پیشرانه HCCI چیست و چگونه کار می‌کند؟

 

 

این موتورها در حقیقت ترکیبی از فرآیند موتورهای دیزل و موتورهای بنزینی هستند تا بتوانند با مصرف سوخت کمتر، قدرت بیشتری تولید کرده و آلایندگی تولیدی موتور خودرو را نیز پایین بیاورند.

 

HCCI یک موتور ترکیبی خوانده می‌شوند که بخشی از فرایند کاری موتورهای دیزل و بخشی از فرایند کاری موتورهای بنزینی را با هم ترکیب کرده‌ است.
 
در موتورهای دیزل، سیستم جرقه‌زنی وجود ندارد. در این موتورها در مرحله مکش، تنها هوا وارد سیلندر می‌شود و در مرحله تراکم همین هوا است که فشرده می‌شود. فشرده شدن هوا باعث افزایش دمای آن می‌شود و به این ترتیب وقتی پیستون به بالاترین نقطه (نقطه مرگ بالا) می‌رسد، دمای هوای داخل پیستون در بالاترین مقدار خود قرار دارد. در این مرحله سوخت دیزل از طریق یک انژکتور پر فشار به داخل سیلندر پاشیده می‌شود. این سوخت در مجاورت با هوای بسیار داغ مشتعل شده و منفجر می‌شود که این مسئله باعث افزایش حجم گاز و در نتیجه تولید نیرو بر روی پیستون می‌شود و پیستون به سمت پایین حرکت می‌کند.
 
در موتورهای بنزینی، فرآیند اندکی متفاوت است چرا که در اینجا به یک عامل جرقه که شمع خودرو است برای انفجار نیاز است. در موتورهای بنزینی مخلوط سوخت و هوا در مرحله مکش وارد سیلندر شده و در مرحله تراکم فشرده می‌شوند. در ادامه و در زمان رسیدن سیلندر به نقطه مرگ بالا، شمع جرقه زده و مخلوط را منفجر می‌کند و این انفجار نیروی لازم برای حرکت رو به پایین پیستون را فراهم می‌کند.
 
اکنون با دانستن فرآیند کاری موتورهای بنزینی و دیزلی، بهتر می‌توان فرآیند کاری موتورهای دارای سیکل HCCI را بررسی کرد. هر یک از دو سیکل بالا مشکلاتی دارند که سیکل HCCI به دنبال رفع آن است.
HCCI چگونه کار می‌کند؟
یکی از مهم‌ترین مزایای سیکل HCCI امکان استفاده از مخلوط بسیار رقیق سوخت و هوا است که به این ترتیب مصرف سوخت موتور کاهش پیدا می‌کند. در سیکل HCCI در مرحله مکش، مخلوط سوخت و هوا وارد سیلندر می‌شود (البته بعضی روش‌های جدید به دنبال تزریق مستقیم سوخت در این موتورها هستند). در این مرحله نسبت سوخت به هوا بسیار پایین است اما به دلیل کارآیی بالاتر موتورهای HCCI نسبت به موتورهای بنزینی معمولی، این مخلوط رقیق می‌توان قدرت برابری تولید کند.
 
این مخلوط در مرحله تراکم در سیلندر فشرده می‌شود و وقتی پیستون به نقطه مرگ بالایی خود می‌رسد، گرمای تولید شده آنقدر زیاد است که بدون نیاز به جرقه ناشی از شمع، مخلوط منفجر می‌شود و پیستون را رو به پایین حرکت می‌دهد. در این مرحله نبود جرقه از جانب شمع یک مزیت بزرگ است. وجود جرقه باعث می‌شود انفجار به صورت غیریکنواخت در مخلوط پخش شود اما در شرایطی که مخلوط در اثر گرمای ایجاد شده ناشی از فشرده شدن منفجر شود، اشتعال به صورت کاملاً همگن انجام می‌شود که باعث اشتعال کامل‌تر است و از این نظر حتی بر موتورهای دیزل هم برتری دارد. تفاوت سه موتور در بحث انفجار در تصویر یک به خوبی مشخص است.
 
شیوه کارکرد این موتور به نظر ساده می‌رسد اما آن‌گونه که در ادامه خواهیم دید، این سیستم محدودیت‌های ساختاری خاص خود را دارد که تا به حال مانع از همه گیر شدن آن شده است و یکی از مهم‌ترین آن‌ها محدودیت در افزایش توان موتور و کارآیی بهینه تنها در دورهای موتور مشخص و پایین است.

 

منبع : خودروكار