V době, kdy se zdá, že prakticky celý průmysl je odhodlán omezit spalovací motor na historické knihy, jde Mazda... proti proudu! Rád.
Není to poprvé, co to Mazda udělala, a naposledy to bylo správně. Stane se to samé znovu? Japonci tomu věří.
Rozhodnutí pokračovat v sázení na spalovací motory bylo oznámeno v loňském roce prostřednictvím nové generace motorů SKYACTIV-X. A my jsme měli možnost zažít tento nový motor SKYACTIV-X naživo a v barvě před jeho oficiálním příchodem na trh v roce 2019.
To je důvod, proč navštěvujete Reason Automotive každý den, že?
Připravit se! Článek bude dlouhý a technický. Pokud se dostanete na konec, budete mít kompenzaci…
Spalovací motor? A ty elektrické?
Budoucnost je elektrická a s tímto tvrzením souhlasí i představitelé Mazdy. Ale nesouhlasí s předpovědí, která říká, že spalovací motor je "mrtvý"... včera!
Klíčovým slovem je zde „budoucnost“. Dokud nebude 100% elektromobil novým „normálním“, bude přechod na celosvětovou elektrickou mobilitu trvat desetiletí. Dále bude muset růst i výroba elektřiny z obnovitelných zdrojů, aby příslib nulových emisí elektromobilů nebyl přetvářkou.
Mezitím bude záležet na „starém“ motoru s vnitřním spalováním, aby byl jednou z hlavních hnacích sil snižování emisí CO2 v krátkodobém a střednědobém horizontu – bude i nadále nejběžnějším typem motoru po celá desetiletí. A proto jej musíme nadále zlepšovat. Mazda si vzala za své poslání vytěžit ze spalovacího motoru co nejvíce účinnosti ve snaze snížit emise.
„Odhodlání dodržovat zásadu správného řešení ve správný čas“, jak říká Mazda, vede značku k neustálému hledání nejlepšího řešení – nikoli toho, které vypadá nejlépe na papíře, ale toho, které funguje v reálném světě. . V tomto kontextu vzniká SKYACTIV-X, jeho inovativní a dokonce revoluční spalovací motor.
Proč revoluční?
Jednoduše proto, že SKYACTIV-X je prvním benzinovým motorem schopným kompresního zapalování – stejně jako dieselové motory... no, skoro jako dieselové motory, ale to už ne.
Vznětové zapalování – to znamená, že směs vzduchu a paliva znamená okamžitě, bez zapalovací svíčky, když je stlačena pístem – u benzínových motorů bylo jedním ze „svatých grálů“, o které se inženýři usilovali. Je to proto, že kompresní zapalování je žádoucí: je mnohem rychlejší, okamžitě spálí veškeré palivo ve spalovací komoře, což vám umožní udělat více práce se stejným množstvím energie, což vede k vyšší účinnosti.
Rychlejší spalování také umožňuje chudší směs vzduchu a paliva ve spalovací komoře, to znamená, že množství vzduchu je mnohem větší než množství paliva. Výhody jsou snadno pochopitelné: spalování probíhá při nižších teplotách, což má za následek méně NOx (oxidů dusíku) a dochází k menšímu plýtvání energií při zahřívání motoru.
Problémy
Ale kompresní zapalování v benzínu není snadné – ne že by to v posledních desetiletích nezkoušeli jiní stavitelé, ale nikdo nepřišel s životaschopným řešením, které by bylo možné komercializovat.Homogeneous Compression Ignition Charging (HCCI), základní koncepce kompresního zapalování, bylo dosud dosaženo pouze při nízkých otáčkách motoru a při nízkém zatížení, takže z praktických důvodů je stále nutné zapalování (zapalovací svíčka) pro vysoké režimy a zatížení . Dalším velkým problémem je ovládání, kdy dojde ke kompresnímu vznícení.
Výzvou je tedy možnost harmonického přechodu mezi dvěma typy zapalování, což Mazdu přimělo zlepšit a kontrolovat různé faktory, které umožňují kompresní zapalování benzínu a chudé směsi.
Řešení
Moment „heuréka“ – nebo je to okamžik, kdy došlo k jiskření? ba dum tss… — což umožnilo vyřešit tyto problémy, se stalo, když inženýři Mazdy zpochybnili konvenční myšlenku, že spalování kompresí nevyžaduje zapalovací svíčky: „pokud je přechod mezi různými režimy spalování obtížný, je to v první řadě, opravdu potřebujeme udělat ten přechod?" Zde leží základ systému SPCCI — Spark-Controlled Compression Ignition.
Jinými slovy, i pro spalování kompresí Mazda používá zapalovací svíčky, umožňující plynulý přechod mezi spalováním kompresí a jiskrovým spalováním. Ale pokud použijete zapalovací svíčku, může se to stále nazývat kompresní spalování?
Samozřejmě! Zapalovací svíčka totiž slouží především jako kontrolní mechanismus při spalování kompresí. Jinými slovy, krása SPCCI je v tom, že využívá metodiku spalování naftového motoru s metodikou časování benzínového motoru se zapalovací svíčkou. Můžeme tleskat rukama? Můžeme!
Cíl
Motor byl navržen tak, aby ve spalovací komoře vytvářel potřebné teplotní a tlakové podmínky až do bodu, kdy je směs vzduchu a paliva velmi chudá, 37:1, asi 2,5krát více než u běžného benzínového motoru. — zůstat na pokraji zážehu v horní úvrati. Ale je to jiskra ze zapalovací svíčky, která spouští proces.
To znamená malou, bohatší směs vzduchu a paliva (29:1), vstřikovanou v pozdější fázi, která dává vzniknout ohnivé kouli. To dále zvyšuje tlak a teplotu ve spalovací komoře, takže chudá směs, již blízko bodu, kdy je připravena k detonaci, neodolá a téměř okamžitě se vznítí.
Toto ovládání zapalování mě přivádí do rozpaků. Mazda to umí při více než 5000 otáčkách za minutu a já zpočátku nemůžu ani zapálit gril…
Řešení, které se nyní zdá tak zřejmé, ale vyžadovalo nové „triky“:
- palivo musí být vstřikováno ve dvou různých časech, jeden pro chudou směs, která bude stlačena, a druhý pro mírně bohatší směs, která bude zapálena zapalovací svíčkou.
- systém vstřikování paliva musí mít super vysoký tlak, aby umožnil rychlé odpaření a atomizaci paliva, jeho okamžité rozptýlení po celém válci, minimalizaci doby komprese
- všechny válce mají tlakový senzor, který neustále monitoruje výše uvedené ovládací prvky a v reálném čase kompenzuje případné odchylky od zamýšlených účinků.
- použití kompresoru — je základní složkou pro udržení vysoké komprese, protože SKYACTIV-X využívá Millerův cyklus, který snižuje kompresi, což umožňuje požadovanou chudou směs. Vyšší výkon a točivý moment jsou vítaným důsledkem.
Zadní díl
Výhody
Systém SPCCI umožňuje rozšíření spalování kompresí v mnohem širším rozsahu režimů, a proto vyšší účinnost ve více scénářích použití. Oproti současnému SKYACTIV-G zn slibuje nižší spotřebu mezi 20 až 30 % v závislosti na využití . Značka říká, že SKYACTIV-X se může dokonce vyrovnat a dokonce překročit spotřebu paliva vlastního vznětového motoru SKYACTIV-D.
Kompresor umožňuje vyšší sací tlak, což zajišťuje lepší výkon motoru a jeho odezvu. Větší účinnost v širším spektru otáček také umožňuje provoz ve vyšších otáčkách, kde je k dispozici větší výkon a lepší odezva motoru.
Navzdory složitosti operace neustálé používání svíčky, zajímavé je, umožnilo jednodušší konstrukci – není nutná žádná proměnná distribuce nebo proměnná míra komprese – a lepší, tento motor běží na benzín 95 , protože méně oktanového čísla je lepší pro kompresní zapalování.
Konečně za volantem
Text je již velmi dlouhý, ale je nezbytný. Je důležité pochopit, proč ten „hukot“ kolem tohoto motoru – je to skutečně pozoruhodný pokrok, pokud jde o spalovací motory. Na ověření všech tvrzení Mazdy o něm si budeme muset počkat do roku 2019, ale s ohledem na to, co bylo slíbeno a předvedeno se SKYACTIV-G, jsou od SKYACTIV-X vysoká očekávání, že splní vše, co slibuje.
Naštěstí jsme již měli možnost brzkého testování. Počítalo se s dynamickým kontaktem s prototypy vybavenými SKYACTIV-X, skrytými pod známou karoserií Mazdy3, ačkoli to nemělo se známou Mazdou3 společného nic nebo nemělo nic společného – také základní architektura pod karoserií je nyní druhé generace.
SKYACTIV je také synonymem pro nová řešení platformy/struktury/karosérie. Tato nová generace slibuje vyšší torzní tuhost, nižší úroveň hluku, vibrací a tvrdosti (NVH - hluk, vibrace a tvrdost) a dokonce byla vyvinuta nová sedadla slibující přirozenější držení těla, které umožní vyšší úroveň pohodlí.
Jezdili jsme dvě verze prototypů — jednu s manuální převodovkou a druhou s automatickou převodovkou, obě se šesti rychlostmi — a dokonce jsme mohli porovnat rozdíl se současnou 165koňovou Mazdou3 2.0 s manuální převodovkou, abychom lépe rozeznali rozdíly. Naštěstí to bylo první auto, které jsem řídil, což mi umožnilo zkontrolovat dobrou sadu motoru/skříně (manuálu).
Rozdíl mezi SKYACTIV-X (motor budoucnosti) a SKYACTIV-G (motor dneška) nemůže být jasnější. Nový motor Mazdy je mnohem energičtější bez ohledu na rozsah otáček – dodatečný točivý moment, který je k dispozici, je zcela zřejmý. Stejně jako „G“ je „X“ jednotka o objemu 2,0 litru, ale se šťavnatějšími čísly. Mazda cílí na výkon kolem 190 koní — které jsou patrné a dobře, na silnici.
Překvapuje svou odezvou od nejnižších režimů, ale nejlepší poklona, kterou můžete motoru složit, je, že přestože jde o jednotku ve vývoji, již přesvědčuje více než mnoho motorů na trhu.
Obavy, že vzhledem k tomu, že je tam kompresní zapalování jako u Dieselu, přinese některé vlastnosti tohoto typu motoru, jako je větší setrvačnost, krátký rozsah použití nebo dokonce zvuk, byly zcela neopodstatněné. Pokud je tohle budoucnost spalovacích motorů, tak pojďte!
Interiér prototypu — jasně interiér vozu ve vývoji — přišel s obrazovkou umístěnou nad středovou konzolou se třemi očíslovanými kruhy. Ty zhasly nebo se rozsvítily v závislosti na typu zapálení nebo směsi, ke které došlo:
- 1 — jiskrové zapalování
- 2 — kompresní zapalování
- 3 — chudší směs vzduchu a paliva, kde je dosaženo maximální účinnosti
"Malé" motory pro Portugalsko?
Aberantní portugalské zdanění udělá z tohoto motoru okrajovou volbu. Kapacita 2,0 litru je ideální z několika důvodů, v neposlední řadě proto, že jde o dobře přijímanou kapacitu na většině světových trhů. Inženýři zodpovědní za SKYACTIV-X zmínili, že jsou možné i jiné objemy, ale zatím není v plánu značky vyvíjet motory s objemem pod 2,0 litru.
Rozmanitost situací, kdy došlo ke kompresnímu zapalování – v podstatě jen přepnutí na zážehové zapalování, při zkoumání vyšších otáček motoru nebo když jsme sešlápli plyn – byla působivá.
Pokud jde o režim 3, jednoznačně vyžadoval kontrolovanější jízdu, zejména s manuální převodovkou, kde se ukázalo, že je obtížné – nebo nedostatek citlivosti v pravé noze – aby se objevil na obrazovce. Bankomat – přizpůsobený pro severoamerický trh –, i když méně příjemný na používání, se ukázal být mnohem snazší „rozsvítit“ kruh číslo 3.
Spotřeby? Nevíme!
Ptal jsem se, ale nikdo nepřišel s konkrétními čísly. Palubní počítač byl „strategicky“ přelepen lepicí páskou, takže zatím nezbývá než spoléhat na vyjádření značky.Poslední poznámka k prototypům, které již byly součástí nové architektury – jsou pevnější a umožňují vyšší úroveň zdokonalení interiéru. Je důležité nezapomenout, že se jednalo o vývojové prototypy, takže bylo překvapivé, že byly propracovanější a odhlučněnější než současná sériová Mazda3 — slibuje příští generace…
Nová Mazda3 bude prvním SKYACTIV-X
Mazda3 bude s největší pravděpodobností prvním modelem, který obdrží inovativní SKYACTIV-X, takže až někdy v roce 2019 budeme moci skutečně vidět nárůst účinnosti motoru.
Pokud jde o design, Kevin Rice, vedoucí evropského designového centra Mazdy, nám řekl, že celkový vzhled Kai Concept je vyrobitelný, což znamená, že není příliš daleko od finální verze budoucí Mazdy3 – zapomeňte, že jde o mega-kola, mini- zpětná zrcátka nebo exponovaná optika…
85-90 % konstrukčních řešení Kai Concept by mohlo jít do výroby.
Dostali jste se na konec článku… konečně!
Slib je splatný, řekl už Rui Veloso. Zde je tedy určitá kompenzace. Epická kamehameha připomínající události uvnitř spalovacích komor motoru SKYACTIV-X.