Home / Colectia 2016 / MOTORUL CU AMESTEC OMOGEN SI APRINDERE PRIN COMPRIMARE (HCCI)

MOTORUL CU AMESTEC OMOGEN SI APRINDERE PRIN COMPRIMARE (HCCI)

Un motor pe benzina (cu injectie indirecta, in poarta supapei) functioneaza cu amestec (aer-combustibil) omogen si aprindere prin scanteie (HCSI). Teoretic, in orice punct din camera de ardere, inainte de faza de aprindere, raportul aer-combustibil este constant.
Motorul diesel (cu injectie directa, in cilindru) functioneaza cu amestec (aer-combustibil) stratificat si aprindere prin comprimare (SCCI). Raportul aer-combustibil, dupa injectie, variaza in camera de ardere. Amestecul este mai bogat in vecinatatea injectorului si mai sarac pe masura ce ne apropiem de peretii cilindrului.
Motorul HCCI functioneaza cu amestec omogen si aprindere prin comprimare. Din punct de vedere al amestecului aer-combustibil si al modului de aprindere, este un hibrid intre motorul pe benzina (Otto) si cel diesel. Acesta functioneaza cu benzina dar aprinderea amestecului se face ca la motorul diesel, prin comprimare.
Tipuri de motoare din punct de vedere al amestecului aer-combustibil si al aprinderii:


  • Motor: Otto
  • Abreviere: HCSI
  • Combustibil: benzina
  • Amestec aer-combustibil: omogen
  • Mod aprindere: scanteie

 


  • Motor: Diesel
  • Abreviere: SCCI
  • Combustibil: motorina
  • Amestec aer-combustibil: stratificat
  • Mod aprindere: comprimare

 

  • Motor: Hibrid
  • Abreviere: HCCI
  • Combustibil: benzina, motorina, combustibili sintetici, combustibili alternativi
  • Amestec aer-combustibil: omogen
  • Mod aprindere: comprimare

 


Motorul HCCI combina avantajul motorului pe benzina (ardere mai curata, lipsa emisiilor de particulelor si emisii reduse de NOx) cu avantajul motorului diesel (lipsa perderilor de pompaj, randament mai mare).
La un motor HCCI nivelul emisiilor de oxizi de azot (NOx) este foarte mic (datorita arderii la temperaturi mai scazute), fara utilizarea unui catalizator pe trei cai. Cu toate acestea prezenta emisiilor de monoxid de carbon (CO) si a hidrocarburilor (HC) impun utilizarea catalizatorului.
Procesul de ardere la un motor pe benzina cu injectie indirecta presupune introducerea amestecului aer-combustibil in camera de ardere la inceputul fazei de admisie si aprinderea acestuia utilizand o sursa externa de energie (bujia).
La motorul HCCI amestecul aer-combustibil se auto-aprinde datorita cresterii temperaturii in camera de ardere la sfarsitul cursei de comprimare. Spre deosebire de motorul pe benzina, la care arederea este initiata in jurul bujiei si se propaga in camera de ardere, la un motor HCCI arderea se initiaza in mai multe puncte simultan, procesul de ardere fiind mult mai rapid, spontan.

b                                                   Benzina                    Diesel                   HCCI
Initierea procesului de ardere in cilindru
La un motor pe benzina cu aprindere prin scanteie controlul arderii se face destul de simplu prin regularea cantitatii de benzina injectata si a momentului producerii scanteii (arderii). La un motor diesel controlul procesului de ardere este de asemenea relativ simplu si se realizeaza cu ajutorul momentului initierii injectiei si prin durata injectiei.
Controlul arderii intr-un motor HCCI este destul de complicat datorita arderii spontane si simulatane in mai multe puncte. Spre deosebire de motoarele pe benzina (cu aprindere prin scanteie) sau cele diesel, nu exista metode directe de control. Procesul de ardere la un motor HCCI poate fi influentat prin mai multe metode:
♦recircularea gazelor arse in motor
♦utilizarea sistemelor de distributie variabila
Prin recircularea gazelor arse in motor se controleaza temperatura din cilindru care are impact asupra auto-aprinderii amestecului aer-combustibil. Sistemele de distributie variabila permit controlul raportului de comprimare efectiv al motorului. Prin controlul momentului inchiderii supapei de admisie se poate modifica presiunea si implicit temperatura amestecului aer-combustibil la sfarsitul cursei de comprimare.
c                              Arderea intr-un motor pe benzina (aprindere prin scanteie) Arderea intr-un motor HCCI
Sursa: GM
GM dezvolta un prototip de motor HCCI bazat pe un motor de serie Ecotec cu 4 cilindri si 2.2 litri. Acest motor echipeaza Opel Vectra si Saturn Aura. Motorul functioneaza in mod HCCI la viteze sub 90 km/h si sarcini partiale.
Motorul HCCI GM a fost modificat astfel incat sa permita auto-aprinderea amestecului aer-combustibil intr-un mod controlat pe o plaja mai larga de puncte de functionare (sarcina, turatie). Pentru a permite controlul auto-aprinderii motorul este prevazut cu:
♦distributie variabila:
♦sistem de variere a fazelor de deschidere a supapelor de admisie si evacuare cu actionare electrica
♦sistem de ridicare a supapelor in 2 trepte
♦injectie directa de benzina, cu injector central
♦senzori de presiune in cilindri
d                                            Arderea in mod aprindere prin scanteie Arderea in mod HCCI
                                                                                                   Sursa: GM
Pentru a permite controlul eficient al arderii un motor HCCI trebuie sa fie echipar cu senzori de presiune in fiecare cilindru. De asemenea sistemul de distributie trebuie sa aiba un raspuns rapid pentru a permite ajustarea cantitatii de aer din cilindrii. in plus este necesara utilizarea unui injector central pentru a eficientiza omogenizarea amestecului aer-combustibil.
Avantajele motorului HCCI (comparativ cu un motor pe benzina clasic, cu aprindere prin scanteie):
♦cresterea randamentului motorului cu aprox. 30%,datorita functionarii cu amestecuri sarace si raport de comprimare mai mare
♦reducerea consumului de combustibil cu aprox. 15%
♦ardere mai curata si emisii poluante reduse (in special particule), datorita omogenizarii eficiente a amestecului aer-combustibil
♦emisii foarte mici de ozixi de azot (NOx) datorita temperaturii mai scazute a procesului de ardere
♦functionarea cu mai multe tipuri de combustibil (benzina, diesel, combustibili alternativi)

(Continuarea in nr. 08/2016 al revistei AutoTehnica)

About xmeditor

Check Also

Functionarea si remedierea defectelor mecanismului de servodirectie hidraulic

Functionarea si remedierea defectelor mecanismului de servodirectie hidraulic Sistemul de asistare (electric, hidraulic sau electrohidraulic) …