SKYACTIV-X. ما قبلاً موتور احتراقی آینده را آزمایش کرده ایم

در زمانی که تقریباً کل صنعت مصمم به محدود کردن موتور احتراق داخلی به کتابهای تاریخ هستند، مزدا... مخالف غلات است! با کمال میل

این اولین بار نیست که مزدا این کار را انجام می دهد و آخرین باری است که درست بوده است. آیا باز هم همین اتفاق خواهد افتاد؟ ژاپنی ها چنین اعتقادی دارند.

تصمیم برای ادامه شرط بندی روی موتورهای احتراقی سال گذشته از طریق نسل جدید موتورهای SKYACTIV-X اعلام شد. و ما این فرصت را داشتیم که این موتور جدید SKYACTIV-X را به صورت زنده و رنگی قبل از ورود رسمی آن به بازار در سال 2019 تجربه کنیم.

به همین دلیل است که شما هر روز از Reason Automotive بازدید می کنید، اینطور نیست؟

آماده شدن! مقاله طولانی و فنی خواهد بود. اگر به آخر رسیدید غرامت خواهید داشت…

موتور احتراقی؟ و برقی ها؟

آینده برقی است و مقامات مزدا نیز با این گفته موافق هستند. اما آنها در مورد پیشبینیهایی که موتور احتراقی را «مرده» میدانند، اختلاف نظر دارند... دیروز!

کلمه کلیدی در اینجا "آینده" است. تا زمانی که خودروی 100% الکتریکی به یک "عادی" جدید تبدیل شود، انتقال به تحرک الکتریکی در سراسر جهان چندین دهه طول خواهد کشید. علاوه بر این، تولید برق از منابع تجدیدپذیر نیز باید رشد کند، به طوری که وعده صفر شدن آلایندههای خودروهای الکتریکی ساختگی نیست.

در همین حال، موتور احتراق داخلی «قدیمی» یکی از محرکهای اصلی کاهش انتشار دیاکسید کربن در کوتاهمدت و میانمدت خواهد بود – این موتور همچنان رایجترین نوع موتور برای دهههای آینده خواهد بود. و به همین دلیل است که ما باید به بهبود آن ادامه دهیم. مزدا ماموریت خود را برای استخراج هرچه بیشتر بازدهی از موتور احتراقی به منظور کاهش آلایندگی ها به عهده گرفته است.

همانطور که مزدا می گوید: «متعهد به اصل راه حل درست در زمان مناسب»، برند را در جستجوی دائمی برای بهترین راه حل سوق می دهد - نه راه حلی که روی کاغذ بهترین راه حل به نظر می رسد، بلکه راه حلی که در دنیای واقعی کار می کند. . در این زمینه است که SKYACTIV-X، موتور احتراق داخلی مبتکرانه و حتی انقلابی آن به وجود می آید.

چرا انقلابی؟

صرفاً به این دلیل که SKYACTIV-X اولین موتور بنزینی است که قادر به احتراق تراکمی است - دقیقاً مانند موتورهای دیزلی ... خوب، تقریباً مانند موتورهای دیزلی، اما ما از کار افتاده ایم.

احتراق تراکمی – یعنی مخلوط هوا/سوخت به معنای فوراً، بدون شمع، هنگامی که توسط پیستون فشرده میشود – در موتورهای بنزینی یکی از «جام مقدس» بوده است که مهندسان دنبال میکنند. این به این دلیل است که احتراق تراکمی مطلوب تر است: بسیار سریعتر است، فوراً تمام سوخت محفظه احتراق را می سوزاند و به شما این امکان را می دهد که با همان مقدار انرژی کار بیشتری انجام دهید و در نتیجه کارایی بیشتری خواهید داشت.

احتراق سریعتر همچنین اجازه می دهد تا مخلوط هوا/سوخت کمتری در محفظه احتراق ایجاد شود. یعنی مقدار هوا بسیار بیشتر از سوخت. درک مزایا آسان است: احتراق در دماهای پایینتر انجام میشود و در نتیجه NOx (اکسیدهای نیتروژن) کمتر میشود و انرژی کمتری در طول گرم کردن موتور هدر میرود.

مشکلات

اما احتراق تراکمی در بنزین آسان نیست – نه اینکه در دهههای اخیر توسط سازندگان دیگر امتحان نشده است، اما هیچکدام راهحل مناسبی ارائه نکردهاند که بتواند تجاریسازی شود.

شارژ همگن با احتراق تراکمی (HCCI)، مفهوم اساسی احتراق تراکمی، تاکنون تنها در دورهای موتور کم و در بار کم به دست آمده است، بنابراین، به دلایل عملی، احتراق جرقه (شمع) هنوز برای رژیم ها و بارهای بالا ضروری است. . مشکل بزرگ دیگر این است کنترل زمانی که احتراق فشاری اتفاق می افتد.

بنابراین، چالش این است که بتوانیم بین دو نوع احتراق به روشی هماهنگ انتقال دهیم، که مزدا را مجبور به بهبود و کنترل عوامل مختلفی کرد که امکان احتراق تراکمی بنزین و مخلوط بدون چربی را فراهم میکنند.

راه حل

لحظه "اوریکا" - یا لحظه ای است که یک جرقه وجود دارد؟ Ba dum tss… - که حل این مشکلات را ممکن کرد، زمانی اتفاق افتاد که مهندسان مزدا این ایده مرسوم را به چالش کشیدند که احتراق با فشرده سازی نیازی به شمع ندارد: «اگر انتقال بین حالت های احتراق مختلف دشوار است، اول از همه، آیا ما واقعاً به این انتقال نیاز داریم؟» در اینجا پایه و اساس سیستم SPCCI - جرقه زنی تراکمی کنترل شده با جرقه نهفته است.

به عبارت دیگر، حتی برای احتراق با تراکم، مزدا از شمع های جرقه استفاده می کند که امکان انتقال صاف بین احتراق با تراکم و احتراق جرقه را فراهم می کند. اما اگر از شمع استفاده کنید آیا باز هم می توان آن را احتراق فشرده نامید؟

البته! این به این دلیل است که شمع، بیش از همه، به عنوان مکانیزم کنترلی در هنگام احتراق توسط فشرده سازی عمل می کند. به عبارت دیگر، زیبایی SPCCI در این است که از روش احتراق موتور دیزلی با روش زمان بندی موتور بنزینی با شمع استفاده می کند. آیا می توانیم دست هایمان را بزنیم؟ ما میتوانیم!

هدف

موتور به گونه ای طراحی شده است که شرایط لازم دما و فشار را در محفظه احتراق ایجاد کند، تا جایی که مخلوط هوا/سوخت - بسیار نازک، 37:1، حدود 2.5 برابر بیشتر از یک موتور بنزینی معمولی باشد. - در آستانه اشتعال در نقطه مرگ بالا بمانید. اما این جرقه ناشی از شمع است که فرآیند را شروع می کند.

این به معنای مخلوط کوچک و غنیتر هوا/سوخت (29:1) است که در مراحل بعدی تزریق میشود که باعث ایجاد یک گلوله آتشین میشود. این باعث افزایش بیشتر فشار و دما در محفظه احتراق می شود، به طوری که مخلوط بدون چربی، که در حال حاضر نزدیک به نقطه ای است که آماده انفجار است، مقاومت نمی کند و تقریباً فورا مشتعل می شود.

این کنترل اشتعال من را شرمنده می کند. مزدا توانایی انجام این کار را در دورهای بیش از 5000 دور در دقیقه دارد و من حتی نمی توانم در ابتدا کباب را روشن کنم…

A post shared by Razão Automóvel (@razaoautomovel) on Feb 23, 2018 at 11:27am PST

راه حلی که اکنون بسیار بدیهی به نظر می رسد، اما به "ترفندهای" جدیدی نیاز دارد:

• سوخت باید در دو زمان مختلف تزریق شود، یکی برای مخلوط بدون چربی که فشرده می شود و دیگری برای مخلوط کمی غنی تر که توسط شمع مشتعل می شود.
• سیستم تزریق سوخت باید فشار فوق العاده بالایی داشته باشد تا امکان تبخیر و اتمیزه شدن سریع سوخت را فراهم کند و بلافاصله آن را در سراسر سیلندر پراکنده کند و زمان تراکم را به حداقل برساند.
• همه سیلندرها دارای یک سنسور فشار هستند که به طور مداوم کنترل های فوق را کنترل می کند و در زمان واقعی هرگونه انحراف از اثرات مورد نظر را جبران می کند.
• استفاده از کمپرسور - عنصر ضروری برای بالا نگه داشتن فشردهسازی است، زیرا SKYACTIV-X از چرخه میلر استفاده میکند، که فشردهسازی را کاهش میدهد و به ترکیب ناب مورد نظر اجازه میدهد. قدرت و گشتاور اضافی یک نتیجه خوشایند است.

قسمت پشت

فواید

سیستم SPCCI امکان گسترش احتراق با فشرده سازی را در طیف وسیع تری از رژیم ها فراهم می کند، بنابراین در سناریوهای استفاده بیشتر، کارایی بیشتری دارد. در مقایسه با SKYACTIV-G فعلی، نام تجاری بسته به استفاده بین 20 تا 30 درصد مصرف کمتری را وعده می دهد . این برند میگوید که SKYACTIV-X حتی میتواند با مصرف سوخت موتور دیزلی SKYACTIV-D خود مطابقت داشته باشد و حتی از آن فراتر رود.

کمپرسور اجازه می دهد تا فشار ورودی بالاتری داشته باشد و عملکرد و پاسخگویی بهتر موتور را تضمین کند. راندمان بیشتر در طیف وسیع تری از دورها همچنین به شما امکان می دهد در دورهای بالاتر حرکت کنید، جایی که قدرت بیشتری در دسترس است و واکنش موتور برتر است.

علیرغم پیچیدگی عملیات، استفاده مداوم از شمع، به طور جالبی، امکان طراحی ساده تری را فراهم کرده است - توزیع متغیر یا نرخ فشرده سازی متغیر لازم نیست - و بهتر است، این موتور با بنزین 95 کار می کند ، زیرا اکتان کمتر برای احتراق تراکمی بهتر است.

بالاخره پشت فرمان

متن در حال حاضر بسیار طولانی است، اما لازم است. مهم است که بفهمیم چرا این همه "زنگ" در اطراف این موتور وجود دارد - در مورد موتورهای احتراقی واقعاً پیشرفت قابل توجهی است. ما باید تا سال 2019 منتظر بمانیم تا تمام ادعاهای مزدا در مورد آن را تأیید کنیم، اما با توجه به آنچه که با SKYACTIV-G وعده داده شده و نشان داده شده است، انتظارات از SKYACTIV-X بالا است تا همه آنچه را که وعده داده است انجام دهد.

خوشبختانه ما قبلاً این فرصت را داشتیم که یک آزمایش زودهنگام داشته باشیم. تماس پویا با نمونههای اولیه مجهز به SKYACTIV-X، پنهان شده در زیر بدنه آشنای مزدا3، پیشبینی شده بود، اگرچه ارتباط کمی با مزدا3 آشنا داشت یا اصلاً ارتباطی نداشت - همچنین معماری پایه زیر بدنه اکنون نسل دوم است.

SKYACTIV همچنین مترادف با راه حل های جدید پلت فرم / ساختار / بدن است. این نسل جدید نوید استحکام پیچشی بیشتر، سطوح پایینتر سر و صدا، لرزش و سختی (NVH - نویز، لرزش و سختی) را میدهد و حتی صندلیهای جدیدی ساخته شدهاند که نوید حالت طبیعیتری را میدهد که سطح راحتی بیشتری را فراهم میکند.

ما دو نسخه از نمونه های اولیه را سوار کردیم - یکی با گیربکس دستی و دیگری با گیربکس اتوماتیک، هر دو با شش سرعت - و حتی توانستیم تفاوت را با مزدا 3 2.0 فعلی 165 اسب بخاری با گیربکس دستی مقایسه کنیم تا بهتر تشخیص دهیم. تفاوت. خوشبختانه این اولین ماشینی بود که سوار شدم و به من اجازه داد مجموعه موتور/جعبه (دستی) خوب را بررسی کنم.

تفاوت بین SKYACTIV-X (موتور آینده) و SKYACTIV-G (موتور امروز) نمی تواند واضح تر باشد. موتور جدید مزدا صرف نظر از محدوده دور موتور بسیار پرانرژی تر است - گشتاور اضافی موجود کاملاً واضح است. مانند "G"، "X" یک واحد 2.0 لیتری است، اما با اعداد آبدارتر. هدف مزدا قدرتی در حدود 190 اسب بخار است - که قابل توجه است، و خوب، در جاده.

از واکنشپذیری آن، از پایینترین رژیمها، شگفتزده میشود، اما بهترین تعریفی که میتوانید به موتور بدهید، این است که با وجود اینکه یک واحد در حال توسعه است، در حال حاضر بیش از بسیاری از موتورهای موجود در بازار را متقاعد میکند.

ترس از اینکه، چون احتراق تراکمی مانند دیزل وجود دارد، برخی از ویژگی های این نوع موتور مانند اینرسی بیشتر، برد کوتاه یا حتی صدا را به همراه داشته باشد، کاملاً بی اساس بود. اگر این آینده موتورهای احتراقی است، بیایید!

فضای داخلی نمونه اولیه - به وضوح فضای داخلی یک ماشین در حال توسعه - با یک صفحه نمایش در بالای کنسول مرکزی با سه دایره شماره گذاری شده بود. بسته به نوع احتراق یا مخلوطی که رخ داده است، اینها خاموش یا روشن می شوند:

• 1 - اشتعال جرقه ای
• 2 - احتراق فشاری
• 3- مخلوط هوا/سوخت لاغرتر که در آن حداکثر بازده حاصل می شود

موتورهای "کوچک" برای پرتغال؟

مالیات نابهنجار پرتغالی این موتور را به یک انتخاب حاشیه ای تبدیل خواهد کرد. ظرفیت 2.0 لیتری به چند دلیل ایده آل است، از جمله به این دلیل که در اکثر بازارهای جهانی ظرفیت پذیرفته شده ای است. مهندسان مسئول SKYACTIV-X اشاره کردند که ظرفیت های دیگر نیز امکان پذیر است، اما در حال حاضر توسعه موتورهایی با ظرفیت کمتر از 2.0 لیتر در برنامه های این برند نیست.

انواع موقعیتهایی که احتراق تراکمی رخ میدهد - تقریباً فقط تغییر به احتراق جرقهای، هنگام بررسی سرعتهای بالاتر موتور یا زمانی که دریچه گاز را به پایین میکوبیم - چشمگیر بود.

در مورد حالت 3، مشخصاً به رانندگی کنترلشدهتری نیاز داشت، بهویژه با گیربکس دستی، جایی که ثابت شد دشواری - یا عدم حساسیت در پای راست - برای نمایش آن بر روی صفحه نمایش. دستگاه باجه خودکار - مقیاسپذیر برای بازار آمریکای شمالی - اگرچه استفاده از آن کمتر خوشایند بود، اما روشن کردن دایره شماره 3 بسیار آسانتر بود.

مصرف ها؟ ما نمی دانیم!

من پرسیدم، اما هیچ کس به اعداد مشخصی نرسید. رایانه روی برد از نظر "استراتژیک" با نوار چسب پوشانده شده بود، بنابراین در حال حاضر فقط می توانیم به اظهارات برند تکیه کنیم.

نکته پایانی برای نمونههای اولیه که قبلاً بخشی از معماری جدید بودند - سفتتر هستند و اجازه میدهند سطوح بیشتری از پالایش داخلی را داشته باشند. مهم است که فراموش نکنید که اینها نمونه های اولیه توسعه بودند، بنابراین تعجب آور بود که اینها نسبت به مزدا3 تولید فعلی تصفیه شده و عایق صداتر بودند – نسل بعدی وعده می دهد…

مزدا 3 جدید اولین SKYACTIV-X است

به احتمال زیاد، مزدا 3 اولین مدلی خواهد بود که SKYACTIV-X نوآورانه را دریافت میکند، بنابراین تا زمانی در سال 2019 نمیتوانیم واقعاً شاهد افزایش کارایی موتور باشیم.

در مورد طراحی، کوین رایس، رئیس مرکز طراحی اروپایی مزدا به ما گفت که ظاهر کلی کای کانسپت قابل تولید است، به این معنی که فاصله زیادی با نسخه نهایی مزدا 3 آینده ندارد - چرخ های بزرگ و مینی آن را فراموش کنید. آینه های دید عقب یا اپتیک های اکسپوز…

85 تا 90 درصد از راه حل های طراحی Kai Concept می تواند به تولید برسد.

شما به پایان مقاله رسیدید… بالاخره!

روی ولوسو قبلاً گفته است که وعده داده شده است. بنابراین در اینجا نوعی جبران وجود دارد. کامهامهای حماسی که اتفاقات داخل محفظههای احتراق موتور SKYACTIV-X را به یاد میآورد.