Bagaimana Pengapian Kompresi Charge Homogen Bekerja

Dalam upaya untuk meningkatkan efisiensi bahan bakar dan pengurangan emisi, sebuah ide lama dan sangat menjanjikan telah menemukan kehidupan baru. HCCI (Biaya Homogen Kompresi Ignition) teknologi telah ada sejak lama tetapi baru-baru ini menerima perhatian dan antusiasme baru. Sementara tahun-tahun awal melihat banyak kendala yang tidak dapat diatasi (pada saat itu) yang jawabannya hanya akan muncul sebagai elektronik yang dikendalikan komputer canggih dikembangkan dan dikembangkan menjadi teknologi yang andal, kemajuan terhenti. Waktu, seperti biasanya, bekerja dengan sangat baik dan hampir setiap masalah telah terpecahkan. HCCI adalah sebuah ide yang waktunya telah tiba dengan hampir semua bagian dan teknologi serta keahlian yang ada untuk membuatnya menjadi nyata.

Mesin HCCI adalah campuran keduanya konvensional percikan api dan diesel kompresi pengapian teknologi. Perpaduan kedua desain ini menawarkan efisiensi tinggi seperti diesel tanpa kesulitan — dan mahal — untuk menangani emisi NOx dan partikel. Dalam bentuknya yang paling mendasar, ini berarti bahwa bahan bakar (bensin atau E85) dicampur secara homogen (menyeluruh dan lengkap) dengan udara di ruang bakar (sangat mirip dengan mesin bensin percikan api biasa), tetapi dengan proporsi udara yang sangat tinggi untuk bahan bakar (lean campuran). Ketika piston mesin mencapai titik tertinggi (pusat mati atas) pada langkah kompresi, campuran udara / bahan bakar penyalaan otomatis (terbakar secara spontan dan sepenuhnya tanpa bantuan busi) dari panas kompresi, seperti halnya diesel mesin. Hasilnya adalah yang terbaik dari kedua dunia: penggunaan bahan bakar rendah dan emisi rendah.

Dalam mesin HCCI (yang didasarkan pada siklus Otto empat langkah), kontrol pengiriman bahan bakar sangat penting dalam mengendalikan proses pembakaran. Pada langkah intake, bahan bakar disuntikkan ke ruang pembakaran setiap silinder melalui injektor bahan bakar yang dipasang langsung di kepala silinder. Ini dicapai secara independen dari induksi udara yang terjadi melalui asupan pleno. Pada akhir langkah intake, bahan bakar dan udara telah sepenuhnya dimasukkan dan dicampur dalam ruang bakar silinder.

Ketika piston mulai bergerak naik kembali selama langkah kompresi, panas mulai terbentuk di ruang bakar. Ketika piston mencapai akhir langkah ini, panas yang cukup telah terkumpul menyebabkan bahan bakar / udara campuran untuk membakar secara spontan (tidak perlu percikan) dan memaksa piston turun untuk tenaga pukulan. Tidak seperti mesin percikan konvensional (dan bahkan mesin diesel), proses pembakaran adalah pelepasan energi bersandar, bersuhu rendah, dan tanpa cela di seluruh ruang bakar. Seluruh campuran bahan bakar dibakar secara bersamaan menghasilkan daya yang setara, tetapi menggunakan bahan bakar jauh lebih sedikit dan melepaskan emisi jauh lebih sedikit dalam proses.

Pada akhir power stroke, piston berbalik arah lagi dan memulai stroke buang, tetapi sebelumnya semua gas buang dapat dievakuasi, katup buang tutup lebih awal, menjebak beberapa pembakaran laten panas. Panas ini diawetkan, dan sejumlah kecil bahan bakar disuntikkan ke dalam ruang bakar untuk a pra-pengisian (untuk membantu mengontrol suhu dan emisi pembakaran) sebelum asupan stroke berikutnya dimulai.

Masalah perkembangan yang berkelanjutan dengan mesin HCCI adalah mengendalikan proses pembakaran. Pada mesin percikan tradisional, waktu pembakaran mudah disesuaikan oleh modul kontrol manajemen mesin yang mengubah peristiwa percikan dan mungkin pengiriman bahan bakar. Ini hampir tidak mudah dengan pembakaran sempurna HCCI. Temperatur ruang bakar dan komposisi campuran harus dikontrol dengan ketat di dalam ambang yang berubah dengan cepat dan sangat sempit parameter seperti tekanan silinder, beban engine dan RPM dan posisi throttle, suhu udara sekitar ekstrem, dan tekanan atmosfer perubahan. Sebagian besar kondisi ini dikompensasi dengan sensor dan penyesuaian otomatis untuk tindakan yang biasanya diperbaiki. Termasuk di dalamnya adalah sensor tekanan silinder individual, pengangkat katup hidrolik variabel dan phas elektromekanis untuk timing camshaft. Triknya tidak terlalu banyak untuk membuat sistem ini bekerja seperti halnya membuat mereka untuk bekerja bersama, sangat cepat, dan lebih dari ribuan mil dan tahun keausan. Mungkin sama sulitnya dengan masalah menjaga sistem kontrol canggih ini terjangkau.

• Pembakaran tanpa lemak menghasilkan 15% peningkatan efisiensi bahan bakar dibandingkan mesin pengapian percikan konvensional.
• Pembakaran yang lebih bersih dan emisi yang lebih rendah (terutama NOx) daripada mesin pengapian percikan konvensional.
• Kompatibel dengan bensin serta bahan bakar E85 (etanol).
• Bahan bakar dibakar lebih cepat dan pada suhu yang lebih rendah, mengurangi kehilangan energi panas dibandingkan dengan mesin percikan konvensional.
• Sistem induksi throttleless menghilangkan kerugian pemompaan gesekan yang terjadi secara tradisional (throttle body) mesin percikan.

• Tekanan silinder tinggi membutuhkan konstruksi mesin yang lebih kuat (dan lebih mahal).
• Rentang daya lebih terbatas daripada mesin percikan konvensional.
• Banyak fase karakteristik pembakaran yang sulit (dan lebih mahal) untuk dikendalikan.

Jelas bahwa teknologi HCCI menawarkan efisiensi bahan bakar dan kontrol emisi yang unggul dibandingkan dengan percikan konvensional yang sudah terbukti pengapian mesin bensin. Yang belum pasti adalah kemampuan mesin ini untuk memberikan karakteristik ini dengan biaya murah, dan, mungkin yang lebih penting, andal selama umur kendaraan. Kemajuan berkelanjutan dalam kontrol elektronik telah membawa HCCI ke jurang yang bisa diterapkan kenyataan, dan penyempurnaan lebih lanjut akan diperlukan untuk mendorongnya ke tepi ke produksi sehari-hari kendaraan.