I en tid da praktisk talt hele industrien ser ut til å være fast bestemt på å begrense forbrenningsmotoren til historiebøkene, går Mazda... mot kornet! Gjerne.
Det er ikke første gang Mazda har gjort det, og siste gang det var rett. Vil det samme skje igjen? Japanerne tror det.
Beslutningen om å fortsette å satse på forbrenningsmotorer ble annonsert i fjor, gjennom den nye generasjonen SKYACTIV-X-motorer. Og vi hadde muligheten til å oppleve denne nye SKYACTIV-X-motoren, live og i farger, før den offisielle kom på markedet i 2019.
Det er derfor du besøker Reason Automotive hver dag, er det ikke?
Gjør deg klar! Artikkelen vil være lang og teknisk. Hvis du når slutten vil du ha en kompensasjon...
Forbrenningsmotor? Og de elektriske?
Fremtiden er elektrisk, og Mazda-tjenestemenn er også enige i den uttalelsen. Men de er uenige om spådommene som gir forbrenningsmotoren som "død"... i går!
Nøkkelordet her er "fremtid". Inntil den 100 % elektriske bilen er den nye "normalen", vil overgangen til verdensomspennende elektrisk mobilitet ta flere tiår. Videre vil også produksjonen av elektrisitet fra fornybare kilder måtte vokse, slik at løftet om nullutslipp fra elbiler ikke er en bløff.
I mellomtiden vil det være opp til den «gamle» forbrenningsmotoren å være en av hoveddriverne for å redusere CO2-utslipp på kort og mellomlang sikt – den vil fortsette å være den vanligste motortypen i flere tiår framover. Og derfor må vi fortsette å forbedre den. Mazda har tatt på seg som sitt oppdrag å hente ut så mye effektivitet som mulig fra forbrenningsmotoren i jakten på lavere utslipp.
"Forpliktet til prinsippet om den riktige løsningen til rett tid", som Mazda uttrykker det, driver merkevaren i et konstant søk etter den beste løsningen - ikke den som ser best ut på papiret, men den som fungerer i den virkelige verden . Det er i denne sammenhengen at SKYACTIV-X oppstår, dens innovative og til og med revolusjonerende forbrenningsmotor.
Hvorfor revolusjonerende?
Ganske enkelt fordi SKYACTIV-X er den første bensinmotoren som er i stand til kompresjonstenning – akkurat som dieselmotorer … vel, nesten som dieselmotorer, men vi er i gang.
Kompresjonstenning - det vil si at luft/drivstoffblandingen betyr øyeblikkelig, uten tennplugg, når den komprimeres av stempelet - i bensinmotorer har vært en av de "hellige gralene" forfulgt av ingeniører. Dette er fordi kompresjonstenning er mer ønskelig: det er mye raskere, brenner umiddelbart alt drivstoffet i forbrenningskammeret, slik at du kan gjøre mer arbeid med samme mengde energi, noe som resulterer i mer effektivitet.
Den raskere forbrenningen gir også en magrere luft/drivstoffblanding i forbrenningskammeret, det vil si en mengde luft som er mye større enn drivstoff. Fordelene er lette å forstå: Forbrenningen skjer ved lavere temperaturer, noe som gir mindre NOx (nitrogenoksider), og det er mindre bortkastet energi under oppvarming av motoren.
Problemene
Men kompresjonstenning i bensin er ikke lett - ikke at det ikke har blitt prøvd av andre byggherrer de siste tiårene, men ingen har kommet opp med en levedyktig løsning som kan kommersialiseres.Homogen Compression Ignition Charging (HCCI), det underliggende konseptet med kompresjonstenning, har så langt kun blitt oppnådd ved lave motorturtall og ved lav belastning, så av praktiske årsaker er gnisttenning (tennplugg) fortsatt nødvendig. for høye regimer og belastninger . Det andre store problemet er kontroll når kompresjonstenning skjer.
Utfordringen er derfor å kunne gå over mellom de to tenningstypene på en harmonisk måte, noe som tvang Mazda til å forbedre og kontrollere de ulike faktorene som tillater kompresjonstenning av bensin og mager blanding.
Løsningen
«Eureka»-øyeblikket – eller er det øyeblikket da det var en gnist? ba dum tss ... — som gjorde det mulig å løse disse problemene, skjedde da Mazda-ingeniører utfordret den konvensjonelle ideen om at forbrenning ved kompresjon ikke krever tennplugger: "hvis overgangen mellom forskjellige forbrenningsmoduser er vanskelig, er det for det første, trenger vi virkelig å gjøre den overgangen?» Her ligger grunnlaget for SPCCI-systemet - Spark-Controlled Compression Ignition.
Med andre ord, selv for forbrenning ved kompresjon, bruker Mazda tennplugger, som tillater en jevn overgang mellom forbrenning ved kompresjon og gnistforbrenning. Men hvis du bruker tennplugg kan det fortsatt kalles kompresjonsforbrenning?
Selvfølgelig! Dette er fordi tennpluggen fremfor alt fungerer som en kontrollmekanisme når forbrenning ved kompresjon finner sted. Med andre ord, det fine med SPCCI er at den bruker forbrenningsmetodikken til en dieselmotor med timingmetodikken til en bensinmotor med tennplugg. Kan vi klappe i hendene? Vi kan!
Målet
Motoren ble designet på en slik måte at den skaper de nødvendige forholdene for temperatur og trykk i forbrenningskammeret, til det punktet hvor luft/drivstoffblandingen - veldig mager, 37:1, omtrent 2,5 ganger mer enn i en konvensjonell bensinmotor. — hold deg på grensen til tenning ved øverste dødpunkt. Men det er gnisten fra tennpluggen som starter prosessen.
Dette betyr en liten, rikere luft/drivstoffblanding (29:1), injisert på et senere tidspunkt, som gir opphav til en ildkule. Dette øker trykket og temperaturen i brennkammeret ytterligere, slik at den magre blandingen, allerede nær punktet hvor den er klar til å detonere, ikke motstår og antennes nesten øyeblikkelig.
Denne tenningskontrollen gjør meg flau. Mazda er i stand til å gjøre dette ved over 5000 rpm, og jeg kan ikke engang tenne grillen med det første...
En løsning som nå virker så åpenbar, men som krevde nye «triks»:
- drivstoffet må injiseres på to forskjellige tidspunkter, ett for den magre blandingen som skal komprimeres og den andre for den litt rikere blandingen som vil bli antent av tennpluggen.
- drivstoffinnsprøytningssystemet må ha et superhøyt trykk, for å tillate en rask fordamping og forstøvning av drivstoffet, spre det umiddelbart gjennom sylinderen, og minimere kompresjonstiden
- alle sylindre har en trykksensor, som konstant overvåker de nevnte kontrollene, og kompenserer, i sanntid, for eventuelle avvik fra de tiltenkte effektene.
- bruk av en kompressor — er den essensielle ingrediensen for å holde kompresjonen høy, ettersom SKYACTIV-X bruker Miller-syklusen, som senker kompresjonen og gir den ønskede magre blandingen. Den ekstra kraften og dreiemomentet er en velkommen konsekvens.
Bakre del
fordeler
SPCCI-systemet tillater utvidelse av forbrenning ved kompresjon over et mye bredere spekter av regimer, og dermed mer effektivitet i flere bruksscenarier. Sammenlignet med gjeldende SKYACTIV-G, merket lover lavere forbruk mellom 20 til 30 % avhengig av bruk . Merket sier at SKYACTIV-X til og med kan matche og til og med overgå drivstofføkonomien til sin egen SKYACTIV-D dieselmotor.
Kompressoren tillater høyere inntakstrykk, noe som sikrer bedre motorytelse og respons. Den større effektiviteten i et bredere turtallsområde lar deg også kjøre på høyere turtall, hvor det er mer kraft tilgjengelig og motorens respons er overlegen.
Til tross for kompleksiteten i operasjonen, har den konstante bruken av stearinlyset, interessant nok, muliggjort en enklere design - ingen variabel distribusjon eller variabel kompresjonshastighet er nødvendig - og bedre, denne motoren går på 95 bensin , da mindre oktan er bedre for kompresjonstenning.
Til slutt, bak rattet
Teksten er allerede veldig lang, men den er nødvendig. Det er viktig å forstå hvorfor all "summingen" rundt denne motoren - det er virkelig et bemerkelsesverdig fremskritt når det kommer til forbrenningsmotorer. Vi må vente til 2019 med å verifisere alle Mazda-påstander om det, men med tanke på det som har blitt lovet og demonstrert med SKYACTIV-G, er forventningene høye til at SKYACTIV-X skal levere på alt den lover å gjøre.
Heldigvis hadde vi allerede muligheten til en tidlig test. Dynamisk kontakt med SKYACTIV-X-utstyrte prototyper, skjult under det velkjente Mazda3-karosseriet, var forutsett, selv om det hadde lite eller ingenting å gjøre med den velkjente Mazda3 — også grunnarkitekturen under karosseriet er nå andregenerasjons .
SKYACTIV er også synonymt med nye plattform/struktur/karosseriløsninger. Denne nye generasjonen lover større torsjonsstivhet, lavere nivåer av støy, vibrasjoner og hardhet (NVH - støy, vibrasjon og hardhet), og til og med nye seter ble utviklet, som lover en mer naturlig holdning, som vil tillate større komfortnivåer.
Vi kjørte to versjoner av prototypene – den ene med manuell girkasse og den andre med automatisk girkasse, begge med seks hastigheter – og vi var til og med i stand til å sammenligne forskjellen med dagens 165 hk Mazda3 2.0 med manuell girkasse, for bedre å se forskjeller. Heldigvis var det den første bilen jeg kjørte, slik at jeg kunne sjekke det gode motor/boks (manuelle) settet.
Forskjellen mellom SKYACTIV-X (fremtidens motor) og SKYACTIV-G (motoren i dag) kunne ikke vært klarere. Mazdas nye motor er langt mer energisk uansett turtallsområde – det ekstra dreiemomentet som er tilgjengelig er ganske åpenbart. I likhet med "G" er "X" en 2,0 liters enhet, men med saftigere tall. Mazda tar sikte på en effekt på rundt 190 hk — som er merkbare, og vel, på veien.
Den overrasket over responsen, fra de laveste regimene, men det beste komplimentet du kan gi til motoren, er at til tross for at den er en enhet under utvikling, overbeviser den allerede mer enn mange motorer på markedet.
Frykten for at, ettersom det er kompresjonstenning som en diesel, ville den bringe noen av egenskapene til denne typen motorer, som større treghet, kort brukstid eller til og med lyd, var helt ubegrunnet. Hvis dette er fremtiden til forbrenningsmotorer, kom igjen!
Interiøret i prototypen - helt klart interiøret i en bil under utvikling - kom med en skjerm plassert over midtkonsollen med tre nummererte sirkler. Disse gikk av eller på, avhengig av typen tenning eller blanding som skjedde:
- 1 - gnistenning
- 2 — kompresjonstenning
- 3 — magrere luft/drivstoffblanding hvor maksimal effektivitet oppnås
"Små" motorer for Portugal?
Avvikende portugisisk beskatning vil gjøre denne motoren til et marginalt valg. Kapasiteten på 2,0 liter er ideell av flere grunner, ikke minst fordi den er en godt akseptert kapasitet i de fleste verdensmarkeder. Ingeniørene som er ansvarlige for SKYACTIV-X nevnte at andre kapasiteter er mulige, men foreløpig er det ikke i merkets planer å utvikle motorer med en kapasitet under 2,0 liter.
Variasjonen av situasjoner der kompresjonstenning skjedde - stort sett bare bytte til gnisttenning, når vi utforsket høyere motorhastigheter eller når vi smekket gassen ned - var imponerende.
Når det gjelder modus 3, krevde det helt klart en mer kontrollert kjøring, spesielt med den manuelle girkassen, hvor det viste seg å være vanskelig – eller manglende følsomhet i høyre fot – for at den skulle vises på skjermen. Den automatiske kassaapparatet - skalering for det nordamerikanske markedet -, selv om det var mindre behagelig å bruke, viste seg å være mye lettere å "lyse opp" sirkel nummer 3.
Forbruk? Vi vet ikke!
Jeg spurte, men ingen kom med konkrete tall. Kjørecomputeren var "strategisk" dekket med teip, så foreløpig kan vi bare stole på merkets uttalelser.Et siste notat til prototypene som allerede var en del av den nye arkitekturen - mer stiv og gir mulighet for høyere nivåer av interiørraffinering. Det er viktig å ikke glemme at dette var utviklingsprototyper, så det var overraskende at disse var mer raffinerte og lydisolerte enn den nåværende produksjonen Mazda3 — neste generasjon lover...
Nye Mazda3 blir den første SKYACTIV-X
Mest sannsynlig vil Mazda3 være den første modellen som mottar den innovative SKYACTIV-X, så det er ikke før en gang i 2019 at vi virkelig vil kunne se motorens effektivitetsgevinster.
Når det gjelder designet, fortalte Kevin Rice, leder for Mazdas europeiske designsenter, at det generelle utseendet til Kai Concept er produserbart, noe som betyr at det ikke er så langt unna den endelige versjonen av fremtidens Mazda3 – glem at det er megahjul, mini- bakspeil eller synlig optikk...
85-90 % av Kai Concepts designløsninger kunne gå i produksjon.
Du har kommet til slutten av artikkelen ... endelig!
Løftet er forfalt, sa Rui Veloso allerede. Så her er en slags kompensasjon. En episk kamehameha som minner om hendelsene inne i forbrenningskamrene til SKYACTIV-X-motoren.