בתקופה שבה נראה כי כמעט כל התעשייה נחושה להגביל את מנוע הבעירה הפנימית לספרי ההיסטוריה, מאזדה יוצאת... נגד הענין! בשמחה.
זו לא הפעם הראשונה שמאזדה עושה את זה, והפעם האחרונה שזה היה נכון. האם אותו דבר יקרה שוב? היפנים מאמינים שכן.
ההחלטה להמשיך להמר על מנועי בעירה הוכרזה בשנה שעברה, באמצעות הדור החדש של מנועי SKYACTIV-X. והייתה לנו ההזדמנות לחוות את מנוע SKYACTIV-X החדש הזה, חי ובצבע, לפני הגעתו הרשמית לשוק ב-2019.
זו הסיבה שאתה מבקר ב-Reason Automotive כל יום, לא?
להתכונן! המאמר יהיה ארוך וטכני. אם תגיע לסוף יהיה לך פיצוי...
מנוע בעירה פנימית? והחשמליים?
העתיד הוא חשמלי, וגם אנשי מאזדה מסכימים עם האמירה הזו. אבל הם חלוקים בדעתם על התחזיות שנותנות את מנוע הבעירה כ"מת"... אתמול!
מילת המפתח כאן היא "עתיד". עד שהמכונית החשמלית 100% תהיה ה"נורמלית" החדשה, המעבר לניידות חשמלית כלל עולמית ייקח עשרות שנים. יתרה מזאת, גם ייצור החשמל ממקורות מתחדשים יצטרך לגדול, כך שההבטחה לאפס פליטות ממכוניות חשמליות אינה בושה.
בינתיים, יהיה זה תלוי במנוע הבעירה הפנימית "הישן" להיות אחד המניעים העיקריים להפחתת פליטת CO2 בטווח הקצר והבינוני - הוא ימשיך להיות סוג המנוע הנפוץ ביותר בעשורים הבאים. ובגלל זה עלינו להמשיך ולשפר אותו. מאזדה לקחה על עצמה את משימתה להפיק כמה שיותר יעילות ממנוע הבעירה בשאיפה לפליטות נמוכות יותר.
"מחויבות לעיקרון של הפתרון הנכון בזמן הנכון", כדברי מאזדה, מניעה את המותג בחיפוש מתמיד אחר הפתרון הטוב ביותר - לא זה שנראה הכי טוב על הנייר, אלא זה שעובד בעולם האמיתי . בהקשר זה עולה ה-SKYACTIV-X, מנוע הבעירה הפנימית החדשני ואף המהפכני שלו.
למה מהפכני?
פשוט בגלל ש-SKYACTIV-X הוא מנוע הבנזין הראשון המסוגל להצתת דחיסה - בדיוק כמו מנועי דיזל... ובכן, כמעט כמו מנועי דיזל, אבל אנחנו יוצאים לדרך.
הצתת דחיסה - כלומר, תערובת האוויר/דלק פירושה באופן מיידי, ללא מצת, כאשר היא דחוסה על ידי הבוכנה - במנועי בנזין הייתה אחד מ"הגביע הקדוש" שרודפים מהנדסים אחריהם. הסיבה לכך היא שהצתת דחיסה רצויה יותר: זה הרבה יותר מהיר, שורף באופן מיידי את כל הדלק בתא הבעירה, ומאפשר לך לעשות יותר עבודה עם אותה כמות אנרגיה, וכתוצאה מכך יעילות רבה יותר.
הבעירה המהירה יותר מאפשרת גם תערובת אוויר/דלק רזה יותר בתא הבעירה, כלומר, כמות אוויר גדולה בהרבה מזו של דלק. היתרונות קלים להבנה: בעירה מתבצעת בטמפרטורות נמוכות יותר, וכתוצאה מכך פחות NOx (תחמוצות חנקן), ויש פחות בזבוז אנרגיה במהלך חימום המנוע.
הבעיות
אבל הצתת דחיסה בבנזין היא לא קלה - לא שהיא לא נוסתה על ידי בונים אחרים בעשורים האחרונים, אבל אף אחד לא מצא פתרון בר-קיימא שניתן למסחר.טעינת הצתת דחיסה הומוגנית (HCCI), הרעיון הבסיסי של הצתת דחיסה, הושגה עד כה רק במהירויות מנוע נמוכות ובעומס נמוך ולכן, מסיבות מעשיות, עדיין יש צורך בהצתת מצת (מצת) עבור משטרים ועומסים גבוהים. . הבעיה הגדולה הנוספת היא לשלוט כאשר מתרחשת הצתת דחיסה.
האתגר הוא, אם כן, להצליח לעבור בין שני סוגי ההצתה בצורה הרמונית, מה שאילץ את מאזדה לשפר ולשלוט בגורמים השונים המאפשרים הצתת דחיסה של בנזין ותערובת רזה.
הפתרון
רגע ה"אאוריקה" - או שזה הרגע שבו היה ניצוץ? ba dum tss... — מה שאיפשר לפתור את הבעיות הללו, קרה כאשר מהנדסי מאזדה קראו תיגר על הרעיון המקובל לפיו בעירה באמצעות דחיסה אין צורך במצתים: "אם המעבר בין מצבי בעירה שונים הוא קשה, האם זה, קודם כל, האם אנחנו באמת צריכים לעשות את המעבר הזה?" כאן טמון הבסיס של מערכת SPCCI - Spark-Controlled Compression Ignition.
במילים אחרות, אפילו לבעירה על ידי דחיסה, מאזדה משתמשת במצתים, המאפשרים מעבר חלק בין בעירה על ידי דחיסה לבעירה ניצת. אבל אם אתה משתמש במצת האם זה עדיין יכול להיקרא בעירת דחיסה?
כמובן! הסיבה לכך היא שהמצת משמש, מעל הכל, כמנגנון בקרה כאשר מתרחשת בעירה בדחיסה. במילים אחרות, היופי ב-SPCCI הוא בכך שהוא משתמש במתודולוגיית הבעירה של מנוע דיזל עם מתודולוגיית התזמון של מנוע בנזין עם מצת. האם נוכל למחוא כפיים? אנחנו יכולים!
המטרה
המנוע תוכנן בצורה כזו שייצור את התנאים הדרושים של טמפרטורה ולחץ בתא הבעירה, עד לנקודה שבה תערובת האוויר/דלק - רזה מאוד, 37:1, בערך פי 2.5 מאשר בבנזין רגיל של מנוע. - הישאר על סף הצתה במרכז המת העליון. אבל הניצוץ מהמצת הוא שמתחיל את התהליך.
המשמעות היא תערובת אוויר/דלק קטנה ועשירה יותר (29:1), המוזרקת בשלב מאוחר יותר, מה שמוביל לכדור אש. זה מעלה עוד יותר את הלחץ והטמפרטורה בתא הבעירה, כך שהתערובת הרזה, שכבר קרובה לנקודה שבה היא מוכנה להתפוצץ, לא מתנגדת ומתלקחת כמעט מיד.
בקרת ההצתה הזו מביכה אותי. מאזדה מסוגלת לעשות זאת במהירות של מעל 5000 סל"ד ואני אפילו לא יכול להדליק את המנגל בהתחלה...
פתרון שעכשיו נראה כל כך ברור, אבל שדרש "טריקים" חדשים:
- יש להזריק את הדלק בשני מועדים שונים, האחד עבור התערובת הרזה שתידחס והשני עבור התערובת המעט עשירה יותר שתודלק על ידי המצת.
- מערכת הזרקת הדלק חייבת להיות בלחץ סופר גבוה, כדי לאפשר אידוי ואטומיזציה מהירים של הדלק, לפזר אותו מיד בכל הצילינדר, ולמזער את זמן הדחיסה
- לכל הצילינדרים יש חיישן לחץ, המנטר כל הזמן את הפקדים הנ"ל, ומפצה, בזמן אמת, על כל סטייה מההשפעות המיועדות.
- שימוש במדחס - הוא המרכיב החיוני לשמירה על דחיסה גבוהה, שכן SKYACTIV-X משתמש במחזור מילר, המוריד את הדחיסה, ומאפשר את התערובת הרזה הרצויה. הכוח והמומנט הנוספים הם תוצאה מבורכת.
חלק אחורי
יתרונות
מערכת SPCCI מאפשרת הרחבת הבעירה על ידי דחיסה על פני מגוון רחב הרבה יותר של משטרים, ולכן, יעילות רבה יותר בתרחישי שימוש רבים יותר. בהשוואה ל-SKYACTIV-G הנוכחי, המותג מבטיח צריכה נמוכה יותר בין 20 ל-30% בהתאם לשימוש . המותג אומר שה-SKYACTIV-X יכול אפילו להתאים ואף לעלות על צריכת הדלק של מנוע הדיזל SKYACTIV-D משלו.
המדחס מאפשר לחץ הכנסה גבוה יותר, המבטיח ביצועי מנוע טובים יותר ותגובתיות. היעילות הגדולה יותר בטווח רחב יותר של סל"ד מאפשרת גם לרוץ בסיבובים גבוהים יותר, שם יש יותר כוח זמין ותגובת המנוע עדיפה.
למרות מורכבות הפעולה, השימוש המתמיד בנר איפשר, באופן מעניין, עיצוב פשוט יותר - אין צורך בהפצה משתנה או בקצב דחיסה משתנה - ועדיף, מנוע זה פועל על 95 בנזין , מכיוון שפחות אוקטן עדיף להצתת דחיסה.
סוף סוף, מאחורי ההגה
הטקסט כבר ארוך מאוד, אבל הוא הכרחי. חשוב להבין מדוע כל ה"באזז" סביב המנוע הזה - זה באמת התקדמות מדהימה בכל הנוגע למנועי בעירה. נצטרך לחכות עד 2019 כדי לאמת את כל הטענות של מאזדה לגביה, אבל בהתחשב במה שהובטח והוכח עם SKYACTIV-G, הציפיות גבוהות מ-SKYACTIV-X לעמוד בכל מה שהיא מבטיחה לעשות.
למרבה המזל, כבר הייתה לנו הזדמנות למבחן מוקדם. מגע דינמי עם אבות-טיפוס מצוידים ב-SKYACTIV-X, מוסתר מתחת למרכב מאזדה3 המוכר, היה צפוי, אם כי לא היה לו קשר מועט או כלום למאזדה3 המוכרת - גם ארכיטקטורת הבסיס מתחת למרכב היא כעת דור שני.
SKYACTIV היא גם שם נרדף לפתרונות פלטפורמה/מבנה/גוף חדשים. הדור החדש הזה מבטיח קשיחות פיתול גדולה יותר, רמות נמוכות יותר של רעש, רעידות וקשיחות (NVH - רעש, רעידות וקשיחות) ואפילו פותחו מושבים חדשים, המבטיחים יציבה טבעית יותר, שתאפשר רמות נוחות גבוהות יותר.
נהגנו בשתי גרסאות של אבות הטיפוס - האחת עם תיבה ידנית והשנייה עם תיבת הילוכים אוטומטית, שתיהן עם שש מהירויות - ואפילו הצלחנו להשוות את ההבדל למאזדה 3 2.0 הנוכחית עם 165 כ"ס עם תיבת הילוכים ידנית, כדי להבחין טוב יותר ב הבדלים. למזלי זה היה המכונית הראשונה שבה נהגתי, מה שאפשר לי לבדוק את סט המנוע/תיבה (ידני) טוב.
ההבדל בין SKYACTIV-X (מנוע העתיד) לבין SKYACTIV-G (המנוע של היום) לא יכול להיות ברור יותר. המנוע החדש של מאזדה הרבה יותר אנרגטי ללא קשר לטווח הסיבובים - המומנט הנוסף הזמין די ברור. כמו ה-"G", ה-"X" הוא יחידה של 2.0 ליטר, אבל עם מספרים עסיסיים יותר. מאזדה שואפת להספק של כ-190 כ"ס - שמורגש, ובכן, על הכביש.
הוא הפתיע בהיענותו, מהמשטרים הנמוכים ביותר, אך המחמאה הטובה ביותר שתוכלו לתת למנוע, היא שלמרות היותו יחידה בפיתוח, הוא כבר משכנע יותר מנועים רבים בשוק.
החששות שכיוון שיש הצתה דחיסה כמו דיזל, היא תביא לכמה מהמאפיינים של מנוע מסוג זה, כמו אינרציה גדולה יותר, טווח שימוש קצר או אפילו צליל, היו מופרכים לחלוטין. אם זה העתיד של מנועי הבעירה, קדימה!
הפנים של אב הטיפוס - בבירור הפנים של מכונית בפיתוח - הגיע עם מסך הממוקם מעל הקונסולה המרכזית עם שלושה עיגולים ממוספרים. אלה כבו או נדלקו, בהתאם לסוג ההצתה או התערובת שהתרחשו:
- 1 - הצתת ניצוץ
- 2 - הצתת דחיסה
- 3 - תערובת אוויר/דלק רזה יותר שבה מתקבלת יעילות מרבית
מנועים "קטנים" לפורטוגל?
מיסוי פורטוגלי חריג יהפוך את המנוע הזה לבחירה שולית. קיבולת 2.0 ליטר היא אידיאלית מכמה סיבות, לא מעט משום שהיא קיבולת מקובלת ברוב השווקים העולמיים. המהנדסים האחראים על ה-SKYACTIV-X ציינו כי אפשריות קיבולות נוספות, אך לעת עתה אין זה בתוכניות של המותג לפתח מנועים בנפח נמוך מ-2.0 ליטר.
מגוון המצבים שבהם התרחשה הצתת דחיסה - כמעט רק מעבר להצתת ניצוץ, כאשר בודקים מהירויות מנוע גבוהות יותר או כאשר הטרקנו את המצערת למטה - היה מרשים.
לגבי מצב 3, ברור שנדרש נהיגה מבוקרת יותר, במיוחד עם תיבת ההילוכים הידנית, שם התברר שקשה - או חוסר רגישות ברגל ימין - להופיע על המסך. הקופה האוטומטית - בקנה מידה עבור השוק בצפון אמריקה -, למרות שפחות נעימה לשימוש, התבררה כקל הרבה יותר "להדליק" את עיגול מספר 3.
צריכה? אנחנו לא יודעים!
כן שאלתי, אבל אף אחד לא העלה מספרים קונקרטיים. המחשב המשולב היה מכוסה "אסטרטגית" בסרט דביק, כך שלעת עתה אנחנו יכולים להסתמך רק על הצהרות המותג.הערה אחרונה לאבות הטיפוס שכבר היו חלק מהארכיטקטורה החדשה - נוקשה יותר ומאפשרת רמות גבוהות יותר של עידון פנים. חשוב לא לשכוח שאלו היו אבות טיפוס לפיתוח, אז זה היה מפתיע שאלו היו מעודנים ואטומים יותר לרעש מאשר מאזדה3 הייצור הנוכחי - הדור הבא מבטיח...
מאזדה3 החדשה תהיה ה-SKYACTIV-X הראשון
סביר להניח שמאזדה3 תהיה הדגם הראשון שיקבל את ה-SKYACTIV-X החדשני, כך שרק מתישהו ב-2019 נוכל באמת לראות את עליות היעילות של המנוע.
באשר לעיצוב, קווין רייס, ראש מרכז העיצוב האירופי של מאזדה, אמר לנו שהמראה הכללי של הקאי קונספט ניתן להפקה, כלומר הוא לא רחוק מדי מהגרסה הסופית של מאזדה3 העתידית - תשכחו שזה מגה-גלגלים, מיני- מראות אחוריות או אופטיקה חשופה...
85-90% מפתרונות העיצוב של קאי קונספט יכולים להיכנס לייצור.
הגעתם לסוף המאמר... סוף סוף!
ההבטחה מגיעה, כבר אמר רוי ולוסו. אז הנה סוג של פיצוי. קמחמהה אפית המזכירה את האירועים בתוך תאי הבעירה של מנוע SKYACTIV-X.