Teknisk redaktør Kevin Cameron deler sin rikdom med motorsykkelkunnskap, erfaringer, innsikt, historie og mye mer.
Cycle World
For noen uker siden var Formula One-entusiaster alle overbevist om at noen form for HCCI-forbrenning var brukes til å øke drivstoffeffektiviteten til F1-motorer. HCCI står for Homogen Charge Compression Ignition, som Honda jobbet for noen år siden i en spesiell sparkel-antenn to-takts enduro sykkel. I denne motoren forårsaket en ventil i avtrekksporten nok avgass som beholdes i sylinderen for å forårsake den friske ladningen (kun ved midtspjeld - i tomgang og på slutten var det nødvendig med gnist) for å antennes automatisk. Fordi tenningen oppstod mange steder samtidig, var forbrenningen rask og effektiv. Det vanlige gnisttenneproblemet med syklus-til-syklusvariasjon, der topptrykket av de beste syklusene er ~ 20% større enn det verste, er alt sammen eliminert i HCCI.
Det er imidlertid ekstremt vanskelig å posisjonere forekomsten av toppforbrenningstrykk i HCCI, selv ved konstant omdr./min. og gassposisjon, slik at dette faktum gjorde det vanskelig å tro at det kunne oppnås med de stadig skiftende variablene i F1-racing. Dette HCCI-ryktet måtte være tull.
Nå kommer det fornuftig, i form av det som kalles "turbulent jet-tenning", et eksempel på dette kan ses på et Mahle-nettsted. I et forkammer forbundet med flere åpninger til hovedforbrenningskammeret, er det både en drivstoffinjektor og en tennplugg. En konvensjonell portinjektor forsyner 97-98% av drivstoffet for å kjøre motoren, med bare 2-3% går inn i forkammeret. Forskjellen er at blandingen i forkammeret er en lett-å-antennes kjemisk korrekt blanding av drivstoff og luft, mens blandingen i hovedkammeret gjøres veldig tynn for å øke drivstoffeffektiviteten.
Lean fuel -Air blandinger er vanskelige å antennes fordi tilstedeværelsen av overflødig luft tar varme bort fra forbrenning for fort for en liten gnist-antennt flammekjerne for å bli selvbærende. Vanligvis er spekteret av gnisttennbare blandinger fra 10: 1 (rik) til 18: 1 (magert). Automatiske beslutningstakere ville elske å kjøre motorer, lene seg under delgass, fordi en slik lavtemperaturforbrenning setter mesteparten av sin varme inn i å gjøre molekyler bevege seg raskere enn å få dem til å rotere eller vibrere. Forbrenningstrykket som driver stempler og veivaksler kommer fra antall molekyler som rammer dem og hastighetene til disse molekylene. Men som forbrenning blir varmere og mer intens, går en større brøkdel av varmeenergi inn i molekylær vibrasjon og rotasjon, noe som bidrar mindre til trykk på stemplene. Av denne grunn er meget tynn forbrenning en vei til forbedret drivstofføkonomi - hvis en vellykket metode for tenning kan utarbeides.
Trickteknologier som plasma- eller laser-tennere er ikke billige, og bare dumper mer energi over konvensjonelle tennplugger forårsaker Uakseptabelt rask gaputslettelse og behov for hyppig utskifting.
Ideen om å bruke et forkammer er ikke nytt - Hondas CVCC-forbrenningsprosess fra 1972 og Orbital-forbrenningsprosessen for direkte injeksjon med totakker, begge benytter gnisttennne prekamre .
Det som er nytt i Turbulent Jet Tengnition (TJI) er at flere radiale åpninger mellom forkammer og hovedkammer forårsaker den ekspanderende varme gassen fra forkammeret for å danne raske stråler som bærer tenning helt ut til kantene. av sylinderen. Ved normal gnisttennelse utvides flamfronter fra en mer eller mindre sentral tennplugg, komprimerer og oppvarmer de siste delene av ladningen for å brenne (den såkalte "end-gasen") - utladningen nær sylinderveggen. Øk kompresjonsforholdet eller overladeren øke for høyt, og denne endegassen skyves så langt at den antennes i den unormale form for forbrenning kjent som knock eller detonasjon. Detonasjon fører raskt til motorskade.
Men med TJIs radielle flammestråler, hevder Mahle, at tennskiftet blir mer som å brenne fra sylinderens innvendige kanter. En japansk bilprodusent eksperimenterte for noen år siden med flere "edge ignition" implementert via gnistgap i hodepakningen). Forbrenning av denne typen, som er mindre utsatt for sluttgassmisbruk av konvensjonell flammeforbrenning, kan operere med et brukbart høyere kompresjonsforhold, noe som gir ytterligere gevinster i både dreiemoment og brenseløkonomi.
Formula One-problemet er at nåværende regler forbyder bruk av mer enn en drivstoffinjektor, og krever at enkeltinjektoren befinner seg i forbrenningskammeret , som opererer ved et brennstofftrykk ikke høyere enn 500 bar (7350 psi). Hvordan kan en enkelt injektor produsere både en magert blanding i hovedforbrenningskammeret og en rik nok til å gnist-antennes i et forkammer?
Et mulig svar er foreslått av den umiddelbart etter WW II-undersøkelsen av motor pioner Harry Ricardo. I sin E65-laboratorietestmotor ga Ricardo en enkelt sentralinjektor, plassert i en slags forkammer, for det spesielle formålet med å gi en mager hovedblanding og en rikere blanding i nærheten av sentrale tennplugg. Når injektoren var helt åpen var sprøytemønsteret en ganske smal kegle som nådde hovedkammeret, men når sprøyten var nesten lukket, ble sprøytemønsteret radialt, og ble bare tilført forkammeret. Jeg mistenker at enkeltinjeksjonene som brukes av Mercedes og Ferrari i F1 er av lignende bimodal natur. I F1, med drivstoffgrensene, vil mer økonomisk delgassoperasjon tillate mer omfattende bruk av full kraft, og dette er hva som har blitt sett i de siste hendelsene.
Det er svært lite sannsynlig at noe av denne typen blir brukt i MotoGP fordi drivstofftrykket er begrenset til et trykk for lavt (10 bar, 147 psi) for å gi det nødvendige drivstoffet å bli pumpet gjennom en sprøyter i tiden tilgjengelig ved høye omdreininger.
relateddel
Tags:
toppdødsenter
- motorsykkelteknologi
- Sykler
