V čase, keď sa zdá, že prakticky celý priemysel je odhodlaný obmedziť spaľovací motor na historické knihy, Mazda ide... proti srsti! S radosťou.
Nie je to prvýkrát, čo to Mazda urobila, a naposledy to bolo správne. Stane sa to isté znova? Japonci tomu veria.
Rozhodnutie pokračovať v stávkovaní na spaľovacie motory bolo oznámené minulý rok, prostredníctvom novej generácie motorov SKYACTIV-X. A my sme mali možnosť zažiť tento nový motor SKYACTIV-X, naživo a vo farbe, ešte pred jeho oficiálnym príchodom na trh v roku 2019.
To je dôvod, prečo navštevujete Reason Automotive každý deň, však?
Pripraviť sa! Článok bude dlhý a technický. Ak sa dostanete na koniec, dostanete kompenzáciu…
Spaľovací motor? A tie elektrické?
Budúcnosť je elektrická a s týmto tvrdením súhlasia aj predstavitelia Mazdy. Nesúhlasia však s predpoveďami, podľa ktorých je spaľovací motor „mŕtvy“... včera!
Kľúčovým slovom je tu „budúcnosť“. Kým sa 100 % elektromobil stane novým „normálnym“, prechod na celosvetovú elektrickú mobilitu bude trvať desaťročia. Ďalej bude musieť rásť aj výroba elektriny z obnoviteľných zdrojov, aby prísľub nulových emisií elektromobilov nebol pretvárkou.
Medzitým bude záležať na „starom“ spaľovacom motore, aby bol jednou z hlavných hnacích síl znižovania emisií CO2 v krátkodobom a strednodobom horizonte – bude aj naďalej najbežnejším typom motora v nasledujúcich desaťročiach. A preto ho musíme naďalej zlepšovať. Mazda si vzala za svoje poslanie vyťažiť zo spaľovacieho motora čo najväčšiu možnú efektivitu v snahe o zníženie emisií.
„Oddaní princípu správneho riešenia v správnom čase“, ako hovorí Mazda, vedie značku k neustálemu hľadaniu najlepšieho riešenia – nie takého, ktoré vyzerá najlepšie na papieri, ale takého, ktoré funguje v reálnom svete. . V tomto kontexte vzniká SKYACTIV-X, jeho inovatívny a dokonca revolučný spaľovací motor.
Prečo revolučný?
Jednoducho preto, že SKYACTIV-X je prvý benzínový motor schopný kompresného zapaľovania – rovnako ako dieselové motory... teda skoro ako dieselové motory, ale to už končíme.
Vznetové zapaľovanie - to znamená, že zmes vzduchu a paliva znamená okamžite, bez zapaľovacej sviečky, keď je stlačené piestom - v benzínových motoroch bolo jedným zo „svätých grálov“, o ktoré sa inžinieri usilovali. Je to preto, že kompresné zapaľovanie je vhodnejšie: je oveľa rýchlejší, okamžite spáli všetko palivo v spaľovacej komore, čo vám umožní urobiť viac práce s rovnakým množstvom energie, čo vedie k vyššej účinnosti.
Rýchlejšie spaľovanie tiež umožňuje chudšiu zmes vzduchu a paliva v spaľovacej komore, to znamená, že množstvo vzduchu je oveľa väčšie ako množstvo paliva. Výhody sú ľahko pochopiteľné: spaľovanie prebieha pri nižších teplotách, výsledkom čoho je menej NOx (oxidov dusíka) a dochádza k menšej strate energie počas zahrievania motora.
Problémy
Ale kompresné zapaľovanie v benzíne nie je jednoduché - nie že by to v posledných desaťročiach neskúšali iní stavitelia, ale nikto neprišiel so životaschopným riešením, ktoré by sa dalo komercializovať.Homogeneous Compression Ignition Charging (HCCI), základný koncept kompresného zapaľovania, bol doteraz dosiahnutý len pri nízkych otáčkach motora a pri nízkom zaťažení, takže z praktických dôvodov je iskrové zapaľovanie (zapaľovacia sviečka) stále nevyhnutné. pre vysoké režimy a zaťaženia . Ďalším veľkým problémom je kontrola, kedy dôjde k kompresnému zapáleniu.
Výzvou je teda možnosť harmonického prechodu medzi dvoma typmi zapaľovania, čo prinútilo Mazdu zlepšiť a kontrolovať rôzne faktory, ktoré umožňujú kompresné zapaľovanie benzínu a chudobnej zmesi.
Riešenie
Moment „heuréka“ — alebo je to moment, keď došlo k iskreniu? ba dum tss… — čo umožnilo vyriešiť tieto problémy, sa stalo, keď inžinieri Mazdy spochybnili konvenčnú myšlienku, že spaľovanie pomocou kompresie nevyžaduje zapaľovacie sviečky: „ak je prechod medzi rôznymi režimami spaľovania náročný, je to v prvom rade, naozaj musíme urobiť ten prechod?" Tu leží základ systému SPCCI — Spark-Controlled Compression Ignition.
Inými slovami, aj pri spaľovaní kompresiou Mazda používa zapaľovacie sviečky, umožňujúce plynulý prechod medzi spaľovaním kompresiou a zážihovým spaľovaním. Ale ak použijete zapaľovaciu sviečku, dá sa to stále nazývať kompresné spaľovanie?
Samozrejme! Zapaľovacia sviečka totiž slúži predovšetkým ako riadiaci mechanizmus pri spaľovaní kompresiou. Inými slovami, krása SPCCI je v tom, že využíva metodiku spaľovania naftového motora s metodikou časovania benzínového motora so zapaľovacou sviečkou. Môžeme tlieskať rukami? Môžeme!
Cieľ
Motor bol navrhnutý tak, aby vytváral potrebné teplotné a tlakové podmienky v spaľovacej komore až do bodu, kedy je zmes vzduchu a paliva veľmi chudobná, 37:1, asi 2,5-krát viac ako v bežnom benzínovom motore. — zostať na pokraji vznietenia v hornej úvrati. Ale je to iskra zo zapaľovacej sviečky, ktorá spúšťa proces.
To znamená malú, bohatšiu zmes vzduch/palivo (29:1), vstreknutú v neskoršej fáze, čo vedie k vzniku ohnivej gule. To ďalej zvyšuje tlak a teplotu v spaľovacej komore, takže chudobná zmes, už blízko bodu, kedy je pripravená na výbuch, neodolá a takmer okamžite sa vznieti.
Toto ovládanie zapaľovania ma privádza do rozpakov. Mazda to dokáže pri viac ako 5000 otáčkach za minútu a ja nemôžem najskôr ani zapáliť gril...
Riešenie, ktoré sa teraz zdá byť také samozrejmé, no vyžadovalo si nové „triky“:
- palivo sa musí vstreknúť v dvoch rôznych časoch, jeden pre chudobnú zmes, ktorá bude stlačená a druhý pre mierne bohatšiu zmes, ktorá sa zapáli zapaľovacou sviečkou.
- systém vstrekovania paliva musí mať super vysoký tlak, aby sa umožnilo rýchle odparovanie a atomizácia paliva, jeho okamžité rozptýlenie vo valci, čím sa minimalizuje čas kompresie
- všetky valce majú snímač tlaku, ktorý neustále monitoruje vyššie uvedené ovládacie prvky a v reálnom čase kompenzuje akékoľvek odchýlky od zamýšľaných účinkov.
- použitie kompresora – je základnou zložkou na udržanie vysokej kompresie, pretože SKYACTIV-X využíva Millerov cyklus, ktorý znižuje kompresiu a umožňuje tak požadovanú chudú zmes. Extra výkon a krútiaci moment sú vítaným dôsledkom.
Zadná časť
Výhody
Systém SPCCI umožňuje rozšírenie spaľovania kompresiou v oveľa širšom rozsahu režimov, a preto vyššiu efektivitu pri viacerých scenároch použitia. V porovnaní s aktuálnym SKYACTIV-G zn sľubuje nižšiu spotrebu medzi 20 až 30 % v závislosti od používania . Značka hovorí, že SKYACTIV-X sa dokonca dokáže vyrovnať a dokonca prekročiť spotrebu paliva vlastného dieselového motora SKYACTIV-D.
Kompresor umožňuje vyšší sací tlak, čím zabezpečuje lepší výkon motora a odozvu. Väčšia účinnosť v širšom spektre otáčok tiež umožňuje beh vo vyšších otáčkach, kde je k dispozícii väčší výkon a odozva motora je lepšia.
Napriek zložitosti operácie umožnilo neustále používanie sviečky jednoduchší dizajn – nie je potrebné žiadne variabilné rozloženie ani variabilná miera stláčania – a lepšie, tento motor beží na benzín 95 , pretože menej oktánového čísla je lepšie pre kompresné zapaľovanie.
Konečne za volantom
Text je už veľmi dlhý, ale je potrebný. Je dôležité pochopiť, prečo ten „hukot“ okolo tohto motora – je to skutočne pozoruhodný pokrok, pokiaľ ide o spaľovacie motory. Na overenie všetkých tvrdení Mazdy o ňom si budeme musieť počkať do roku 2019, ale vzhľadom na to, čo bolo sľúbené a demonštrované so SKYACTIV-G, sú vysoké očakávania, že SKYACTIV-X splní všetko, čo sľubuje.
Našťastie sme už mali príležitosť na skorý test. Počítalo sa s dynamickým kontaktom s prototypmi vybavenými SKYACTIV-X, ukrytými pod známou karosériou Mazdy3, aj keď so známou Mazdou3 to malo len málo alebo vôbec nič spoločné – aj základná architektúra pod karosériou je teraz druhej generácie.
SKYACTIV je tiež synonymom pre nové riešenia platformy/štruktúry/karosérie. Táto nová generácia sľubuje vyššiu torznú tuhosť, nižšiu úroveň hluku, vibrácií a drsnosti (NVH - hluk, vibrácie a drsnosť) a dokonca boli vyvinuté nové sedadlá, ktoré sľubujú prirodzenejšie držanie tela, čo umožní vyššiu úroveň pohodlia.
Jazdili sme v dvoch verziách prototypov — jednu s manuálnou prevodovkou a druhú s automatickou prevodovkou, obe so šiestimi rýchlosťami — a dokonca sme mohli porovnať rozdiel so súčasnou Mazdou3 2.0 s výkonom 165 k s manuálnou prevodovkou, aby sme lepšie rozpoznali rozdiely. Našťastie to bolo prvé auto, na ktorom som jazdil, čo mi umožnilo skontrolovať dobrý motor/skriňa (manuál).
Rozdiel medzi SKYACTIV-X (motor budúcnosti) a SKYACTIV-G (motor dneška) nemôže byť jasnejší. Nový motor Mazdy je oveľa energickejší bez ohľadu na rozsah otáčok – dostupný dodatočný krútiaci moment je celkom zrejmý. Rovnako ako „G“, aj „X“ je jednotka s objemom 2,0 litra, ale so šťavnatejšími číslami. Mazda mieri na výkon okolo 190 koní - ktoré sú viditeľné a dobre, na ceste.
Prekvapil svojou odozvou už od najnižších režimov, no najlepšia poklona, ktorú môžete motoru zložiť, je, že napriek tomu, že ide o jednotku vo vývoji, už teraz presviedča viac ako mnohé motory na trhu.
Obavy, že keďže tam je vznetové zapaľovanie ako Diesel, prinesie niektoré vlastnosti tohto typu motora, ako je väčšia zotrvačnosť, krátky rozsah použitia, či dokonca zvuk, boli úplne neopodstatnené. Ak je toto budúcnosť spaľovacích motorov, do toho!
Interiér prototypu – jednoznačne interiér automobilu vo vývoji – bol vybavený obrazovkou umiestnenou nad stredovou konzolou s tromi očíslovanými kruhmi. Tieto zhasli alebo sa rozsvietili v závislosti od typu zapálenia alebo zmesi, ku ktorej došlo:
- 1 — iskrové zapaľovanie
- 2 — kompresné zapaľovanie
- 3 — chudobnejšia zmes vzduchu a paliva, kde sa dosiahne maximálna účinnosť
"Malé" motory pre Portugalsko?
Neprimerané portugalské zdanenie urobí z tohto motora okrajovú voľbu. Kapacita 2,0 litra je ideálna z niekoľkých dôvodov, v neposlednom rade preto, že ide o dobre akceptovanú kapacitu na väčšine svetových trhov. Inžinieri zodpovední za SKYACTIV-X spomenuli, že sú možné aj iné objemy, no zatiaľ nie je v pláne značky vyvíjať motory s objemom pod 2,0 litra.
Rôznorodosť situácií, v ktorých došlo k vznieteniu kompresiou – v podstate len prepnutie na zážihové zapaľovanie, pri skúmaní vyšších otáčok motora alebo keď sme stlačili plyn – bola pôsobivá.
Pokiaľ ide o režim 3, jednoznačne si vyžadoval kontrolovanejšiu jazdu, najmä s manuálnou prevodovkou, kde sa ukázalo, že je ťažké – alebo nedostatok citlivosti v pravej nohe – aby sa to objavilo na obrazovke. Bankomat – škálovanie pre severoamerický trh –, aj keď menej príjemné na používanie, sa ukázalo ako oveľa jednoduchšie „rozsvietiť“ kruh číslo 3.
Spotreby? Nevieme!
Pýtal som sa, ale nikto neprišiel s konkrétnymi číslami. Palubný počítač bol “strategicky” oblepený lepiacou páskou, a tak sa zatiaľ môžeme spoliehať len na vyjadrenia značky.Posledná poznámka pre prototypy, ktoré už boli súčasťou novej architektúry – pevnejšie a umožňujúce vyššiu úroveň zdokonalenia interiéru. Je dôležité nezabudnúť, že to boli vývojové prototypy, takže bolo prekvapujúce, že boli prepracovanejšie a odhlučnené ako súčasná sériová Mazda3 — sľubuje budúcu generáciu…
Nová Mazda3 bude prvým SKYACTIV-X
S najväčšou pravdepodobnosťou bude Mazda3 prvým modelom, ktorý dostane inovatívny SKYACTIV-X, takže až niekedy v roku 2019 budeme môcť skutočne vidieť nárast účinnosti motora.
Pokiaľ ide o dizajn, Kevin Rice, vedúci európskeho dizajnérskeho centra Mazda, nám povedal, že celkový vzhľad konceptu Kai sa dá vyrobiť, čo znamená, že nie je príliš ďaleko od konečnej verzie budúcej Mazdy3 – zabudnite, že ide o mega kolesá, mini- spätné zrkadlá alebo exponovaná optika…
85-90% dizajnových riešení Kai Concept by mohlo ísť do výroby.
Dostali ste sa na koniec článku... konečne!
Sľub je splatný, povedal už Rui Veloso. Takže tu je istý druh kompenzácie. Epická kamehameha pripomínajúca udalosti vo vnútri spaľovacích komôr motora SKYACTIV-X.