Skyactiv X s ocenením automobilových motorov a športových technológií

Najmodernejší motor Mazdy získal cenu zakladateľa médií Paula Pietscha

Spoločnosť Auto Motor und Sport Media každý rok predstavuje medzinárodnú cenu Paula Pitcha za technologické inovácie. V čase, keď sa elektrická mobilita čoraz viac považuje za náhradu za spaľovací motor, sa cena Paul Pietsch 2020 udeľuje práve za takýto tepelný motor. Má však avantgardný charakter. Žiadna iná spoločnosť nedosiahla kombináciu homogenizácie ako benzínový motor a samovznietenie ako naftový motor, s výhodami oboch typov motorov vo výrobnom modeli. Toto je príležitosť, aby sme vám znova povedali o tom, ako tento prístroj funguje.

So vstrekovacím tlakom benzínu ako v naftovom motore, zapaľovaním sviečkou, samovznietením, „λ“, ktoré sa neustále mení, je Skyactiv X skutočne revolúciou v automobilovom priemysle.

Vývoj motora HCCI od Mazdy sa datuje už 30 rokov dozadu a pri vývoji Wankelovho motora je založený hlavne na mimoriadne dôkladnej analýze paliva. Niekoľko generácií inžinierov je trénovaných na tomto základe, čo spôsobuje veľa bolesti hlavy a problémov, ale prináša aj veľa skúseností.

Práve v hĺbke rotačného motora sa našli prvé prototypy strojov s homogénnym miešaním a samovznietením. Wankelov motor slúži aj ako platforma pre vývoj rôznych technológií súvisiacich s turbom - to je RX-7, ktorý predstavuje elementárne VNT turbodúchadlá, dvojprúdové turbíny a kaskádové tankovanie v benzínovom motore, ktorý používalo len Porsche.

X-Files

Priamym základom súčasného Skyactiv X je však už osvedčená nová generácia benzínových strojov Skyactiv G a Skyactiv D. Ak sa pozriete na riešenia prezentované v týchto zariadeniach, nevyhnutne zistíte, že sú do istej miery „realizované“. „V novom závode SPCCI zo skúseností získaných z analýzy spaľovacích komôr až po turbulencie prúdenia.

Podľa tejto hypotézy účinnosť Skyactiv X prevyšuje účinnosť benzínového motora 2ZR-FXE poháňaného Toyotou Prius (pomocou Atkinsonovho cyklu) o 39 percent, samotná Mazda si však uvedomuje, že tento maximálny bod nie je najdôležitejší bod. Motor väčšinou beží pri čiastočnom zaťažení a priemerná účinnosť benzínového motora dramaticky klesá. Vzhľadom na skutočnosť, že vo väčšine prípadov Skyactiv X pracuje s široko otvoreným škrtiacim ventilom, sú straty čerpadla výrazne znížené a priemerná účinnosť sa zvyšuje. To v kombinácii s vysokým kompresným pomerom vedie k spoločnému zvýšeniu účinnosti.

Veľkým úspechom pre inžinierov Mazdy je skutočnosť, že ich Skyactiv X pracuje v homogénnom a samozápalnom režime pri veľmi širokom rozmedzí rýchlostí a zaťaženia. V praxi kombinuje procesy používané nielen v naftových a benzínových motoroch, ale je tiež podobné procesom v benzínových naftových motoroch a benzínových motoroch na chudé palivo. Posledné menované tiež produkujú normálne a zlé oblasti, ale na rozdiel od nich, kde k procesu dochádza úplne prednou časťou blesku, sa v prípade Mazdy zlá zmes spontánne vznieti pomocou sviečky.

Čo sa deje v Skyactive X? Všetky doteraz vyvinuté experimentálne motory pracujúce na základe režimu HCCI sú založené na veľmi zložitom riadení samovznietenia (na základe tepla a tlaku počas kompresie a predbežných chemických reakcií medzi palivom, plynmi a vzduchom) s nestabilnými prevádzkovými parametrami, ktoré sa vyskytujú v mnohých režimoch. na normálnu prevádzku motora. Motor Mazda vždy používa sviečku ako iniciátor spaľovania. Rozdiel od normálnej prevádzky benzínového motora však spočíva v nasledujúcich udalostiach. Vďaka tomu je prechod na rôzne režimy oveľa vyváženejší a tento spôsob riadenia v režime HCCI vedie k stabilnému a stabilnému procesu.

Veci teoreticky

Skyactiv X je založený na atmosférickom štvorvalcovom 0,5-litrovom Skyactive G, ktorý je sám o sebe dobrým základom s vysokou účinnosťou. Okrem toho má zdvihový objem 16,3 litra na valec, čo je optimálne z hľadiska rýchlosti spaľovacích procesov. Aby sa vytvorili podmienky pre prevádzku HCCI, geometrický kompresný pomer sa zvýšil na 1: 95. Takto zmes zhustla na teplotu blízku teplote samovznietenia väčšiny frakcií v benzíne s priemerným oktánovým číslom XNUMXH a normálnou prevádzkovou teplotou motora.

Na základe údajov z niekoľkých senzorov, medzi ktorými sú kľúčové štyri tlakové senzory na každom valci, sa počítač rozhodne, ktorý režim prevádzky zvolí. Ten sa určuje na základe niekoľkých funkčných zón v závislosti od rýchlosti a zaťaženia (inými slovami, stupňa zošliapnutia plynového pedálu) motora. Pomocou špeciálneho vírivého modulu nazývaného SCV (vrátane špeciálneho ventilu na reguláciu vzduchu v jednom zo sacích otvorov) sa okolo osi valca vytvára intenzívne turbulentné prúdenie. V závislosti od podmienok a na základe porovnania kriviek kompresného a spaľovacieho tlaku, ako aj mnohých ďalších parametrov vo vopred definovaných „mapách“, vstrekuje viacotvorový vstrekovač palivo pri tlakoch, ktoré sa približujú k tlakom prvej generácie nafty so systémom Common Rail. systémov. - od 300 do 1200 bar - v niekoľkých dávkach. Toto sa vykonáva od jedného dlhého impulzu (v normálnom procese vzplanutia) po niekoľko impulzov počas nasávania a kompresného zdvihu (pri samovznietení). Je zrejmé, že kľúčovým prvkom pri tvorbe zmesi je aj rekordný vstrekovací tlak pre benzínový motor. Vynára sa však logická otázka - ako sa zmení celý súbor parametrov, ak a kedy prejsť na nižší výkon motora a preplňovanie turbodúchadlom, so zvýšením tlaku vo valcoch, ako aj s potrebou zvýšiť porcie paliva ...

Všetko sa deje rýchlejšie

Patent spoločnosti Mazda SPCCI má 44 strán a podrobne uvádza, že auto značnú časť času beží v režime automatického zapaľovania zapaľovacej sviečky (SPCCI). Riadenie je založené na niekoľkých typoch režimov samovznietenia SPCCI počas jeho činnosti - jeden s väčšinou chudobnou zmesou, väčšinou normálnou zmesou a mierne bohatou zmesou. Vo všetkých prípadoch konfigurácia vstrekovania a vírenia vytvára vrstvy rôzneho zloženia (stratifikácia) koncentricky okolo osi, s bohatšou vnútornou zónou (pomer vzduch:palivo asi 14,7-20:1) a chudšou vonkajšou zónou (35). -50:1). Vnútorná má dostatočnú „horľavosť“ a vonkajšia dosiahla takmer kritickú teplotu pre samovznietenie v blízkosti hornej úvrate piesta počas kompresie. Iskra zapaľovacej sviečky iniciuje zapálenie vnútornej zóny, čím sa prudko zvýši teplota a tlak a tým dôjde k samovoľnému zapáleniu ostatných súčasne. Keďže neexistuje front flash, vyskytuje sa pri teplotách pod prahom tvorby oxidov dusíka, čo drasticky znižuje prítomnosť oxidov dusíka a slabá homogénna zmes poskytuje dokonalejšie spaľovanie a veľmi nízke hladiny pevných častíc, oxidu uhoľnatého a uhľovodíky.

V závislosti od prevádzkových podmienok – ako je stredná rýchlosť a vysoké zaťaženie a vo všetkých prípadoch vysoká rýchlosť – sa spustí mechanický kompresor, ktorý pomôže poskytnúť viac vzduchu a ďalej vyčerpáva zmes. Jeho účelom síce nie je zvyšovať výkon, no prispieva k dobrým dynamickým vlastnostiam auta. Patent tiež spomína, že auto by mohlo byť preplňované turbodúchadlom a logicky by nižšia teplota výfukových plynov umožnila použitie turbíny s variabilnou geometriou. Zatiaľ je však ovládanie pomocou citlivejšieho mechanického kompresora jednoduchšie (za predpokladu, že takáto definícia je kompatibilná so Skyactiv X). Podľa inžinierov Mazdy môže použitie turbodúchadla prísť v neskoršej fáze.

Je dôležité poznamenať, že sa im podarilo vytvoriť niečo, čo sa nepodarilo nikomu inému - aspoň nie v sériovej podobe. Mnohé parametre snímača sa porovnávajú s prednastaveným správaním pre výber režimu, ale faktom je, že v praxi sa na displeji Mazdy väčšinu času zobrazuje znak „SPCCI Mode“, a to aj pri veľmi nízkych a veľmi vysokých otáčkach – dokonca aj pri veľmi nízkych otáčkach. ot./min Mazda3 sa hladko pohybuje na šiestom prevodovom stupni.

Ako sa to stane v skutočnom živote?

Po tak dlhej teoretickej časti konečne nastal čas zodpovedať si otázku – k čomu to všetko v praxi nakoniec vedie. Rovnako ako benzínový kolega, auto ľahko naberá rýchlosť a rýchlo reaguje. Počas testov vrátane stúpaní a zákrut v Iskar Gorge, bežnom medzimestskom a diaľničnom režime si Mazda 3 Skyactiv X udržiava spotrebu v rozmedzí cca 5,2 l / 100 km. Priemerná testovacia spotreba dosiahnutá kolegami v Nemecku je 6,6 l / 100 km, ale to zahŕňa aj jazdu vo vysokej rýchlosti. V teste ekonomickej jazdy dosahujú 5,4 l/100 km, čo je 124 g/100 km CO2, čo je na úrovni Audi A3 2.0 TDI, BMW 118d a Mercedes A 200d. Treba však poznamenať, že napriek zložitému procesu prevádzky tento stroj nepotrebuje zložité technológie na úpravu plynu, ale na druhej strane veľmi vysokotlakový vstrekovací systém zvyšuje jeho cenu. Na druhej strane, malý mechanický kompresor je lacnejší ako turbodúchadlo, preto by sa mal zaradiť medzi naftové a benzínové motory.

Motor je v súlade s dynamickým charakterom Mazdy 3 a jej dobrým nastavením pre príjemné prejazdy zákrut. Riadenie je precízne rozložené a auto si zachováva neutrálne správanie, tendenciu vytáčať zadné kolesá len pri prudkých provokáciách. K tomu sa pridáva dobrý mix asistenčných systémov a výbavy, ktoré sú u Mazdy súčasťou výbavy na rôznych úrovniach. O novom ergonomickom zložení ovládania sme toho nahovorili už dosť. Funkcie nie sú ovládané monitorom a ich obsluha je jednoduchá a pohodlná. Celkovo má interiér jemný pocit ľahkosti a kvality, ktorý sa pred mnohými rokmi nachádzal len v luxusných modeloch. Stručne povedané - Skyactiv X funguje - a skutočne vás vytočí.