På et tidspunkt, hvor stort set hele industrien ser ud til at være fast besluttet på at begrænse forbrændingsmotoren til historiebøgerne, går Mazda ... mod kornet! Gerne.
Det er ikke første gang, Mazda har gjort det, og sidste gang det var rigtigt. Vil det samme ske igen? Det tror japanerne.
Beslutningen om at fortsætte med at satse på forbrændingsmotorer blev annonceret sidste år gennem den nye generation af SKYACTIV-X-motorer. Og vi havde mulighed for at opleve denne nye SKYACTIV-X-motor, live og i farver, før dens officielle ankomst på markedet i 2019.
Det er derfor, du besøger Reason Automotive hver dag, ikke?
Gør dig klar! Artiklen bliver lang og teknisk. Hvis du når slutningen, får du en kompensation...
Forbrændingsmotor? Og de elektriske?
Fremtiden er elektrisk, og Mazdas embedsmænd er også enige i det udsagn. Men de er uenige om forudsigelserne, der giver forbrændingsmotoren som "død"... i går!
Nøgleordet her er "fremtid". Indtil den 100 % elbil er den nye "normale", vil overgangen til verdensomspændende elektrisk mobilitet tage årtier. Ydermere skal produktionen af elektricitet fra vedvarende kilder også vokse, så løftet om nul-udledning fra elbiler ikke er et humbug.
I mellemtiden vil det være op til den "gamle" forbrændingsmotor at være en af de vigtigste drivkræfter for at reducere CO2-emissioner på kort og mellemlang sigt - det vil fortsætte med at være den mest almindelige type motor i de kommende årtier. Og derfor skal vi fortsætte med at forbedre det. Mazda har påtaget sig sin mission at trække så meget effektivitet som muligt ud af forbrændingsmotoren i jagten på lavere emissioner.
"Forpligtet til princippet om den rigtige løsning på det rigtige tidspunkt", som Mazda udtrykker det, driver brandet i en konstant søgen efter den bedste løsning - ikke den, der ser bedst ud på papiret, men den, der fungerer i den virkelige verden . Det er i denne sammenhæng, at SKYACTIV-X opstår, dens innovative og endda revolutionerende forbrændingsmotor.
Hvorfor revolutionær?
Simpelthen fordi SKYACTIV-X er den første benzinmotor, der er i stand til kompressionstænding - ligesom dieselmotorer... ja, næsten som dieselmotorer, men vi er i gang.
Kompressionstænding - det vil sige, at luft/brændstofblandingen betyder øjeblikkeligt, uden tændrør, når den komprimeres af stemplet - i benzinmotorer har været en af de "hellige gral", som ingeniører forfølger. Dette skyldes, at kompressionstænding er mere ønskelig: det er meget hurtigere, forbrænder øjeblikkeligt alt brændstoffet i forbrændingskammeret, hvilket giver dig mulighed for at udføre mere arbejde med den samme mængde energi, hvilket resulterer i mere effektivitet.
Den hurtigere forbrænding giver også mulighed for en slankere luft/brændstofblanding i forbrændingskammeret, det vil sige en mængde luft, der er meget større end brændstofmængden. Fordelene er lette at forstå: Forbrændingen foregår ved lavere temperaturer, hvilket resulterer i mindre NOx (nitrogenoxider), og der er mindre spild af energi under opvarmning af motoren.
Problemerne
Men kompressionstænding i benzin er ikke let - ikke at det ikke er blevet prøvet af andre bygherrer i de seneste årtier, men ingen har fundet en holdbar løsning, der kunne kommercialiseres.Homogen Compression Ignition Charging (HCCI), det underliggende koncept for kompressionstænding, er hidtil kun blevet opnået ved lave motorhastigheder og ved lav belastning, så af praktiske årsager er tænding (tændrør) stadig nødvendig. til høje regimer og belastninger . Det andet store problem er kontrol, når kompressionstænding sker.
Udfordringen er derfor at kunne skifte mellem de to tændingstyper på en harmonisk måde, hvilket tvang Mazda til at forbedre og kontrollere de forskellige faktorer, der muliggør kompressionstænding med benzin og mager blanding.
Løsningen
"Eureka"-øjeblikket - eller er det det øjeblik, hvor der var en gnist? ba dum tss... — hvilket gjorde det muligt at løse disse problemer, skete, da Mazdas ingeniører udfordrede den konventionelle idé om, at forbrænding ved kompression ikke kræver tændrør: "hvis overgangen mellem forskellige forbrændingstilstande er svær, er det først og fremmest, skal vi virkelig lave den overgang?” Heri ligger grundlaget for SPCCI-systemet — Spark-Controlled Compression Ignition.
Med andre ord, selv til forbrænding ved kompression, bruger Mazda tændrør, hvilket muliggør en jævn overgang mellem forbrænding ved kompression og gnistforbrænding. Men hvis du bruger et tændrør kan det stadig kaldes kompressionsforbrænding?
Selvfølgelig! Dette skyldes, at tændrøret frem for alt fungerer som en kontrolmekanisme, når forbrænding ved kompression finder sted. Med andre ord er skønheden ved SPCCI, at den bruger forbrændingsmetoden for en dieselmotor med timingmetoden for en benzinmotor med et tændrør. Kan vi klappe i hænderne? Vi kan!
Målet
Motoren var designet på en sådan måde, at den skabte de nødvendige temperatur- og trykbetingelser i forbrændingskammeret, til det punkt, hvor luft/brændstofblandingen - meget mager, 37:1, omkring 2,5 gange mere end i en konventionel motorbenzin. — forbliv på grænsen til antænding ved øverste dødpunkt. Men det er gnisten fra tændrøret, der starter processen.
Det betyder en lille, rigere luft/brændstofblanding (29:1), indsprøjtet på et senere tidspunkt, hvilket giver anledning til en ildkugle. Dette øger trykket og temperaturen yderligere i forbrændingskammeret, så den magre blanding, der allerede er tæt på det punkt, hvor den er klar til at detonere, ikke gør modstand og antændes næsten øjeblikkeligt.
Denne tændingskontrol gør mig flov. Mazda er i stand til at gøre dette ved over 5000 rpm, og jeg kan ikke engang tænde grillen i starten...
En løsning, der nu virker så oplagt, men som krævede nye "tricks":
- brændstoffet skal indsprøjtes på to forskellige tidspunkter, det ene til den magre blanding, der skal komprimeres, og det andet til den lidt rigere blanding, der antændes af tændrøret.
- brændstofindsprøjtningssystemet skal have et superhøjt tryk, for at tillade en hurtig fordampning og forstøvning af brændstoffet, sprede det øjeblikkeligt gennem cylinderen, hvilket minimerer kompressionstiden
- alle cylindre har en tryksensor, som konstant overvåger de førnævnte kontroller, og kompenserer i realtid for eventuelle afvigelser fra de tilsigtede effekter.
- brug af en kompressor — er den essentielle ingrediens for at holde kompressionen høj, da SKYACTIV-X bruger Miller-cyklussen, som sænker kompressionen, hvilket giver mulighed for den ønskede magre blanding. Den ekstra kraft og drejningsmoment er en velkommen konsekvens.
Bagpart
Fordele
SPCCI-systemet giver mulighed for udvidelse af forbrændingen ved kompression over et meget bredere udvalg af regimer, og dermed mere effektivitet i flere brugsscenarier. Sammenlignet med den nuværende SKYACTIV-G er mærket lover et lavere forbrug mellem 20 til 30 % afhængig af brug . Mærket siger, at SKYACTIV-X endda kan matche og endda overgå brændstoføkonomien for sin egen SKYACTIV-D dieselmotor.
Kompressoren giver mulighed for højere indsugningstryk, hvilket sikrer bedre motorydelse og reaktionsevne. Den større effektivitet i et bredere omdrejningstal giver dig også mulighed for at køre med højere omdrejninger, hvor der er mere kraft til rådighed, og motorens respons er overlegen.
På trods af kompleksiteten af operationen har den konstante brug af stearinlyset interessant nok givet mulighed for et enklere design - ingen variabel fordeling eller variabel kompressionshastighed er nødvendig - og bedre, denne motor kører på 95 benzin , da mindre oktan er bedre til kompressionstænding.
Endelig bag rattet
Teksten er allerede meget lang, men den er nødvendig. Det er vigtigt at forstå, hvorfor alt det "brum" omkring denne motor - det er virkelig et bemærkelsesværdigt fremskridt, når det kommer til forbrændingsmotorer. Vi bliver nødt til at vente til 2019 med at verificere alle Mazdas påstande om det, men i betragtning af, hvad der er blevet lovet og demonstreret med SKYACTIV-G, er forventningerne høje til, at SKYACTIV-X leverer alt, hvad den lover at gøre.
Heldigvis havde vi allerede mulighed for en tidlig test. Dynamisk kontakt med SKYACTIV-X-udstyrede prototyper, gemt under det velkendte Mazda3-karrosseri, var forudset, selvom det havde lidt eller intet at gøre med den velkendte Mazda3 - også basisarkitekturen under karrosseriet er nu anden generation .
SKYACTIV er også synonymt med nye platform/struktur/karosseriløsninger. Denne nye generation lover større vridningsstivhed, lavere niveauer af støj, vibrationer og hårdhed (NVH - støj, vibration og hårdhed), og endda nye sæder blev udviklet, som lover en mere naturlig kropsholdning, som vil give mulighed for større komfortniveauer.
Vi kørte to versioner af prototyperne - den ene med manuel gearkasse og den anden med automatisk gearkasse, begge med seks hastigheder - og vi var endda i stand til at sammenligne forskellen med den nuværende 165 hk Mazda3 2.0 med manuel gearkasse for bedre at kunne skelne forskelle. Heldigvis var det den første bil, jeg kørte, så jeg kunne tjekke det gode motor/kasse (manuel) sæt.
Forskellen mellem SKYACTIV-X (fremtidens motor) og SKYACTIV-G (moderne motor) kunne ikke være tydeligere. Mazdas nye motor er langt mere energisk uanset omdrejningsområde - det ekstra drejningsmoment, der er til rådighed, er ret indlysende. Ligesom "G" er "X" en 2,0 liters enhed, men med saftigere tal. Mazda sigter efter en effekt på omkring 190 hk - der er mærkbare, og godt, på vejen.
Den overraskede over dens lydhørhed, fra de laveste regimer, men det bedste kompliment, du kan give til motoren, er, at på trods af at den er en enhed under udvikling, overbeviser den allerede mere end mange motorer på markedet.
Frygten for, at da der er kompressionstænding som en diesel, ville det bringe nogle af egenskaberne ved denne type motor, såsom større inerti, kort rækkevidde eller endda lyd, var fuldstændig ubegrundet. Hvis dette er fremtiden for forbrændingsmotorer, så kom så!
Interiøret i prototypen - klart interiøret i en bil under udvikling - kom med en skærm placeret over midterkonsollen med tre nummererede cirkler. Disse slukkede eller tændte, afhængigt af typen af antændelse eller blanding, der opstod:
- 1 — gnisttænding
- 2 — kompressionstænding
- 3 — slankere luft/brændstofblanding, hvor der opnås maksimal effektivitet
"Små" motorer til Portugal?
Afvigende portugisisk beskatning vil gøre denne motor til et marginalt valg. Kapaciteten på 2,0 liter er ideel af flere årsager, ikke mindst fordi det er en velaccepteret kapacitet på de fleste verdensmarkeder. Ingeniørerne med ansvar for SKYACTIV-X nævnte, at andre kapaciteter er mulige, men indtil videre er det ikke i mærkets planer at udvikle motorer med en kapacitet under 2,0 liter.
De mange forskellige situationer, hvor kompressionstænding opstod - stort set bare at skifte til gnisttænding, når vi udforskede højere motorhastigheder, eller når vi slog gashåndtaget ned - var imponerende.
Hvad angår mode 3, krævede det tydeligvis en mere kontrolleret kørsel, især med den manuelle gearkasse, hvor det viste sig at være svært – eller manglende følsomhed i højre fod – at komme frem på skærmen. Den automatiske pengekasse - skalering til det nordamerikanske marked - viste sig, selvom den var mindre behagelig at bruge, at være meget lettere at "lyse op" i cirkel nummer 3.
Forbrug? Vi ved det ikke!
Jeg spurgte, men ingen kom med konkrete tal. Kørecomputeren var "strategisk" dækket af klæbebånd, så indtil videre kan vi kun stole på mærkets udsagn.En sidste bemærkning til de prototyper, der allerede var en del af den nye arkitektur - mere stiv og giver mulighed for større niveauer af indvendig raffinement. Det er vigtigt ikke at glemme, at disse var udviklingsprototyper, så det var overraskende, at disse var mere raffinerede og lydisolerede end den nuværende produktion af Mazda3 - næste generation lover...
Ny Mazda3 bliver den første SKYACTIV-X
Mest sandsynligt vil Mazda3 være den første model, der modtager den innovative SKYACTIV-X, så det er først engang i 2019, at vi for alvor vil kunne se motorens effektivitetsgevinster.
Med hensyn til designet fortalte Kevin Rice, leder af Mazdas europæiske designcenter, os, at det overordnede udseende af Kai Concept er producerbart, hvilket betyder, at det ikke er for langt fra den endelige version af den fremtidige Mazda3 - glem det er megahjul, mini- bakspejle eller synlig optik...
85-90% af Kai Concepts designløsninger kunne gå i produktion.
Du er nået til slutningen af artiklen... endelig!
Løftet er forfaldet, sagde Rui Veloso allerede. Så her er en slags kompensation. En episk kamehameha, der minder om begivenhederne inde i forbrændingskamrene i SKYACTIV-X-motoren.