Aikana, jolloin käytännössä koko teollisuus näyttää päättäväisesti rajoittavan polttomoottorin historiankirjoihin, Mazda menee… vastaan! mielellään.
Tämä ei ole ensimmäinen kerta, kun Mazda tekee sen, ja viimeinen kerta, kun se oli oikein. Toistuuko sama? Japanilaiset uskovat niin.
Päätös jatkaa vetoa polttomoottoreista julkistettiin viime vuonna uuden sukupolven SKYACTIV-X-moottoreiden kautta. Ja meillä oli mahdollisuus kokea tämä uusi SKYACTIV-X-moottori livenä ja värillisenä ennen sen virallista saapumista markkinoille vuonna 2019.
Siksi vierailet Reason Automotivessa joka päivä, eikö niin?
Valmistaudu! Artikkelista tulee pitkä ja tekninen. Jos pääset loppuun, saat korvauksen…
Polttomoottori? Ja sähköiset?
Tulevaisuus on sähköinen, ja myös Mazdan viranomaiset ovat samaa mieltä tästä lausunnosta. Mutta he ovat eri mieltä ennustuksista, jotka antavat polttomoottorin "kuolleeksi"… eilen!
Avainsana tässä on "tulevaisuus". Ennen kuin 100 % sähköauto on uusi "normaali", siirtyminen maailmanlaajuiseen sähköiseen liikkuvuuteen kestää vuosikymmeniä. Lisäksi uusiutuvista lähteistä peräisin olevan sähkön tuotannon on myös kasvatettava, jotta sähköautojen nollapäästölupaus ei ole huijausta.
Samaan aikaan "vanhan" polttomoottorin on oltava yksi tärkeimmistä hiilidioksidipäästöjen vähentämisen tekijöistä lyhyellä ja keskipitkällä aikavälillä – se on edelleen yleisin moottorityyppi tulevina vuosikymmeninä. Ja siksi meidän on edelleen parannettava sitä. Mazda on ottanut tehtäväkseen saada mahdollisimman paljon hyötysuhdetta polttomoottorista pienempien päästöjen saavuttamiseksi.
"Sitoutunut oikean ratkaisun periaatteeseen oikeaan aikaan", kuten Mazda sanoo, ajaa brändiä etsimään jatkuvasti parasta ratkaisua – ei sitä, joka näyttää parhaalta paperilla, vaan sitä, joka toimii todellisessa maailmassa. . Tässä yhteydessä syntyy SKYACTIV-X, sen innovatiivinen ja jopa vallankumouksellinen polttomoottori.
Miksi vallankumouksellinen?
Yksinkertaisesti siksi, että SKYACTIV-X on ensimmäinen bensiinimoottori, joka pystyy puristussytytykseen – aivan kuten dieselmoottorit… no, melkein kuin dieselmoottorit, mutta nyt ei ole.
Puristussytytys – eli ilma/polttoaineseos tarkoittaa hetkessä, ilman sytytystulppaa, kun se puristetaan männällä – bensiinimoottoreissa on ollut yksi insinöörien harjoittamasta "pyhän maljasta". Tämä johtuu siitä, että puristussytytys on toivottavampi: se on paljon nopeampi, polttaa välittömästi kaiken polttokammion polttoaineen, jolloin voit tehdä enemmän työtä samalla energiamäärällä, mikä parantaa tehokkuutta.
Nopeampi palaminen mahdollistaa myös vähäisemmän ilma/polttoaineseoksen polttokammioon, eli ilmamäärä on paljon suurempi kuin polttoaineen määrä. Edut ovat helposti ymmärrettävissä: palaminen tapahtuu alhaisemmissa lämpötiloissa, mikä johtaa vähemmän NOx:iin (typen oksideja) ja vähemmän energiahukkaa moottorin lämmityksen aikana.
Ongelmat
Mutta bensiinin puristussytytys ei ole helppoa - ei siksi, että muut rakentajat eivät ole kokeilleet sitä viime vuosikymmeninä, mutta kukaan ei ole keksinyt toimivaa ratkaisua, joka voitaisiin kaupallistaa.Homogenous Compression Ignition Charging (HCCI), puristussytytyksen taustalla oleva käsite, on toistaiseksi saavutettu vain alhaisilla moottorin kierrosnopeuksilla ja alhaisella kuormituksella, joten käytännön syistä kipinäsytytys (sytytystulppa) on edelleen tarpeen. . Toinen suuri ongelma on valvoa, milloin puristussytytys tapahtuu.
Haasteena onkin kyetä siirtymään kahden sytytystyypin välillä harmonisella tavalla, mikä pakotti Mazdan parantamaan ja hallitsemaan erilaisia tekijöitä, jotka mahdollistavat bensiinin ja laihaan seoksen puristussytytyksen.
Ratkaisu
"Eureka"-hetki – vai onko se hetki, jolloin syttyi kipinä? ba dum tss… – mikä mahdollisti näiden ongelmien ratkaisemisen, tapahtui, kun Mazdan insinöörit kyseenalaistivat perinteisen ajatuksen, jonka mukaan palaminen puristamalla ei vaadi sytytystulppia: ”Jos siirtyminen eri palotilojen välillä on vaikeaa, onko se ensinnäkin tarvitseeko meidän todella tehdä tämä muutos?" Tässä on SPCCI-järjestelmän perusta – SPark-Controlled Compression Ignition.
Toisin sanoen, jopa puristuspolttoon, Mazda käyttää sytytystulppia, mikä mahdollistaa sujuvan siirtymisen puristuspalamisen ja kipinäpolton välillä. Mutta jos käytät sytytystulppaa, voidaanko sitä silti kutsua puristuspoltoksi?
Tietysti! Tämä johtuu siitä, että sytytystulppa toimii ennen kaikkea ohjausmekanismina, kun tapahtuu puristuspoltto. Toisin sanoen SPCCI:n kauneus on, että se käyttää dieselmoottorin polttomenetelmää sytytystulpalla varustetun bensiinimoottorin ajoitusmenetelmän kanssa. Voimmeko taputtaa käsiämme? Me voimme!
Maali
Moottori suunniteltiin siten, että se luo tarvittavat lämpötila- ja paineolosuhteet polttokammioon niin pitkälle, että ilma/polttoaineseos - erittäin laiha, 37:1, noin 2,5 kertaa enemmän kuin perinteisessä bensiinissä. - pysy syttymisrajalla yläkuolokohdassa. Mutta se on sytytystulpan kipinä, joka käynnistää prosessin.
Tämä tarkoittaa pientä, rikkaampaa ilma/polttoaineseosta (29:1), joka ruiskutetaan myöhemmässä vaiheessa, mikä saa aikaan tulipallon. Tämä lisää edelleen painetta ja lämpötilaa polttokammiossa niin, että laiha seos, joka on jo lähellä räjähdysvalmiutta, ei vastusta ja syttyy lähes välittömästi.
Tämä sytytyssäädin hämmentää minua. Mazda pystyy tekemään tämän yli 5000 rpm, enkä voi edes sytyttää grilliä aluksi...
Ratkaisu, joka nyt näyttää niin ilmeiseltä, mutta vaati uusia "temppuja":
- polttoainetta on ruiskutettava kahteen eri aikaan, joista toinen puristuu laihalle seokselle ja toinen hieman rikkaammalle seokselle, joka syttyy sytytystulpalla.
- polttoaineen ruiskutusjärjestelmässä on oltava erittäin korkea paine, jotta polttoaine haihtuu ja sumutetaan nopeasti, hajotetaan se välittömästi sylinteriin ja minimoidaan puristusaika
- kaikissa sylintereissä on paineanturi, joka valvoo jatkuvasti edellä mainittuja säätimiä ja kompensoi reaaliajassa mahdolliset poikkeamat suunnitelluista vaikutuksista.
- kompressorin käyttö – on välttämätön ainesosa, jotta puristus pysyy korkeana, sillä SKYACTIV-X käyttää Millerin sykliä, joka alentaa puristusta ja mahdollistaa halutun laihaan sekoituksen. Ylimääräinen teho ja vääntömomentti ovat tervetullut seuraus.
Takaosa
Edut
SPCCI-järjestelmä mahdollistaa palamisen laajentamisen puristamalla useammilla eri järjestelmillä, mikä lisää tehokkuutta useammissa käyttötilanteissa. Nykyiseen SKYACTIV-G-merkkiin verrattuna lupaa pienemmän kulutuksen 20-30 % käytöstä riippuen . Brändin mukaan SKYACTIV-X voi jopa vastata oman SKYACTIV-D-dieselmoottorinsa polttoainetaloutta ja jopa ylittää sen.
Kompressori mahdollistaa korkeamman imupaineen, mikä varmistaa paremman moottorin suorituskyvyn ja herkkyyden. Suurempi hyötysuhde laajemmalla kierroslukualueella mahdollistaa myös ajamisen korkeammilla kierroksilla, jolloin tehoa on enemmän ja moottorin vaste on ylivoimainen.
Huolimatta toiminnan monimutkaisuudesta, kynttilän jatkuva käyttö on mielenkiintoisella tavalla mahdollistanut yksinkertaisemman suunnittelun – muuttuvaa jakautumista tai muuttuvaa puristusnopeutta ei tarvita – ja paremmin, tämä moottori toimii 95 bensiinillä , koska pienempi oktaaniluku on parempi puristussytytykseen.
Lopulta ratin taakse
Teksti on jo hyvin pitkä, mutta se on välttämätöntä. On tärkeää ymmärtää, miksi kaikki "suhina" tämän moottorin ympärillä – se on todellakin huomattava edistysaskel polttomoottoreiden suhteen. Meidän on odotettava vuoteen 2019, jotta voimme tarkistaa kaikki Mazdan väitteet siitä, mutta ottaen huomioon, mitä SKYACTIV-G:llä on luvattu ja osoitettu, odotukset SKYACTIV-X:ltä ovat korkealla toteuttavan kaiken, mitä se lupaa tehdä.
Onneksi meillä oli jo mahdollisuus varhaiseen testiin. Dynaaminen kosketus SKYACTIV-X:llä varustettuihin prototyyppeihin, jotka oli piilotettu tutun Mazda3-korin alle, oli ennakoitavissa, vaikka sillä oli vain vähän tai ei mitään tekemistä tutun Mazda3:n kanssa – myös korirakenteen alla oleva perusarkkitehtuuri on nyt toisen sukupolven .
SKYACTIV on myös synonyymi uusille alusta-/rakenne-/runkoratkaisuille. Tämä uusi sukupolvi lupaa suurempaa vääntöjäykkyyttä, alhaisempaa melutasoa, tärinää ja kovuutta (NVH - melu, tärinä ja kovuus), ja jopa uusia istuimia kehitettiin, mikä lupaa luonnollisemman asennon, joka mahdollistaa paremman mukavuuden.
Ajoimme prototyypeistä kahta versiota – toisessa manuaalivaihteistolla ja toisessa automaattivaihteistolla, molemmilla kuusi vaihdetta – ja pystyimme jopa vertaamaan eroa nykyiseen 165 hv:n manuaalivaihteistolla varustettuun Mazda3 2.0:aan, jotta saimme paremmin eron. eroja. Onneksi se oli ensimmäinen auto, jolla ajoin, joten sain tarkastaa hyvän moottorin/laatikon (manuaali) sarjan.
SKYACTIV-X:n (tulevaisuuden moottori) ja SKYACTIV-G:n (tämän päivän moottori) välinen ero ei voisi olla selvempi. Mazdan uusi moottori on paljon energisempi kierrosluvusta riippumatta – käytettävissä oleva ylimääräinen vääntömomentti on melko ilmeinen. Kuten "G", "X" on 2,0 litran yksikkö, mutta mehukkaammilla numeroilla. Mazda tavoittelee noin 190 hv:n tehoa - jotka ovat havaittavissa, ja hyvin, tiellä.
Se yllätti herkkyytensä alhaisimmista järjestelmistä, mutta paras kohteliaisuus, jonka voit antaa moottorille, on se, että huolimatta siitä, että se on kehitteillä oleva yksikkö, se vakuuttaa jo enemmän kuin monet moottorit markkinoilla.
Pelot siitä, että dieselin kaltainen puristussytytys tuo mukanaan joitain tämän tyyppisen moottorin ominaisuuksia, kuten suuremman hitauden, lyhyen käyttöalueen tai jopa äänen, olivat täysin perusteettomia. Jos tämä on polttomoottoreiden tulevaisuus, tule!
Prototyypin sisätiloihin – selvästi kehitteillä olevan auton sisustukseen – sisälsi näyttö, joka oli sijoitettu keskikonsolin yläpuolelle, jossa oli kolme numeroitua ympyrää. Nämä sammuivat tai syttyivät tapahtuneen sytytyksen tai seoksen tyypistä riippuen:
- 1 - kipinäsytytys
- 2 — puristussytytys
- 3 — ohuempi ilma/polttoaineseos, jossa saavutetaan suurin hyötysuhde
"Pienet" moottorit Portugaliin?
Portugalin poikkeava verotus tekee tästä moottorista marginaalisen valinnan. 2,0 litran tilavuus on ihanteellinen useista syistä, ei vähiten siksi, että se on hyvin hyväksytty tilavuus useimmilla maailmanmarkkinoilla. SKYACTIV-X:stä vastaavat insinöörit mainitsivat, että muutkin kapasiteetit ovat mahdollisia, mutta toistaiseksi merkin suunnitelmissa ei ole kehittää alle 2,0 litran moottoreita.
Erilaiset tilanteet, joissa puristussytytys tapahtui – melkein vain kipinäsytytykseen vaihtaminen, kun tutkittiin suurempia moottorin kierrosnopeuksia tai kun painoimme kaasua alas – oli vaikuttava.
Mitä tulee tilaan 3, se vaati selkeästi kontrolloidumpaa ajoa, etenkin manuaalivaihteiston kanssa, jossa sen ilmestyminen näytölle osoittautui vaikeaksi – tai oikean jalan herkkyyden puutteeksi. Pankkiautomaatti – Pohjois-Amerikan markkinoille skaalautuva –, vaikka se oli vähemmän miellyttävä käyttää, osoittautui paljon helpommaksi "sytyttää" ympyrä numero 3.
Kulutukset? Me emme tiedä!
Kysyin, mutta kukaan ei keksinyt konkreettisia lukuja. Ajotietokone oli "strategisesti" peitetty teipillä, joten toistaiseksi voimme luottaa vain merkin lausuntoihin.Viimeinen huomautus prototyypeille, jotka olivat jo osa uutta arkkitehtuuria – jäykempiä ja mahdollistavat enemmän sisätilojen hienostuneisuutta. On tärkeää muistaa, että nämä olivat kehitysprototyyppejä, joten oli yllättävää, että nämä olivat hienostuneempia ja äänieristetympiä kuin nykyinen tuotanto Mazda3 – seuraava sukupolvi lupaa…
Uusi Mazda3 on ensimmäinen SKYACTIV-X
Todennäköisesti Mazda3 on ensimmäinen malli, joka saa innovatiivisen SKYACTIV-X:n, joten vasta joskus vuonna 2019 voimme nähdä moottorin hyötysuhteen.
Mitä tulee suunnitteluun, Kevin Rice, Mazdan eurooppalaisen suunnittelukeskuksen johtaja, kertoi meille, että Kai-konseptin yleisilme on tuotettava, eli se ei ole liian kaukana tulevan Mazda3:n lopullisesta versiosta – unohda se on megapyörät, mini- taustapeilit tai valotettu optiikka…
Kai Conceptin suunnitteluratkaisuista 85-90 % pääsisi tuotantoon.
Olet saavuttanut artikkelin loppuun… vihdoin!
Lupaus on voimassa, Rui Veloso sanoi jo. Tässä on siis eräänlainen korvaus. Eeppinen kamehameha, joka muistuttaa tapahtumista SKYACTIV-X-moottorin polttokammioissa.