HCCI : hoge compressie benzinemotoren

[Le Capri Mauve 910]

Ik kwam een nieuwtje tegen over Mazda die zou werken aan een benzinemotor die grotendeels als een zelfontbrander zou werken en die een grotere compressieverhouding zou halen en een groter rendement. Klinkt interessant als het lukt. Ik dacht altijd dat de compressieverhouding van een klassieke benzinemotor ongeveer was de helft van die van een dieselmotor , 1/10 vs 1/20 en wist dat ge met superbenzine ge net iets meer compressie kunt bereiken dan met gewone  maar meer lukt niet omdat de motor dan gaat kloppen, pingelen. De brandstof ontsteekt vanzelf voor de bougie de timing precies kan zetten.  Mazda zegt nu dat ze tegen 2019 iets op de markt kunnen zetten. Het zou mooi zijn als dat echt lukt omdat die compressielimiet toch een heel oud probleem is, maar googlen toont dat er in de laatste 10 jaar al veel gezocht is naar een doorbraak in HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) dus wat scepticisme is op zijn plaats. Dus heb ik wat meer gezocht en de compressieverhouding bij benzine zit toch ook wat ingewikkelder in elkaar. Mijn eigen auto (GT86) heeft een 12.5/1 verhouding, en motos gaan daar boven. F1 autos halen een verhouding van 17/1. Maar toch, mooie ontwikkeling, en ik kende ze niet.

hier is een uitleg:

 

[dane 1.814]

De compressieverhouding van de huidige 2.0 benzine en de 2.2 dieselmotor van Mazda is gelijk nl: 14/1.

[dane 1.814]

http://www.autoweek.nl/nieuws/mazda-combineert-benzine-en-dieselmotor/

 

 

[Le Capri Mauve 910]

een diesel met een compressieverhouding van 14, da's zowat het laagste dat er is! Het lijkt erop dat er twee evoluties tegelijk bezig zijn. Benzine compressieverhouding naar boven, diesel naar beneden.

[dane 1.814]

Mooie visualisatie van Mazda's SkyActiv X .

 

 

[Mich 2.481]

Qua verbrandingsproces gaan benzine en diesel steeds dichter bij mekaar liggen...enfin, het wordt in die richting geduwd... vandaar dat de motoren ook qua kenmerken (waarvan CR er eentje is) steeds dichter tegen mekaar liggen in vgln met vroeger.

[gTa 24.166]

Zou je een diesel ook met een bougie kunnen laten ontbranden, waardoor je met lagere compressie toekomt en een beter getimede ontbranding kan afdwingen, waardoor je minder problemen ondervindt om hogere toerentallen te draaien en op die manier van de hogere energetische waarde van diesel (vergeleken met benzine) hogere vermogens te behalen? Het zal wel niet, of het zou al in uitvoering zijn gebracht. Wat houdt dat tegen?

[Mich 2.481]

Dat is net hét verschil tussen beide brandstoffen:
- benzine brandt dmv een vlamfront. Je steekt het op een bepaald punt in de fik en de verbranding breidt zich vandaar verder uit rondom die plek. Het is een zachte verbranding, de ottomotor is een “stille” motor.
Voor optimale verbranding heb je 14,6 delen lucht nodig per deeltje naft. Maw, er is min of meer een vaste verhouding nodig.

- diesel daarentegen moet het hebben van een simultaan verbrandingsproces ipv vlamfront. Een bougie werkt hier niet. Elk deeltje diesel (vermengd met lucht) verdeeld over de verbrandingskamer ontbrandt tegelijkertijd. Dit proces dient natuurlijk te gebeuren, vanzelf, dmv hoge temperatuur via compressie. Al wat goed vermengd is met lucht ontbrandt correct, de rest wordt verpulverd tot roet.
De dieselmotor heeft hierdoor dus een veel luidruchtigere werking.

De “bougie” bij diesel waar jij op aanspoort kan je een beetje vergelijken met de voorkamer of wervelkamer uit het verleden. Hier werd in een kleine ruimte het ontbrandingsproces versneld op gang gebracht teneinde druk en temp in de hoofdkamer op niveau te brengen voor de hoofdverbranding. Louter katalyserend effect op de hoofdverbranding dus.

[Ice_Ken 4.977]

7 hours ago, Mich said:

Dat is net hét verschil tussen beide brandstoffen:
- benzine brandt dmv een vlamfront. Je steekt het op een bepaald punt in de fik en de verbranding breidt zich vandaar verder uit rondom die plek. Het is een zachte verbranding, de ottomotor is een “stille” motor.
Voor optimale verbranding heb je 14,6 delen lucht nodig per deeltje naft. Maw, er is min of meer een vaste verhouding nodig.

- diesel daarentegen moet het hebben van een simultaan verbrandingsproces ipv vlamfront. Een bougie werkt hier niet. Elk deeltje diesel (vermengd met lucht) verdeeld over de verbrandingskamer ontbrandt tegelijkertijd. Dit proces dient natuurlijk te gebeuren, vanzelf, dmv hoge temperatuur via compressie. Al wat goed vermengd is met lucht ontbrandt correct, de rest wordt verpulverd tot roet.
De dieselmotor heeft hierdoor dus een veel luidruchtigere werking.

De “bougie” bij diesel waar jij op aanspoort kan je een beetje vergelijken met de voorkamer of wervelkamer uit het verleden. Hier werd in een kleine ruimte het ontbrandingsproces versneld op gang gebracht teneinde druk en temp in de hoofdkamer op niveau te brengen voor de hoofdverbranding. Louter katalyserend effect op de hoofdverbranding dus.

lambda 1 is 14,7 en dat is theoretisch het chemisch proces met de meest optimale verbranding, verschillende motoren hebben andere verhoudingen nodig door het ontwerp.

[gTa 24.166]

Fair enough, de eerste 2 alinea's zijn me wel wat bekend en ik snap dat binnen de huidige technische setting een bougie het mengsel zou doen ontploffen ofwel vóórdat het op optimale druk is (leidend tot efficiëntieverlies) ofwel zou je het mengsel doen ontploffen op het moment dat het eigenlijk vanzelf ontsteekt en dan zit de bougie daar voor niks. De technische evolutie die diesels doormaakten, met gloeikaarsen, voorkamers, wervelkamers, onrechtstreekse inspuiting, rechtstreekse inspuiting, enz. zijn me ook redelijk bekend, denk ik.

Maar mijn vraag ging verder: wat houdt ons tegen om b.v. een dieselmotor te ontwerpen waarbij het mengsel anders aangevoerd wordt (ipv waarbij dus zoals nu de brandstof onder extreem hoge druk in de verbrandingskamer ingespoten wordt net voor het moment dat de compressie 't hoogst is) en waarbij de compressie lager gehouden kan worden om het mengsel niet vanzelf te laten ontbranden maar het dus geforceerd ontstoken wordt? Nu mikt het ontbrandingsproces op die simultane ontbranding, inderdaad, geïnduceerd door de gestegen temperatuur van de samengeperste lucht. Is het dan onmogelijk om een geleidelijke ontbranding van een lucht-/dieselmengsel te bekomen met een vlamfront? Het is nooit gedaan (bij mijn weten) dus er moet daar wel een reden toe zijn. 

[gewoon ik 6.737]

Dat het niet brandt. Diesel is niet zo makkelijk om in brand te steken als benzine. 

[Mich 2.481]

Diesel reageert ni op een aangestoken verbranding. Dat is net wat ik wilde uitleggen. 

Vlamfront vs simultane verbranding

[Le Capri Mauve 910]

Diesel reageert wel op aangestoken verbranding. Dat heet het vlampunt denk ik en diesel heeft een veel hoger vlampunt dan benzine en tegelijk een lagere temperatuur voor zelfontbranding.  Ik weet er het fijne niet van af maar misschien is er wel een ontwerp mogelijk met een bougie, maar geen zinnige reden om het te maken.

[gewoon ik 6.737]

om diesel te doen branden moet je er veel meer energie in stoppen, meer dan dat je kan leveren met een bougie.

[The Swede 5.787]

Naft rijden, gTa.

[Ice_Ken 4.977]

3 hours ago, gTa said:

Fair enough, de eerste 2 alinea's zijn me wel wat bekend en ik snap dat binnen de huidige technische setting een bougie het mengsel zou doen ontploffen ofwel vóórdat het op optimale druk is (leidend tot efficiëntieverlies) ofwel zou je het mengsel doen ontploffen op het moment dat het eigenlijk vanzelf ontsteekt en dan zit de bougie daar voor niks. De technische evolutie die diesels doormaakten, met gloeikaarsen, voorkamers, wervelkamers, onrechtstreekse inspuiting, rechtstreekse inspuiting, enz. zijn me ook redelijk bekend, denk ik.

Maar mijn vraag ging verder: wat houdt ons tegen om b.v. een dieselmotor te ontwerpen waarbij het mengsel anders aangevoerd wordt (ipv waarbij dus zoals nu de brandstof onder extreem hoge druk in de verbrandingskamer ingespoten wordt net voor het moment dat de compressie 't hoogst is) en waarbij de compressie lager gehouden kan worden om het mengsel niet vanzelf te laten ontbranden maar het dus geforceerd ontstoken wordt? Nu mikt het ontbrandingsproces op die simultane ontbranding, inderdaad, geïnduceerd door de gestegen temperatuur van de samengeperste lucht. Is het dan onmogelijk om een geleidelijke ontbranding van een lucht-/dieselmengsel te bekomen met een vlamfront? Het is nooit gedaan (bij mijn weten) dus er moet daar wel een reden toe zijn. 

 Verbranden =/= ontploffen

Ze doen dat al, gewoon door tijdstip van inspuiting te regelen net zoals je met een benzinemotor de voorontsteking regelt... Diesels zijn zowat tot op hun limiet gekomen naar evolutie toe, op benzine motoren kan men nog enige jaren verder bouwen al zal dat ook niet zeer lang zijn.

[Gast wooter]

En door de vooruitgang in batterijtechnologie, de eenvoud van elektromotoren en de strengere uitstoot-eisen op verbrandingsmotoren is de verbrandingsmotor ten dode opgeschreven... Mazda's breakthrough engine zal het dus nog geen 10 jaar uithouden. Ik hoop dat ze er tegen dan hun R&D kosten hebben uitgekregen.

[gewoon ik 6.737]

ik zou graag bovenstaand bericht melden als ongepast en ongewenst

[SB-01 2.986]

2 minuten geleden, gewoon ik zei:

ik zou graag bovenstaand bericht melden als ongepast en ongewenst

Echt hé, we weten ondertussen wel dat Wooter een Tesla heeft hoor. 

[Mich 2.481]

48 minutes ago, gewoon ik said:

ik zou graag bovenstaand bericht melden als ongepast en ongewenst

rofl 

[Mazdastruction 3.750]

22 uren geleden, wooter zei:

En door de vooruitgang in batterijtechnologie, de eenvoud van elektromotoren en de strengere uitstoot-eisen op verbrandingsmotoren is de verbrandingsmotor ten dode opgeschreven... Mazda's breakthrough engine zal het dus nog geen 10 jaar uithouden. Ik hoop dat ze er tegen dan hun R&D kosten hebben uitgekregen.

Iedereen is onder de indruk van je vernieuwende inzichten in elke post. 

[ICM 22.327]

23 hours ago, Mazdastruction said:

Iedereen is onder de indruk van je vernieuwende inzichten in elke post. 

En nu serieus, klinkt die nieuwe benzinemotor dan niet een beetje als een diesel?

[Mazdastruction 3.750]

Goh. Vanwege de compressieverhouding? Momenteel draaien de benzine- en dieselmotor ook alletwee 14:1. 

Ik heb er zelf jammer genoeg nog niet mee kunnen rijden. Die eer is enkel weggelegd voor enkelingen bij de invoerder. 

[Le Capri Mauve 910]

36 minuten geleden, Mazdastruction zei:

Goh. Vanwege de compressieverhouding? Momenteel draaien de benzine- en dieselmotor ook alletwee 14:1.

Nee vanwege het type verbranding.

[ICM 22.327]

56 minutes ago, Mazdastruction said:

Goh. Vanwege de compressieverhouding? Momenteel draaien de benzine- en dieselmotor ook alletwee 14:1. 

Ik heb er zelf jammer genoeg nog niet mee kunnen rijden. Die eer is enkel weggelegd voor enkelingen bij de invoerder. 

 

19 minutes ago, Le Capri Mauve said:

Nee vanwege het type verbranding.

Dit dus.