Într-un moment în care practic întreaga industrie pare hotărâtă să limiteze motorul cu ardere internă la cărțile de istorie, Mazda merge… împotriva curentului! Bucuros.
Nu este prima dată când Mazda o face și ultima dată a fost corectă. Se va întâmpla din nou la fel? Asa cred japonezii.
Decizia de a miza în continuare pe motoarele cu ardere a fost anunțată anul trecut, prin noua generație de motoare SKYACTIV-X. Și am avut ocazia să experimentăm acest nou motor SKYACTIV-X, live și color, înainte de sosirea sa oficială pe piață în 2019.
De aceea vizitezi Reason Automotive în fiecare zi, nu-i așa?
Pregateste-te! Articolul va fi lung și tehnic. Daca ajungi la final vei avea o compensatie...
Motor cu combustie? Si cele electrice?
Viitorul este electric, iar oficialii Mazda sunt și ei de acord cu această afirmație. Dar nu sunt de acord cu predicțiile care dau motorului cu ardere „mort”... ieri!
Cuvântul cheie aici este „viitor”. Până când mașina 100% electrică va fi noul „normal”, tranziția la mobilitatea electrică la nivel mondial va dura zeci de ani. Mai mult, va trebui să crească și producția de energie electrică din surse regenerabile, astfel încât promisiunea de zero emisii de la mașinile electrice să nu fie o farsă.
Între timp, va depinde de „vechiul” motor cu ardere internă să fie unul dintre principalii factori de reducere a emisiilor de CO2 pe termen scurt și mediu – va continua să fie cel mai comun tip de motor pentru deceniile următoare. Și de aceea trebuie să continuăm să o îmbunătățim. Mazda și-a asumat misiunea de a extrage cât mai multă eficiență posibil din motorul cu ardere în căutarea unor emisii mai mici.
„Angajamentul față de principiul soluției potrivite la momentul potrivit”, așa cum spune Mazda, conduce marca într-o căutare constantă a celei mai bune soluții - nu cea care arată cel mai bine pe hârtie, ci cea care funcționează în lumea reală. . În acest context apare SKYACTIV-X, motorul său inovator și chiar revoluționar cu ardere internă.
De ce revoluționar?
Pur și simplu pentru că SKYACTIV-X este primul motor pe benzină capabil de aprindere prin compresie - la fel ca motoarele diesel... ei bine, aproape ca motoarele diesel, dar am plecat.
Aprinderea prin compresie – adică amestecul aer/combustibil înseamnă instantaneu, fără bujie, atunci când este comprimat de piston – în motoarele pe benzină a fost unul dintre „sfântul graal” urmărit de ingineri. Acest lucru se datorează faptului că aprinderea prin compresie este mai de dorit: este mult mai rapid, arde instantaneu tot combustibilul din camera de ardere, permițându-vă să lucrați mai mult cu aceeași cantitate de energie, rezultând o eficiență mai mare.
Arderea mai rapidă permite, de asemenea, un amestec mai slab aer/combustibil în camera de ardere, adică o cantitate de aer mult mai mare decât cea de combustibil. Avantajele sunt ușor de înțeles: arderea are loc la temperaturi mai scăzute, rezultând mai puțini NOx (oxizi de azot) și există mai puțină energie risipită în timpul încălzirii motorului.
Problemele
Dar aprinderea prin compresie în benzină nu este ușoară - nu că nu a fost încercată de alți constructori în ultimele decenii, dar niciunul nu a venit cu o soluție viabilă care ar putea fi comercializată.Omogen Compression Ignition Charging (HCCI), conceptul de bază al aprinderii prin compresie, a fost realizat până acum doar la turații mici ale motorului și la sarcină redusă, astfel încât, din motive practice, aprinderea prin scânteie (bujie) este încă necesară pentru regimuri și sarcini mari. . Cealaltă mare problemă este controlați când are loc aprinderea prin compresie.
Provocarea este, așadar, de a putea trece între cele două tipuri de aprindere într-un mod armonios, ceea ce a forțat Mazda să îmbunătățească și să controleze diferiții factori care permit aprinderea prin compresie pe benzină și amestec slab.
Soluția
Momentul „eureka” – sau este momentul în care a fost o scânteie? ba dum tss… — care a făcut posibilă rezolvarea acestor probleme, s-a întâmplat când inginerii Mazda au contestat ideea convențională că arderea prin compresie nu necesită bujii: „dacă trecerea între diferite moduri de ardere este dificilă, este, în primul rând, chiar trebuie să facem această tranziție?” Aici se află fundamentul sistemului SPCCI — Spark-Controlled Compression Ignition.
Cu alte cuvinte, chiar și pentru arderea prin compresie, Mazda folosește bujii, permițând o tranziție lină între arderea prin compresie și arderea prin scânteie. Dar dacă folosești o bujie, se mai poate numi combustie prin compresie?
Desigur! Acest lucru se datorează faptului că bujia servește, mai ales, ca mecanism de control atunci când are loc arderea prin compresie. Cu alte cuvinte, frumusețea SPCCI este că folosește metodologia de ardere a unui motor diesel cu metodologia de sincronizare a unui motor pe benzină cu bujie. Putem să batem din palme? Putem!
Scopul
Motorul a fost proiectat în așa fel încât să creeze condițiile necesare de temperatură și presiune în camera de ardere, până la punctul în care amestecul aer/combustibil — foarte slab, 37:1, de aproximativ 2,5 ori mai mult decât la un motor pe benzină convențional. — rămâneți pe punctul de aprindere în punctul mort superior. Dar scânteia de la bujie este cea care începe procesul.
Aceasta înseamnă un amestec mic, mai bogat, aer/combustibil (29:1), injectat într-o etapă ulterioară, care dă naștere la o minge de foc. Aceasta crește și mai mult presiunea și temperatura din camera de ardere, astfel încât amestecul slab, deja aproape de punctul în care este gata să detoneze, nu rezistă și se aprinde aproape instantaneu.
Acest control al aprinderii mă jenează. Mazda este capabilă să facă asta la peste 5000 rpm și nici măcar nu pot aprinde grătarul la început...
O soluție care acum pare atât de evidentă, dar care necesita noi „trucuri”:
- combustibilul trebuie injectat în două momente diferite, unul pentru amestecul slab care va fi comprimat și celălalt pentru amestecul puțin mai bogat care va fi aprins de bujie.
- sistemul de injectie a combustibilului trebuie sa aiba o presiune super inalta, pentru a permite o vaporizare si atomizare rapida a combustibilului, dispersand-l imediat in tot cilindrul, minimizand timpul de compresie
- toți cilindrii au un senzor de presiune, care monitorizează constant comenzile menționate anterior, compensând, în timp real, orice abateri de la efectele scontate.
- utilizarea unui compresor — este ingredientul esențial pentru a menține compresia ridicată, deoarece SKYACTIV-X utilizează ciclul Miller, care scade compresia, permițând amestecul slab dorit. Puterea și cuplul suplimentar sunt o consecință binevenită.
Partea din spate
Beneficii
Sistemul SPCCI permite extinderea arderii prin compresie într-o gamă mult mai largă de regimuri, prin urmare, mai multă eficiență în mai multe scenarii de utilizare. În comparație cu actualul SKYACTIV-G, marca promite un consum mai mic intre 20 si 30% in functie de utilizare . Marca spune că SKYACTIV-X poate chiar egală și chiar depăși economia de combustibil a propriului motor diesel SKYACTIV-D.
Compresorul permite o presiune de admisie mai mare, asigurând o performanță și o capacitate de răspuns mai bune a motorului. Eficiența mai mare într-o gamă mai largă de turații vă permite, de asemenea, să rulați la turații mai mari, acolo unde este mai multă putere disponibilă și răspunsul motorului este superior.
În ciuda complexității operațiunii, utilizarea constantă a lumânării a permis, în mod interesant, un design mai simplu - nu este necesară distribuția variabilă sau rata de compresie variabilă - și mai bine, acest motor functioneaza cu benzina 95 , deoarece mai puțin octan este mai bine pentru aprinderea prin compresie.
În sfârșit, la volan
Textul este deja foarte lung, dar este necesar. Este important să înțelegem de ce „zâmbetul” din jurul acestui motor – este într-adevăr un progres remarcabil când vine vorba de motoarele cu ardere. Va trebui să așteptăm până în 2019 pentru a verifica toate afirmațiile Mazda cu privire la aceasta, dar având în vedere ceea ce a fost promis și demonstrat cu SKYACTIV-G, așteptările sunt mari ca SKYACTIV-X să livreze tot ceea ce promite că va face.
Din fericire, am avut deja ocazia unui test timpuriu. A fost prevăzut un contact dinamic cu prototipurile echipate cu SKYACTIV-X, ascunse sub caroseria familiară Mazda3, deși nu avea nimic de-a face cu familiara Mazda3 - de asemenea, arhitectura de bază de sub caroserie este acum a doua generație.
SKYACTIV este, de asemenea, sinonim cu soluții noi de platformă/structură/corp. Această nouă generație promite o mai mare rigiditate la torsiune, niveluri mai scăzute de zgomot, vibrații și asprime (NVH - zgomot, vibrații și asprime) și chiar au fost dezvoltate scaune noi, promițând o postură mai naturală, care va permite niveluri mai mari de confort.
Am condus două versiuni ale prototipurilor — una cu o cutie de viteze manuală și cealaltă cu o cutie de viteze automată, ambele cu șase trepte — și am putut chiar să comparăm diferența cu actualul Mazda3 2.0 de 165 CP cu o cutie de viteze manuală, pentru a discerne mai bine diferențe. Din fericire, a fost prima mașină pe care am condus-o, permițându-mi să verific setul bun motor/cutie (manual).
Diferența dintre SKYACTIV-X (motorul viitorului) și SKYACTIV-G (motorul de astăzi) nu ar putea fi mai clară. Noul motor Mazda este mult mai energic, indiferent de intervalul de turație – cuplul suplimentar disponibil este destul de evident. La fel ca „G”, „X” este o unitate de 2,0 litri, dar cu numere mai suculente. Mazda vizează o putere de aproximativ 190 CP — care sunt vizibile și bine, pe drum.
A surprins prin capacitatea de reacție, din cele mai joase regimuri, dar cel mai bun compliment pe care îl poți face motorului, este că, în ciuda faptului că este o unitate în dezvoltare, convinge deja mai mult decât multe motoare de pe piață.
Temerile că, întrucât există aprindere prin compresie ca un Diesel, ar aduce unele dintre caracteristicile acestui tip de motor, precum inerția mai mare, raza scurtă de utilizare sau chiar sunetul, au fost complet nefondate. Dacă acesta este viitorul motoarelor cu ardere, haide!
Interiorul prototipului - în mod clar interiorul unei mașini în dezvoltare - a venit cu un ecran poziționat deasupra consolei centrale cu trei cercuri numerotate. Acestea s-au oprit sau aprins, în funcție de tipul de aprindere sau de amestec care a avut loc:
- 1 — aprindere prin scânteie
- 2 — aprindere prin compresie
- 3 — amestec mai slab aer/combustibil unde se obține eficiență maximă
Motoare „mici” pentru Portugalia?
Impozitarea aberantă portugheză va face din acest motor o alegere marginală. Capacitatea de 2,0 litri este ideală din mai multe motive, nu în ultimul rând pentru că este o capacitate bine acceptată pe majoritatea piețelor mondiale. Inginerii responsabili de SKYACTIV-X au menționat că sunt posibile și alte capacități, dar deocamdată nu este în planurile mărcii să dezvolte motoare cu o capacitate sub 2,0 litri.
Varietatea de situații în care a avut loc aprinderea prin compresie – aproape doar trecerea la aprinderea prin scânteie, când am explorat turații mai mari ale motorului sau când am trântit accelerația în jos – a fost impresionantă.
Cât despre modul 3, a necesitat clar o conducere mai controlată, mai ales la cutia de viteze manuală, unde s-a dovedit dificil – sau lipsă de sensibilitate la piciorul drept – să apară pe ecran. Aparatul automat de bancomat – scalabil pentru piața nord-americană –, deși mai puțin plăcut de utilizat, s-a dovedit a fi mult mai ușor de „aprins” cercul numărul 3.
Consumuri? Nu știm!
Am întrebat, dar nimeni nu a venit cu numere concrete. Computerul de bord a fost acoperit „strategic” cu bandă adezivă, așa că deocamdată ne putem baza doar pe declarațiile mărcii.O notă finală pentru prototipurile care făceau deja parte din noua arhitectură - mai rigide și care permit niveluri mai mari de rafinament interior. Este important să nu uităm că acestea erau prototipuri de dezvoltare, așa că a fost surprinzător că acestea erau mai rafinate și mai izolate fonic decât Mazda3 de producție actuală – următoarea generație promite...
Noul Mazda3 va fi primul SKYACTIV-X
Cel mai probabil, Mazda3 va fi primul model care va primi inovatorul SKYACTIV-X, așa că abia în 2019 vom putea vedea cu adevărat câștigurile de eficiență ale motorului.
În ceea ce privește designul, Kevin Rice, șeful centrului european de design Mazda, ne-a spus că aspectul general al conceptului Kai este realizabil, ceea ce înseamnă că nu este prea departe de versiunea finală a viitoarei Mazda3 - uitați că sunt mega-roți, mini- oglinzi retrovizoare sau optica expusă...
85-90% dintre soluțiile de design Kai Concept ar putea intra în producție.
Ați ajuns la sfârșitul articolului... în sfârșit!
Promisiunea se datorează, a spus deja Rui Veloso. Deci iată un fel de compensare. Un kamehameha epic care amintește de evenimentele din interiorul camerelor de ardere ale motorului SKYACTIV-X.