מאוד מעניין לקרוא איך מנוע SkyActiv-X עובד

מנוע SkyAktiv-x ובשמו המדעי HCCI (הצתה של דחיסת מטען הומוגנית). שם נוסף למנוע זה הוא SPCCI.

איך מנוע זה פועל ומה פה כל הרעיון ?בעיניים אופטימיסטיות כנראה מנוע השריפה ילווה אותנו לפחות עוד עשור אחד , לכן יהיו תמיד פליטות של CO2 ושל NOx והדילמה היא שדווקא מנועים "יעילים" עם שריפה מושלמת הם אלה שפולטים גזים אלה "בשפע".

חברת מזדה תכננה ויצרה מנוע יחודי בעל עקרון פעולה של SPCCI ״ניצוץ לבקרת הצתה בדחיסה״ תהליך שריפה המשלב שני תהליכי בעירה המשולבים זה בזה OTTO ו-DIESEL, כלומר: הצתה חלק מהתערובת בעזרת ניצוץ (SI) שהיא הטריגר להצתה העצמית של שאר התערובת מדחיסה (CI) שנוצרה מגלי הלחץ של הבעירה הראשונית מהניצוץ , לכן מנוע זה מכונה SPCCI (Spark controlled Compression Ignition ) שאומר: "ניצוץ לבקרת הצתה בדחיסה" וזאת בכדי לצמצם עד מאוד את פליטות שני גזי החממה ( CO2 ו-NOx) כאשר ה-NOx הוא רעיל מאוד וה-CO2 גורם לאפקט החממה לצערינו ה-NOX הוא רעיל וגם גז חממה, ה-X בסמל הכימי של התחמוצת החנקנית "מייצג" את שני סוגי תחמוצות חנקניות הנפלטות ממנועי שריפה, האחד NO (חנקן חד-חמצני) והשני NO2 (חנקן דו-חמצני) לכן במקום לרשום את שני סמלים כימיים של שני סוגי הגזים הוסיפו ה-X ל-NO ובכך שני סוגי הגזים "מיוצגים" תחת סמל כימי אחד והפך ל-NOx.

הפריטים העיקריים של המנוע החדיש של מזדה SkyActiv-x ותפקידם.

מזרק להזרקה ישירה מזריק ישירות בנזין לתוך חלל הצילינדר במהלך היניקה.

מצת תפקידו להצית את התערובת הענייה (ביחס של 29:1) הסמוכה אליו וליצירת "כדור אש" ולעליית לחץ השואף לתהליך התרמודינמי "איזוכורה" עוד לפני נ.מ.ע , הופעת הניצוץ לפני נ.מ.ע מתוזמנת היטב להצתת התערובת הענייה המשמשת כ-טריגר להצתה עצמית של שאר התערובת בצילינדר ולהשגת לחצים בתהליכים תרמודינמיים השואפים לאיזוכורה ולאיזוברה סמוכים מאוד לנ.מ.ע כמו במנוע "סבטה".

חיישן לחץ צילינדר , תפקידו לנטר את ערכי הלחץ בצילינדר בזמן אמת (ערכים אלה מדווחים למחשב ניהול מנוע) , כך המחשב ידע בדיוק לתזמן את הניצוץ וגם את ספיקת האוויר הנדרש למנוע ,אוויר המסופק על ידי מגדש-העל זהו שמו אבל במנוע זה הוא פועל על "אש קטנה" כלומר לא במלוא התפוקה הפוטנציאלית שלו לכן שמו Lean-supercharger. מחשב ניהול מנוע דואג לכך שעליית הלחץ של ההצתה העצמית של התערובת הדלה תתחיל עוד לפני נ.מ.ע ותמשך מספר מעלות קטן אחרי נ.מ.ע להגדלת יעילות המנוע.

ראש בוכנה מורם בעל צורה דמוי "וולקן" וזאת כדי להמריץ את ערבולו של האוויר ולגרום להיווצרות הצורה של כדור אש הנוצר בתא השריפה רגעי הנוצר בין ראש המנוע לראש הבוכנה כאשר הבוכנה "בסביבת" נ.מ.ע .

מגדש-על "רזה" (Lean Superchager) מבוקר מחשב ניהול מנוע תפקידו לספק מסת אוויר גדולה ומשתנה (ספיקה מסית) לפי דרישה להיווצרות תערובות עניות ביחסי דלק/אוויר בפזות שונות על מנת להשיג את ערכי יחס דלק/אוויר של התערובות האופטימליות הנדרשות לאותו הרגע לקבלת פעולה מתוזמנת של ההצתה בדחיסה של התערובת בדיוק בנ.מ.ע.

אופן הפעולה. אציין כי למנוע חדיש זה יש יחס דחיסה של 16:1.

במהלך מילוי הצילינדר חודר אוויר במסה הרצויה , האוויר מסופק על ידי מגדש-העל , כאשר הבוכנה בקרבת נ.מ.ת המזרק מזריק בנזין במסה הדרושה ליצירת תערובת דלה ביחס של 37:1 עם תנועת הבוכנה מעלה כאשר שסתום היניקה עדיין פתוח .

במהלך הדחיסה, הבוכנה עולה וערבול האוויר נמרץ יותר הודות למבנה ראש הבוכנה , המזרק מוסיף מעט דלק לתוך מערבולת האוויר להשגת יחס שונה של 29:1 של דלק/אוויר בקרבת המצת , מספר מעלות לפני נ.מ.ע מופיע ניצוץ בתוך תא שריפה הזמני הנוצר בין ראש הבוכנה הצורני לבין ראש המנוע , אמרנו שכבת הבנזין והאוויר בסמוך למצת היא ביחס 29:1 ותערובת זו ניצתת מניצוץ שהפלג מספק ונוצר "כדור אש" בעירה הדומה בדיוק לתהליך השריפה במנועי הבנזין הרגילים.

מהלך העבודה נוצר הודות ל-"כדור האש" שיוצר סביבו גלי לחץ המתפשטים במהירות ואלה מעלים את הלחץ בחלל השריפה ובחלל הצילינדר לחץ היוצר תגובה מידית ומהירה של הצתה עצמית של כל שאר התערובת העניה ביחס של 37:1 כל מסת התערובת בוערת ב- BOOM אחד גדול כלומר כל התערובת הדלה והענייה בוערת בבת אחת בדיוק כמו במנועי הדיזל , פה קבלנו למעשה דבר שבמנועי הבנזין אסור שזה יתרחש קבלנו "דטונציה" וגם "נקישות" במנוע אלא שבמנוע זה מותר !, כי פה הכל מבוקר מחשב והתופעות השליליות כביכול הן פה במנוע זה "חיוניות חיוביות ורצויות" כי הן תופעות "תחת שליטה ובקרה" Under control וזה כל "הטריק" של מנוע זה.

בפליטה הכל רגיל אלא שפה צורת סעפת הפליטה היא בדומה לסעפות של מכוניות ספורט כלומר לכל צילינדר צינור פליטה משלו כדי למנוע חזרת חום ו-"כניסת" חום מהצילינדרים הסמוכים וכמוכן גם לגרום לזרימה טובה ולימינרית של גזי הפליטה המסייעים גם להדחת הצילינדרים מגזי הליטה, חיישן החמצן במנוע זה הוא מסוג "פס רחב" שיודע לנטר תערובות עניות מאוד ב-הרכב גזי הפליטה (מנטר את החמצן שבגזים).

מה השגנו במנוע SPCCI ?.

נזכור כי הדלק עשוי מפחמימנים (HCs), היות והתערובת במנוע זה מאוד מאוד ענייה לכן פחות פחמימנים נשרפים ומכאן משיגים עקב כך טמפרטורת בעירת נמוכה יותר וגם נוצר פחות NOx ופחות C02 שהוא תוצר של שריפת דלק (בל נשכח שה-C מגיע מהפחמימן HC שבדלק). פחות דלק פחות אטמי C ולכן פחות דו-תחמוצת הפחמן לכן גם תצרוכת הדלק קטנה בכ-20% מ-מנוע בנזין קונבנציונלי וכמובן גם הניצלות התרמית של המנוע זה גדולה יותר ממנוע הבנזין הרגיל.

הטריק טמון באופן הבעירה המיוחד של מנוע HCCI (הצתה של דחיסת מטען הומוגנית,) הדומה לבעירה במנועי הדיזל ובמנועי בנזין , פחות זיהום מכיוון שמנוע HCCI מסתמך על בעירה של תערובת דלק ענייה מאוד ובשני שלבים פעם על ידי הצתה של חלק קטן מהתערובת בניצוץ והתגובה היא הצתה עצמית של שאר התערובת בדומה למנוע דיזל. הערה חשובה והיא : רצוי שימוש בבנזין בעל אוקטן נמוך כי פה דרושה התלקחות עצמית.

מקרא: הצתה בניצוץ SI

הצתה בדחיסה CI

מנוע דיזל "השיג" הצתה עצמית של הסולר עם האוויר בזכות יחס דחיסה גבוה (22:1 ומעלה) ואילו במנוע המזדה החדיש השיגן הצתה עצמית בזכות הצתת תערבת עניה של בנזין ואוויר בניצוץ השיגו עליית לחץ נוספת מגלי הלחץ של הבעירה הראשונית (ולא עליית לחץ מתנועת הבוכנה מעלה) עליית לחץ זה גרמה להצתה עצמית של שאר התערובה ההומוגנית הדלה מאוד.