dari rumor yang bertentangan, the mesin pembakaran internal jauh dari mati. Baru-baru ini kita lihat beberapa kemajuan teknologi yang secara signifikan akan meningkatkan efisiensi mesin bertenaga bensin. Salah satunya, pertama dilaporkan kembali pada Agustus 2017, adalah terobosan Mazda dengan kompresi pengapian. On Tuesday, Mazda invited us to its R&Dfasilitas di California untuk mempelajari lebih lanjut tentang ini pintar baru Mesin Skyactiv-X, tetapi yang lebih penting kita benar-benar harus mengendarainya di jalan.

Apa yang istimewa dari mesin ini?

PerbesarMazda

Gagasan di balik Skyactiv-X adalah untuk dapat menjalankan mesin dengan sebagai lean campuran udara-bahan bakar (dikenal sebagai λ) mungkin. Karena sangat lean lean lebih dingin daripada reaksi stoikiometrik (di mana λ = 1 dan ada cukup udara untuk membakar setiap molekul bahan bakar tetapi tidak lebih), lebih sedikit energi yang terbuang sebagai panas. Terlebih lagi, itu gas buang mengandung lebih sedikit nitrogen oksida jahat, dan yang tidak digunakan udara akan bekerja. Menyerap panas pembakaran dan kemudian mengembang dan menekan piston. Hasilnya adalah pembersih, mesin lebih efisien, dan lebih kuat. Dan Skyactiv-X menggunakan a campuran sangat ramping: λ hingga 2,5.

Itu terdengar seperti cawan suci otomotif, jadi Anda mungkin bertanya-tanya mengapa semua orang tidak melakukannya. Seperti yang sering terjadi, the dunia nyata tidak begitu sederhana. Masalahnya dengan sangat kurus campuran udara / bahan bakar adalah bahwa pembakarannya tidak terlalu khusus stabil; karena molekul bahan bakar jauh lebih sedikit terkonsentrasi, mudah untuk acara pembakaran gagal. Itu solusi, maka, adalah untuk mengompres hal-hal ke tingkat yang jauh lebih besar dari biasanya. Dan jika Anda mengompres bahan bakar dan cukup udara, a hal yang luar biasa terjadi: ia menyala tanpa perlu percikan.

Bacaan lebih lanjut

Jalan di depan: Bagaimana kita akan mencapai 54,5 mpg pada tahun 2025 ini dikenal sebagai pengapian kompresi muatan homogen, atau HCCI, sebuah ide yang Kyle Niemeyer membahas secara mendalam untuk kami pada tahun 2012. HCCI memiliki beberapa lainnya keuntungan juga. Di atas pendingin pendingin dan dengan lebih sedikit polutan, acara pembakaran terjadi lebih cepat, dengan yang lebih tinggi puncak tekanan, sehingga Anda mendapatkan lebih banyak pekerjaan dari energi yang sama. Semua itu terdengar sangat indah, jadi Anda mungkin bertanya pada diri sendiri mengapa setiap mesin bensin di jalan tidak hanya menggunakan HCCI.

Sayangnya, itu adalah salah satu ide yang berhasil di Internet lab tetapi tidak bisa sepenuhnya diterjemahkan ke dalam mesin produksi. Masalah terbesar adalah selalu mengendalikan kapan tepatnya pengapian kompresi siklus mesin terjadi, sesuatu yang Anda ingin sedekat mungkin dengan pusat mati-atas.

HCCI, tetapi dengan busi?

Terobosan Mazda adalah menyadari bahwa busi bisa masih memiliki peran. Mesin Skyactiv-X telah dirancang untuk dimiliki rasio kompresi yang sangat tinggi — sebenarnya 16: 1 — dan untuk menggunakan yang sangat ramping rasio udara: bahan bakar, tetapi keduanya tepat di bawah ambang batas diperlukan agar HCCI terjadi. Sebagai gantinya, mesin Mazda menggunakan percikan untuk memulai pesta; bola api yang dihasilkan kemudian menambahkan lebih banyak panas dan tekanan ke ruang bakar, et voila! Compressionkunci kontak telah dipicu. Mazda menyebut Spark ini Terkendali Kompresi Ignition, atau SPCCI.

Mazda

Mazda

Mazda

Mazda

Mazda

Mazda

Mazda

Mazda

Mazda

Mazda

Mazda

Mazda

Mazda

Jelas, ini bukan tanpa tantangan. Bahan bakar: campuran udara perlu sedikit lebih kaya di dekat percikan agar bisa menyala daripada Anda ingin berada di sepanjang sisa silinder. Kebutuhan ini menjadi wilayah yang berbeda untuk menghindari λ jatuh ke 2 atau di bawah (yang tidak akan mengalami pengapian kompresi). Itu dicapai dengan berputar-putar udara di dalam silinder dan menghasilkan efek pusaran, di mana pusat yang tenang memiliki λ yang cukup rendah untuk dinyalakan oleh percikan, dikelilingi oleh daerah λ tinggi yang kemudian mengalami pengapian kompresi.

Tantangan Mazda selanjutnya adalah mencegah pra-penyalaan, atau mengetuk. Rasio kompresi yang lebih tinggi meningkatkan potensi ketukan itulah sebabnya mesin rasio kompresi yang lebih tinggi biasanya juga membutuhkan lebih banyak mahal, bahan bakar oktan lebih tinggi yang tahan ketukan. Sekarang, secara teknis, pengapian kompresi adalah ketukan, tetapi jika itu terjadi sebelumnya Anda menginginkannya — di pusat mati paling atas — hal-hal buruk dapat terjadi, karena a Peristiwa pembakaran akan memberikan tekanan ke bawah pada piston seperti itu bergerak pada langkah kompresi.

Solusinya di sini adalah menggunakan lebih sedikit waktu untuk memanaskan bahan bakar: campuran udara. Awalnya ada injeksi kecil bahan bakar, kemudian massal bahan bakar dimasukkan ke dalam silinder selambat mungkin selama stroke kompresi. Ini dilakukan dengan menggunakan beberapa lubang injektor untuk meningkatkan atomisasi dan pencampuran bahan bakar dan udara.

Jika semua itu tidak cukup, ada masalah tambahan untuk disimpan jalur pengapian kompresi. Di masa lalu, ini adalah salah satunya masalah tersulit yang harus dipecahkan mesin HCCI. Idealnya Anda inginkan pembakaran terjadi pada titik yang sama dalam siklus mesin masing-masing waktu — sekitar empat derajat setelah pusat mati paling atas. Tapi sebagai ambient kondisi berubah — hari yang dingin di Denver versus yang panas di Houston — waktu yang dibutuhkan bola api untuk mencukupi tekanan juga berubah. Jadi mesinnya harus bisa diganti percikan waktu untuk menjaga tekanan puncak di tempat yang tepat.

Skyactiv-X melakukan ini dengan secara aktif memonitor tekanan di masing-masing silinder, sehingga tahu jejak kenaikan tekanan dari setiap pembakaran peristiwa. Jika menyimpang, waktu percikan disesuaikan untuk mengkompensasi. Jay Chen, salah satu insinyur powertrain Mazda, menjelaskan hal ini adalah sesuatu yang dipikirkan perusahaan untuk sementara waktu, tetapi itu baru-baru ini dimungkinkan sekarang kontrol mesin Prosesor cukup cepat untuk mengontrol berbagai peristiwa dengan peristiwa.

Skyactiv-X memiliki beberapa fitur lain yang membedakannya Keluarga mesin Skyactiv-G Mazda saat ini. Ini memiliki tekanan yang lebih tinggi sistem bahan bakar injeksi langsung untuk mempromosikan atomisasi yang berjalan suatu tempat antara sistem injeksi langsung bensin saat ini dan a sistem diesel DI, meskipun saya tidak bisa mendapatkan bahan bakar tertentu angka tekanan. Ada sensor tekanan dalam silinder, yaitu diperlukan untuk memberi makan otak digital mesin data yang diperlukan mengontrol waktu. Ada supercharger tipe Roots boost rendah macam-macam — Mazda menyebut ini suplai udara respon tinggi, karena pekerjaannya tidak untuk menambah daya, dan itu hanya benar-benar berkontribusi di bawah beban tinggi. Ada juga intercooler udara-ke-air, gas buang pendingin resirkulator (EGR) yang membantu mencegah pembakaran prematur, aktuator timing variabel katup listrik (yang menggunakan motor stepper) untuk pengaturan katup yang lebih cepat, dan, akhirnya, 48v start-stop hybrid ringan sistem.

Daftar gambar oleh Jonathan Gitlin

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: :???: :?: :!: