U vrijeme kada se čini da je gotovo cijela industrija odlučna da motor sa unutrašnjim sagorevanjem ograniči samo na knjige istorije, Mazda ide… protivno! Rado.
Nije to prvi put da je Mazda to učinila, a posljednji put da je to bilo ispravno. Hoće li se isto ponoviti? Japanci tako vjeruju.
Odluka o nastavku klađenja na motore s unutarnjim izgaranjem objavljena je prošle godine, kroz novu generaciju SKYACTIV-X motora. I imali smo priliku da iskusimo ovaj novi SKYACTIV-X motor, uživo i u boji, prije njegovog zvaničnog dolaska na tržište 2019. godine.
Zato posjećujete Reason Automotive svaki dan, zar ne?
Spremiti se! Članak će biti dug i tehnički. Ako dođete do kraja, imaćete nadoknadu…
Motor sa unutrašnjim sagorevanjem? A električni?
Budućnost je električna, a predstavnici Mazde se također slažu s tom izjavom. Ali oni se ne slažu oko predviđanja prema kojima je motor sa unutrašnjim sagorevanjem „mrtav“… juče!
Ključna riječ ovdje je “budućnost”. Sve dok 100% električni automobil ne bude novi „normalan“, prelazak na električnu mobilnost širom svijeta trajat će desetljećima. Nadalje, proizvodnja električne energije iz obnovljivih izvora također će morati rasti, tako da obećanje nulte emisije iz električnih automobila nije lažno.
U međuvremenu, na „starom“ motoru sa unutrašnjim sagorevanjem biće da bude jedan od glavnih pokretača smanjenja emisije CO2 u kratkom i srednjem roku – on će i dalje biti najčešći tip motora u decenijama koje dolaze. I zato moramo nastaviti da ga poboljšavamo. Mazda je preuzela svoju misiju da izvuče što je moguće veću efikasnost iz motora sa unutrašnjim sagorevanjem u potrazi za manjim emisijama.
“Posvećeni principu pravog rješenja u pravo vrijeme”, kako kaže Mazda, pokreće brend u stalnoj potrazi za najboljim rješenjem – ne onim koje izgleda najbolje na papiru, već onim koje funkcionira u stvarnom svijetu. . U tom kontekstu nastaje SKYACTIV-X, njegov inovativni, pa čak i revolucionarni motor sa unutrašnjim sagorevanjem.
Zašto revolucionarno?
Jednostavno zato što je SKYACTIV-X prvi benzinski motor sposoban za kompresijsko paljenje — baš kao i dizel motori... pa, skoro kao dizel motori, ali mi smo krenuli.
Kompresijsko paljenje – to jest, mješavina zraka i goriva znači trenutno, bez svjećice, kada se kompresuje klipom – u benzinskim motorima je jedan od „svetog grala“ za kojim su težili inženjeri. To je zato što je kompresijsko paljenje poželjnije: mnogo je brži, trenutno sagoreva svo gorivo u komori za sagorevanje, omogućavajući vam da radite više posla sa istom količinom energije, što rezultira većom efikasnošću.
Brže sagorevanje takođe omogućava siromašnije mešavine vazduha i goriva u komori za sagorevanje, odnosno količina vazduha mnogo veća od količine goriva. Prednosti su lako razumljive: sagorevanje se odvija na nižim temperaturama, što rezultira manje NOx (azotnih oksida) i manje je izgubljene energije tokom zagrevanja motora.
Problemi
Ali kompresijsko paljenje u benzinu nije lako – ne da ga drugi proizvođači nisu isprobali u posljednjih nekoliko decenija, ali niko nije došao do održivog rješenja koje bi se moglo komercijalizirati.Homogeno punjenje kompresijskim paljenjem (HCCI), temeljni koncept kompresijskog paljenja, do sada se postizao samo pri malim brzinama motora i pri malom opterećenju, tako da je, iz praktičnih razloga, paljenje (svjećica) i dalje neophodno. za velike režime i opterećenja. . Drugi veliki problem je kontroliše kada dođe do kompresijskog paljenja.
Izazov je, stoga, biti u mogućnosti da se harmonizirano prelazi između dva tipa paljenja, što je primoralo Mazdu da poboljša i kontroliše različite faktore koji omogućavaju paljenje pomoću kompresije benzina i siromašne mješavine.
Rjesenje
Trenutak „eureke“—ili je to trenutak kada je došlo do iskre? ba dum tss… — što je omogućilo rješavanje ovih problema, dogodilo se kada su Mazdini inženjeri osporili konvencionalnu ideju da sagorijevanje kompresijom ne zahtijeva svjećice: „ako je prelaz između različitih načina sagorijevanja težak, da li je, prije svega, da li zaista trebamo napraviti tu tranziciju?” Ovdje leži temelj SPCCI sistema — Spark-kontrolirano kompresijsko paljenje.
Drugim riječima, čak i za sagorijevanje kompresijom, Mazda koristi svjećice, omogućavajući glatki prijelaz između sagorijevanja kompresijom i sagorijevanja svjećice. Ali ako koristite svjećicu, može li se to još nazvati kompresijskim sagorijevanjem?
Naravno! To je zato što svjećica služi, prije svega, kao kontrolni mehanizam kada se sagorijevanje odvija kompresijom. Drugim riječima, ljepota SPCCI-ja je u tome što koristi metodologiju sagorijevanja dizel motora sa metodologijom mjerenja vremena benzinskog motora sa svjećicom. Možemo li pljesnuti rukama? Možemo!
Cilj
Motor je konstruisan na način da stvori potrebne uslove temperature i pritiska u komori za sagorevanje, do tačke u kojoj je mešavina vazduha i goriva — veoma siromašna, 37:1, oko 2,5 puta više nego u motoru na konvencionalni benzin — ostati na ivici paljenja u gornjoj mrtvoj tački. Ali to je iskra iz svjećice koja pokreće proces.
To znači malu, bogatiju mješavinu zraka i goriva (29:1), ubrizganu u kasnijoj fazi, što dovodi do vatrene lopte. Ovo dodatno povećava pritisak i temperaturu u komori za sagorevanje, tako da mršava smeša, koja je već blizu tačke gde je spremna za detonaciju, ne pruža otpor i zapali se skoro trenutno.
Ova kontrola paljenja me sramoti. Mazda je sposobna da to uradi na preko 5000 obrtaja u minuti, a ja prvo ne mogu da zapalim roštilj...
Rješenje koje se sada čini tako očiglednim, ali je zahtijevalo nove "trikove":
- gorivo se mora ubrizgavati u dva različita vremena, jedno za siromašnu smjesu koja će se komprimirati, a drugo za malo bogatiju smjesu koja će se zapaliti svjećicom.
- sistem za ubrizgavanje goriva mora imati super visok pritisak, kako bi omogućio brzo isparavanje i atomizaciju goriva, raspršujući ga odmah po cilindru, minimizirajući vrijeme kompresije
- svi cilindri imaju senzor pritiska, koji konstantno prati gore navedene kontrole, kompenzujući, u realnom vremenu, sva odstupanja od predviđenih efekata.
- upotreba kompresora — je esencijalni sastojak za održavanje visoke kompresije, jer SKYACTIV-X koristi Millerov ciklus, koji smanjuje kompresiju, omogućavajući željenu mršavu mješavinu. Dodatna snaga i obrtni moment su dobrodošla posledica.
Zadnji dio
Prednosti
SPCCI sistem omogućava proširenje sagorevanja kompresijom u mnogo širem rasponu režima, dakle, veću efikasnost u više scenarija upotrebe. U poređenju sa trenutnim SKYACTIV-G, brendom obećava manju potrošnju između 20 i 30% ovisno o upotrebi . Brend kaže da SKYACTIV-X može čak da parira i čak premaši ekonomičnost goriva sopstvenog SKYACTIV-D dizel motora.
Kompresor omogućava veći usisni pritisak, osiguravajući bolje performanse motora i odziv. Veća efikasnost u širem rasponu okretaja također vam omogućava da radite na višim okretajima, gdje je dostupna više snage i reakcija motora je superiorna.
Uprkos složenosti operacije, stalna upotreba svijeće je, zanimljivo, omogućila jednostavniji dizajn - nije potrebna promjenjiva distribucija ili varijabilna stopa kompresije - i bolje, ovaj motor radi na 95 benzina , jer je manje oktana bolje za kompresijsko paljenje.
Konačno, za volanom
Tekst je već jako dugačak, ali je neophodan. Važno je razumjeti zašto se toliko „zuji“ oko ovog motora — to je zaista izuzetan napredak kada su u pitanju motori s unutarnjim izgaranjem. Morat ćemo pričekati do 2019. da bismo provjerili sve Mazdine tvrdnje o tome, ali s obzirom na ono što je obećano i pokazano sa SKYACTIV-G, velika su očekivanja da SKYACTIV-X ispuni sve što obećava.
Na sreću, već smo imali priliku za rano testiranje. Dinamički kontakt sa SKYACTIV-X-opremljenim prototipovima, skrivenim ispod poznate karoserije Mazde3, je bio predviđen, iako je imao malo ili nimalo veze sa poznatom Mazdom3 — također osnovna arhitektura ispod karoserije sada je druga generacija.
SKYACTIV je također sinonim za nova rješenja platforme/strukture/tijela. Ova nova generacija obećava veću torzionu krutost, niže nivoe buke, vibracija i grubosti (NVH - buka, vibracija i grubost), a razvijena su čak i nova sedišta koja obećavaju prirodnije držanje, što će omogućiti veći nivo udobnosti.
Vozili smo dvije verzije prototipa — jednu s ručnim mjenjačem i drugu sa automatskim mjenjačem, obje sa šest brzina — i čak smo mogli uporediti razliku sa trenutnom Mazdom 3 2.0 od 165 KS s ručnim mjenjačem, kako bismo bolje uočili razlike. Srećom, to je bio prvi auto koji sam vozio, što mi je omogućilo da provjerim dobar motor/kutija (ručni) set.
Razlika između SKYACTIV-X (motor budućnosti) i SKYACTIV-G (motor današnjice) ne može biti jasnija. Mazdin novi motor je daleko energičniji bez obzira na opseg obrtaja — dodatni obrtni moment koji je na raspolaganju je prilično očigledan. Kao i "G", "X" je jedinica od 2,0 litara, ali sa sočnijim brojevima. Mazda cilja na snagu od oko 190 KS — koje su uočljive, i to na putu.
Iznenadio je svojom brzinom od najnižih režima, ali najbolji kompliment koji možete dati motoru je da uprkos tome što je jedinica u razvoju, već uvjerava više od mnogih motora na tržištu.
Strahovanja da bi, pošto postoji kompresijsko paljenje poput dizela, to donelo neke od karakteristika ovog tipa motora, kao što su veća inercija, kratki domet upotrebe, pa čak i zvuk, bile su potpuno neosnovane. Ako je ovo budućnost motora sa unutrašnjim sagorevanjem, hajde!
Unutrašnjost prototipa – jasno unutrašnjost automobila u razvoju – dolazi sa ekranom postavljenim iznad centralne konzole sa tri numerisana kruga. Oni su se palili ili palili, ovisno o vrsti paljenja ili mješavine koja se dogodila:
- 1 — paljenje varnicom
- 2 — kompresijsko paljenje
- 3 — siromašnija mešavina vazduh/gorivo gde se postiže maksimalna efikasnost
"Mali" motori za Portugal?
Aberantno portugalsko oporezivanje će ovaj motor učiniti marginalnim izborom. Kapacitet od 2,0 litara je idealan iz nekoliko razloga, ne samo zato što je dobro prihvaćen na većini svjetskih tržišta. Inženjeri odgovorni za SKYACTIV-X napomenuli su da su mogući i drugi kapaciteti, ali za sada nije u planovima brenda da razvija motore kapaciteta ispod 2,0 litara.
Raznolikost situacija u kojima je došlo do kompresijskog paljenja – uglavnom samo prelazak na paljenje s iskricom, kada smo istraživali veće brzine motora ili kada smo pritisnuli gas – bili su impresivni.
Što se tiče režima 3, jasno je da je zahtevala više kontrolisane vožnje, posebno sa manuelnim menjačem, gde se pokazalo teškim — ili nedostatak osetljivosti u desnoj nozi — da se pojavi na ekranu. Ispostavilo se da je bankomat - skaliranje za tržište Sjeverne Amerike - iako manje ugodan za korištenje, mnogo lakši za "osvijetliti" krug broj 3.
Potrošnja? Ne znamo!
Pitao sam, ali niko nije dao konkretne brojke. Bord kompjuter je bio “strateški” prekriven ljepljivom trakom, tako da se za sada možemo osloniti samo na izjave brenda.Posljednja napomena za prototipove koji su već bili dio nove arhitekture — čvršći i koji omogućavaju veći nivo prefinjenosti unutrašnjosti. Važno je ne zaboraviti da su to bili razvojni prototipovi, pa je bilo iznenađujuće da su bili profinjeniji i zvučno izolovani od trenutne proizvodnje Mazde3 — sljedeća generacija obećava…
Nova Mazda3 će biti prvi SKYACTIV-X
Najvjerovatnije će Mazda3 biti prvi model koji će dobiti inovativni SKYACTIV-X, tako da ćemo tek negdje u 2019. zaista moći vidjeti povećanje efikasnosti motora.
Što se tiče dizajna, Kevin Rice, šef Mazdinog evropskog dizajnerskog centra, rekao nam je da se cjelokupni izgled Kai Concepta može proizvesti, što znači da nije daleko od konačne verzije buduće Mazde3 — zaboravite da su to mega-točkovi, mini- retrovizori ili izložena optika...
85-90% dizajnerskih rješenja Kai Concepta moglo bi biti u proizvodnji.
Stigli ste do kraja članka… konačno!
Obećanje je dospjelo, već je rekao Rui Veloso. Dakle, ovdje je neka vrsta kompenzacije. Epska kamehameha koja podsjeća na događaje u komorama za sagorijevanje SKYACTIV-X motora.