Skyactiv X s oceněním technologie auto motor und sport

Nejmodernější motor Mazdy získal cenu zakladatele médií Paula Pietsche

Auto motor und sport media každoročně představuje mezinárodní cenu Paula Pitche za technologické inovace. V době, kdy je elektrická mobilita stále častěji vnímána jako náhrada spalovacího motoru, byla cena Paul Pietsch 2020 udělena právě za takový tepelný motor. Má však avantgardní charakter. Žádná jiná společnost nedosáhla kombinace míchání jako benzínový motor a samovznícení jako dieselový motor, s výhodami obou typů motorů ve výrobním modelu. Toto je příležitost vám znovu povědět o tom, jak tento přístroj funguje.

Se vstřikovacím tlakem benzínu jako u dieselového motoru, zapalováním zapalovací svíčkou, samozapalováním, „λ“, které se neustále mění, je Skyactiv X skutečně revolucí v automobilovém průmyslu.

Vývoj motoru HCCI od Mazdy sahá přes 30 let a je z velké části založen na extrémně hloubkové analýze paliva při vývoji motoru Wankel. Na tomto základě je proškoleno několik generací inženýrů, což vytváří spoustu bolestí hlavy a problémů, ale přináší také mnoho zkušeností.

Právě v hlubinách rotačního motoru byly nalezeny první prototypy strojů s homogenním mícháním a samozapalováním. Wankelův motor také slouží jako platforma pro vývoj různých technologií souvisejících s turbodmychadlem - to je RX-7, který představuje elementární turbodmychadla VNT, dvouproudové turbíny a kaskádové doplňování paliva v benzinovém motoru, který používal pouze Porsche.

Soubory X

Přímým základem současného Skyactiv X je však již osvědčená nová generace benzínových strojů Skyactiv G a Skyactiv D. Když se podíváte na řešení prezentovaná v těchto zařízeních, nevyhnutelně zjistíte, že jsou do jisté míry „realizovaná“. „V nové továrně SPCCI na základě zkušeností získaných z analýzy spalovacích komor až po turbulence proudění.

Podle této hypotézy účinnost Skyactiv X převyšuje účinnost benzínového motoru 2ZR-FXE poháněného Toyotou Prius (pomocí Atkinsonova cyklu) o 39 procent, ale samotná Mazda si je vědoma toho, že tento maximální bod není nejdůležitější směřovat. Většinu času motor běží při částečném zatížení a průměrná účinnost benzínového motoru dramaticky klesá. Vzhledem k tomu, že ve většině případů Skyactiv X pracuje s široce otevřeným klapkovým ventilem, jsou ztráty čerpadla výrazně sníženy a průměrná účinnost je zvýšena. To v kombinaci s vysokým kompresním poměrem vede ke společnému zvýšení účinnosti.

Velkým úspěchem pro inženýry Mazdy je skutečnost, že jejich Skyactiv X pracuje v homogenním a samozápalném režimu při velmi širokém rozsahu rychlostí a zatížení. V praxi kombinuje procesy používané nejen v naftových a benzinových motorech, ale také podobné těm, které se používají v benzínových a dieselových motorech a benzínových motorech na chudé palivo. Ten také produkuje normální a špatné oblasti, ale na rozdíl od nich, kde se proces odehrává zcela s přední částí blesku, se v případě Mazdy špatná směs spontánně vznítí pomocí zapalovací svíčky.

Co se děje ve Skyactivu X? Všechny experimentální motory pracující na základě dosud vytvořeného režimu HCCI jsou založeny na velmi složitém řízení samovznícení (na základě tepla a tlaku během komprese a předběžných chemických reakcí mezi palivem, plyny a vzduchem) s nestabilními provozními parametry, které se vyskytují v mnoha režimech. do normálního provozu motoru. Motor Mazda vždy používá zapalovací svíčku jako iniciátor spalování. Rozdíl od normálního provozu benzínového motoru však spočívá v následujících událostech. Díky tomu je přechod do různých režimů mnohem vyváženější a tento způsob ovládání HCCI má za následek stabilní a stabilní proces.

Věci teoreticky

Skyactiv X je založen na atmosférickém čtyřválcovém 0,5litrovém Skyactivu G, který je sám o sobě dobrým základem s vysokou účinností. Kromě toho má zdvihový objem 16,3 litru na válec, což je optimální z hlediska rychlosti spalovacích procesů. Pro vytvoření podmínek pro provoz s HCCI byl geometrický kompresní poměr zvýšen na 1: 95. Směs tedy zahušťuje na teplotu blízkou teplotě samovznícení většiny frakcí v benzinu s průměrným oktanovým číslem XNUMX H a normální provozní teplotou motoru.

Na základě údajů z několika senzorů, mezi nimiž jsou klíčové čtyři tlakové senzory na každém válci, počítač rozhodne, jaký režim provozu zvolit. Ten se určuje na základě několika funkčních zón v závislosti na otáčkách a zatížení (jinými slovy na stupni sešlápnutí plynového pedálu) motoru. Pomocí speciálního vířivého modulu zvaného SCV (včetně speciálního vzduchového regulačního ventilu v jednom ze sacích otvorů) se kolem osy válce vytváří intenzivní turbulentní proudění. V závislosti na podmínkách a na základě srovnání křivek nárůstu kompresního a spalovacího tlaku a mnoha dalších parametrů v předdefinovaných „mapách“ vstřikuje vícecestný vstřikovač palivo při tlacích blížících se prvním generacím dieselových motorů Common Rail. systémy. - od 300 do 1200 bar - v několika porcích. To se provádí od jednoho dlouhého pulzu (při normálním procesu vzplanutí) po několik pulzů během sacího a kompresního zdvihu (při samovznícení). Rekordní vstřikovací tlak pro benzínový motor je samozřejmě také klíčovým prvkem při tvorbě směsi. Nabízí se však logická otázka - jak se změní celý soubor parametrů, pokud a kdy přejít na nižší výkon motoru a přeplňování turbodmychadlem, se zvýšením tlaku ve válci, stejně jako s nutností zvýšit porce paliva ...

Všechno se děje rychleji

Patent SPCCI společnosti Mazda má 44 stran a uvádí, že vůz jede po značnou část času v režimu samozapalování zapalovací svíčky (SPCCI). Řízení je založeno na několika typech režimů samozápalu SPCCI během jeho provozu - jeden s většinou chudou směsí, většinou normální směsí a mírně bohatou směsí. Ve všech případech konfigurace vstřikování a víření vytváří vrstvy různého složení (stratifikace) koncentricky kolem osy, s bohatší vnitřní zónou (poměr vzduch:palivo asi 14,7-20:1) a chudší vnější zónou (35). -50:1). Vnitřní má dostatečnou "hořlavost" a vnější dosáhlo téměř kritické teploty pro samovznícení v blízkosti horní úvratě pístu během komprese. Jiskra zapalovací svíčky iniciuje zapálení vnitřní zóny, čímž dojde k prudkému nárůstu teploty a tlaku a tím dojde k samovolnému vznícení ostatních současně. Vzhledem k tomu, že neexistuje fronta blesku, dochází k němu při teplotách pod prahovou hodnotou pro tvorbu oxidů dusíku, což drasticky snižuje přítomnost oxidů dusíku, a slabá homogenní směs zajišťuje dokonalejší spalování a velmi nízké hladiny pevných částic, oxidu uhelnatého a uhlovodíky.

V závislosti na provozních podmínkách – jako jsou střední otáčky a vysoké zatížení a ve všech případech vysoké otáčky – se mechanický kompresor spustí, aby pomohl dodat více vzduchu a dále spotřeboval směs. Jeho účelem sice není zvýšení výkonu, ale přispívá k dobrým dynamickým vlastnostem vozu. Patent také zmiňuje, že vůz mohl být přeplňován turbodmychadlem a logicky by nižší teplota výfukových plynů mohla umožnit použití turbíny s proměnnou geometrií. Prozatím je však ovládání pomocí citlivějšího mechanického kompresoru jednodušší (za předpokladu, že je taková definice kompatibilní se Skyactiv X). Podle inženýrů Mazdy může použití turbodmychadla přijít v pozdější fázi.

Je důležité podotknout, že se jim podařilo vytvořit něco, co se nikomu jinému nepodařilo – alespoň ne v sériové podobě. Mnoho parametrů snímače je porovnáváno s přednastaveným chováním pro volbu režimu, ale faktem je, že v praxi se na displeji Mazdy většinu času zobrazuje nápis „SPCCI Mode“, a to i při velmi nízkých a velmi vysokých otáčkách – dokonce i při velmi nízkých otáčkách. ot./min Mazda3 se plynule pohybuje na šestém rychlostním stupni.

Jak se to stane v reálném životě?

Po tak dlouhé teoretické části konečně nadešel čas odpovědět na otázku – k čemu to všechno nakonec vede v praxi. Stejně jako benzínový kolega vůz snadno nabírá rychlost a rychle reaguje. Při testech včetně stoupání a zatáček v Iskar Gorge, běžném meziměstském a dálničním režimu si Mazda 3 Skyactiv X udržuje spotřebu v rozmezí cca 5,2 l / 100 km. Průměrná testovací spotřeba dosažená kolegy v Německu je 6,6 l / 100 km, ale to zahrnuje i jízdu vysokou rychlostí. V testu ekonomické jízdy dosahují 5,4 l/100 km, což je 124 g/100 km CO2, což je na úrovni Audi A3 2.0 TDI, BMW 118d a Mercedes A 200d. Je však třeba poznamenat, že i přes složitý proces provozu tento stroj nepotřebuje složité technologie úpravy plynu, ale na druhou stranu systém velmi vysokotlakého vstřikování zvyšuje jeho cenu. Na druhou stranu malý mechanický kompresor je levnější než turbodmychadlo, takže by se měl řadit jako cena mezi naftové a benzínové motory.

Motor je v souladu s dynamickým charakterem Mazdy 3 a jeho dobrým nastavením pro příjemné projíždění zatáček. Řízení je precizně rozvrženo a vůz si zachovává neutrální chování, tendence protáčet zadní kola jen při prudkých provokacích. K tomu se přidává dobrý mix asistenčních systémů a výbavy, které jsou u Mazdy součástí výbavy na různých úrovních. O nové ergonomické skladbě ovládání jsme toho namluvili již dost. Funkce nejsou ovládány monitorem a jejich obsluha je jednoduchá a pohodlná. Celkově má ​​interiér jemný pocit lehkosti a kvality, který se před mnoha lety nacházel pouze u luxusních modelů. Stručně řečeno - Skyactiv X funguje - a opravdu vás vytočí.