สกายแอคทีฟ-เอ็กซ์ เราได้ทดสอบเครื่องยนต์สันดาปแห่งอนาคตแล้ว

ในช่วงเวลาที่แทบทั้งอุตสาหกรรมดูเหมือนจะมุ่งมั่นที่จะจำกัดเครื่องยนต์สันดาปภายในไว้ในหนังสือประวัติศาสตร์ มาสด้าก็... ต่อต้านเมล็ดพืช! ด้วยความยินดี

นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่ Mazda ทำได้ และเป็นครั้งสุดท้ายที่มันถูกต้อง สิ่งเดียวกันจะเกิดขึ้นอีกหรือไม่? คนญี่ปุ่นเชื่ออย่างนั้น

การตัดสินใจเดิมพันเครื่องยนต์สันดาปต่อไปได้ประกาศเมื่อปีที่แล้วผ่านเครื่องยนต์ SKYACTIV-X รุ่นใหม่ และเรามีโอกาสได้สัมผัสเครื่องยนต์ SKYACTIV-X ใหม่นี้ ทั้งแบบจริงและแบบสี ก่อนออกสู่ตลาดอย่างเป็นทางการในปี 2019

นั่นเป็นสาเหตุว่าทำไมคุณถึงมาที่ Reason Automotive ทุกวันใช่ไหม

เตรียมพร้อม! บทความจะยาวและเป็นเทคนิค ถ้าถึงเส้นชัยจะได้ค่าชดเชย...

เครื่องยนต์สันดาป? แล้วพวกไฟฟ้าล่ะ?

อนาคตคือไฟฟ้า และเจ้าหน้าที่ของ Mazda ก็เห็นด้วยกับคำกล่าวนั้นเช่นกัน แต่พวกเขาไม่เห็นด้วยกับคำทำนายที่ทำให้เครื่องยนต์สันดาป "ตาย"... เมื่อวาน!

คำสำคัญที่นี่คือ "อนาคต" จนกว่ารถยนต์ไฟฟ้า 100% จะเป็น "ปกติ" ใหม่ การเปลี่ยนผ่านไปสู่การขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าทั่วโลกจะใช้เวลาหลายทศวรรษนอกจากนี้ การผลิตไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนยังต้องเติบโตขึ้นด้วย ดังนั้นคำมั่นสัญญาที่จะปล่อยมลพิษเป็นศูนย์จากรถยนต์ไฟฟ้าจึงไม่ใช่เรื่องหลอกลวง

ในขณะเดียวกัน ก็ขึ้นอยู่กับเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ "เก่า" ในการเป็นหนึ่งในตัวขับเคลื่อนหลักในการลดการปล่อย CO2 ในระยะสั้นและระยะกลาง โดยจะยังคงเป็นเครื่องยนต์ประเภทที่พบได้ทั่วไปในอีกหลายทศวรรษข้างหน้า และนั่นคือเหตุผลที่เราต้องปรับปรุงมันต่อไป Mazda ดำเนินภารกิจในการดึงประสิทธิภาพเครื่องยนต์สันดาปออกมาให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อลดการปล่อยมลพิษ

“ยึดมั่นในหลักการของการแก้ปัญหาที่ถูกต้องในเวลาที่เหมาะสม” อย่างที่ Mazda ได้กล่าวไว้ ขับเคลื่อนแบรนด์ให้ค้นหาโซลูชันที่ดีที่สุดอย่างต่อเนื่อง ไม่ใช่แบบที่ดูดีที่สุดบนกระดาษ แต่เป็นโซลูชันที่ใช้งานได้จริง . ในบริบทนี้เองที่ SKYACTIV-X ถือกำเนิดขึ้น ซึ่งเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในที่เป็นนวัตกรรมใหม่และปฏิวัติวงการ

ทำไมต้องปฏิวัติ?

เพียงเพราะว่า SKYACTIV-X เป็นเครื่องยนต์เบนซินรุ่นแรกที่สามารถจุดระเบิดด้วยการอัดได้ เช่นเดียวกับเครื่องยนต์ดีเซล… เกือบจะเหมือนกับเครื่องยนต์ดีเซล แต่เราเลิกใช้แล้ว

การจุดระเบิดด้วยการอัด กล่าวคือ ส่วนผสมของอากาศ/เชื้อเพลิงหมายถึงทันทีโดยไม่ต้องใช้หัวเทียน เมื่อบีบอัดด้วยลูกสูบ ในเครื่องยนต์เบนซินถือเป็น "จอกศักดิ์สิทธิ์" อย่างหนึ่งที่วิศวกรไล่ตาม นี่เป็นเพราะการจุดระเบิดด้วยการอัดเป็นที่ต้องการมากกว่า: มันเร็วกว่ามาก เผาผลาญเชื้อเพลิงทั้งหมดในห้องเผาไหม้ทันที ช่วยให้คุณทำงานมากขึ้นโดยใช้พลังงานเท่าเดิม ส่งผลให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น

การเผาไหม้ที่เร็วขึ้นยังช่วยให้อากาศ/เชื้อเพลิงผสมในห้องเผาไหม้น้อยลงนั่นคือปริมาณอากาศที่มากกว่าเชื้อเพลิง ข้อดีที่เข้าใจได้ง่ายคือ การเผาไหม้เกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่า ส่งผลให้ NOx (ไนโตรเจนออกไซด์) น้อยลง และมีพลังงานสิ้นเปลืองน้อยลงในระหว่างการอุ่นเครื่องเครื่องยนต์

ปัญหา

แต่การจุดระเบิดด้วยการอัดในน้ำมันเบนซินนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย ไม่ใช่เพราะว่าผู้สร้างรายอื่นยังไม่เคยทดลองใช้งานในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา แต่ยังไม่มีใครคิดหาวิธีแก้ไขปัญหาที่สามารถนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้

การจุดระเบิดด้วยแรงอัดที่เป็นเนื้อเดียวกัน (HCCI) ซึ่งเป็นแนวคิดพื้นฐานของการจุดระเบิดด้วยการอัดนั้นทำได้ที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์ต่ำและโหลดต่ำเท่านั้น ดังนั้น ด้วยเหตุผลในทางปฏิบัติ การจุดระเบิดด้วยประกายไฟ (หัวเทียน) จึงยังคงมีความจำเป็นสำหรับระบบการทำงานและโหลดที่สูง . ปัญหาใหญ่อีกอย่างคือควบคุมเมื่อเกิดการจุดระเบิดด้วยการอัด.

ความท้าทายคือเพื่อให้สามารถเปลี่ยนระหว่างการจุดระเบิดทั้งสองประเภทได้อย่างกลมกลืน ซึ่งทำให้มาสด้าต้องปรับปรุงและควบคุมปัจจัยต่างๆ ที่ยอมให้น้ำมันเบนซินและการจุดระเบิดด้วยการอัดแบบอัดส่วนผสมแบบลีน

การแก้ไขปัญหา

ช่วงเวลา "ยูเรก้า" - หรือเป็นช่วงเวลาที่เกิดประกายไฟ? ba dum tss… — ซึ่งทำให้สามารถแก้ปัญหาเหล่านี้ได้ เกิดขึ้นเมื่อวิศวกรของ Mazda ท้าทายแนวคิดเดิมๆ ที่ว่าการเผาไหม้ด้วยการบีบอัดไม่จำเป็นต้องใช้หัวเทียน: “ถ้าการเปลี่ยนผ่านระหว่างโหมดการเผาไหม้ที่แตกต่างกันทำได้ยาก ก่อนอื่นเลย เราจำเป็นต้องทำการเปลี่ยนแปลงนั้นจริง ๆ หรือไม่” ในที่นี้เป็นรากฐานของระบบ SPCCI — การจุดระเบิดด้วยแรงอัดที่ควบคุมโดย SPark

กล่าวอีกนัยหนึ่ง แม้กระทั่งสำหรับการเผาไหม้โดยการอัด มาสด้ายังใช้หัวเทียน ช่วยให้การเปลี่ยนแปลงระหว่างการเผาไหม้เป็นไปอย่างราบรื่นโดยการอัดและการเผาไหม้ด้วยประกายไฟ แต่ถ้าใช้หัวเทียนยังเรียกว่าสันดาปแบบอัด?

แน่นอน! เนื่องจากหัวเทียนทำหน้าที่เป็นกลไกควบคุมเมื่อเกิดการเผาไหม้โดยการบีบอัด กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความงามของ SPCCI คือการใช้วิธีการเผาไหม้ของเครื่องยนต์ดีเซลที่มีวิธีการกำหนดเวลาของเครื่องยนต์เบนซินที่มีหัวเทียน เราปรบมือได้ไหม? เราทำได้!

เป้าหมาย

เครื่องยนต์ได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างสภาวะที่จำเป็นของอุณหภูมิและความดันในห้องเผาไหม้ จนถึงจุดที่ส่วนผสมของอากาศ/เชื้อเพลิง มีความบางมาก 37:1 มากกว่าเครื่องยนต์เบนซินทั่วไปประมาณ 2.5 เท่า — อยู่บนหมิ่นจุดระเบิดที่ศูนย์ตายบน แต่มันเป็นประกายไฟจากหัวเทียนที่เริ่มกระบวนการ

นี่หมายถึงส่วนผสมของอากาศ/เชื้อเพลิงที่มีขนาดเล็กและสมบูรณ์ยิ่งขึ้น (29:1) ซึ่งถูกฉีดเข้าไปในระยะต่อมา ซึ่งทำให้เกิดลูกไฟ สิ่งนี้จะเพิ่มแรงดันและอุณหภูมิในห้องเผาไหม้ เพื่อให้ส่วนผสมแบบลีนซึ่งใกล้ถึงจุดที่พร้อมที่จะระเบิดแล้ว ไม่ต้านทานและติดไฟเกือบจะในทันที

การควบคุมการจุดระเบิดนี้ทำให้ฉันอาย มาสด้าสามารถทำได้ที่มากกว่า 5,000 รอบต่อนาที และฉันไม่สามารถแม้แต่จุดบาร์บีคิวในตอนแรก...

A post shared by Razão Automóvel (@razaoautomovel) on Feb 23, 2018 at 11:27am PST

วิธีแก้ปัญหาที่ดูเหมือนชัดเจนในตอนนี้ แต่จำเป็นต้องมี "ลูกเล่น" ใหม่:

• ต้องฉีดเชื้อเพลิงสองครั้งที่แตกต่างกัน ครั้งแรกสำหรับส่วนผสมแบบลีนที่จะถูกบีบอัด และอีกแบบสำหรับส่วนผสมที่เข้มข้นกว่าเล็กน้อยที่หัวเทียนจะจุดไฟ
• ระบบฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงต้องมีแรงดันสูงเป็นพิเศษเพื่อให้เกิดการระเหยอย่างรวดเร็วและทำให้เป็นละอองของเชื้อเพลิง กระจายไปทั่วทั้งกระบอกสูบทันที ช่วยลดเวลาการอัด
• กระบอกสูบทั้งหมดมีเซ็นเซอร์ความดัน ซึ่งจะคอยตรวจสอบการควบคุมดังกล่าวอย่างต่อเนื่อง ชดเชยตามเวลาจริง สำหรับการเบี่ยงเบนใด ๆ จากผลกระทบที่ตั้งใจไว้
• การใช้คอมเพรสเซอร์ — เป็นส่วนประกอบสำคัญในการรักษากำลังอัดให้สูง เนื่องจาก SKYACTIV-X ใช้วงจร Miller ซึ่งลดการบีบอัดลง ทำให้ได้ส่วนผสมแบบลีนที่ต้องการ กำลังและแรงบิดที่เพิ่มขึ้นเป็นผลที่ตามมาที่น่ายินดี

ส่วนหลัง

ประโยชน์

ระบบ SPCCI ช่วยให้สามารถขยายการเผาไหม้โดยการบีบอัดในระบอบการปกครองที่กว้างกว่ามาก ดังนั้นประสิทธิภาพมากขึ้นในสถานการณ์การใช้งานที่มากขึ้น เมื่อเทียบกับ SKYACTIV-G ปัจจุบันแบรนด์สัญญาว่าการบริโภคที่ต่ำกว่าระหว่าง 20 ถึง 30% ขึ้นอยู่กับการใช้งาน . แบรนด์กล่าวว่า SKYACTIV-X สามารถจับคู่และแม้กระทั่งการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ดีเซล SKYACTIV-D ของตัวเอง

คอมเพรสเซอร์ช่วยให้แรงดันไอดีสูงขึ้น ทำให้มั่นใจถึงสมรรถนะและการตอบสนองของเครื่องยนต์ที่ดีขึ้น ประสิทธิภาพที่มากขึ้นในช่วงรอบที่กว้างกว่ายังช่วยให้คุณวิ่งด้วยรอบที่สูงกว่า ซึ่งมีกำลังมากกว่าและการตอบสนองของเครื่องยนต์ก็เหนือกว่า

แม้จะมีความซับซ้อนของการดำเนินการ แต่การใช้เทียนอย่างต่อเนื่องทำให้การออกแบบที่เรียบง่ายขึ้นได้ น่าสนใจ ไม่จำเป็นต้องมีการกระจายตัวแปรหรืออัตราการบีบอัดตัวแปร และดีกว่าเครื่องยนต์นี้ทำงานด้วยน้ำมันเบนซิน 95เนื่องจากออกเทนที่น้อยกว่าจะดีกว่าสำหรับการจุดระเบิดด้วยการอัด

สุดท้ายหลังพวงมาลัย

ข้อความยาวมากแล้ว แต่จำเป็น สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าทำไม "เสียงฉวัดเฉวียน" รอบ ๆ เครื่องยนต์นี้จึงเป็นสิ่งสำคัญ — เป็นความก้าวหน้าที่น่าทึ่งจริงๆ เมื่อพูดถึงเครื่องยนต์สันดาป เราจะต้องรอจนถึงปี 2019 เพื่อยืนยันข้อเรียกร้องของ Mazda ทั้งหมดเกี่ยวกับเรื่องนี้ แต่เมื่อพิจารณาถึงสิ่งที่ได้รับสัญญาและแสดงให้เห็นกับ SKYACTIV-G แล้ว SKYACTIV-X ก็คาดหวังไว้สูงว่าจะส่งมอบทุกสิ่งที่สัญญาจะทำได้

โชคดีที่เรามีโอกาสทดสอบก่อนกำหนดแล้ว การสัมผัสแบบไดนามิกกับต้นแบบที่ติดตั้ง SKYACTIV-X ซึ่งซ่อนอยู่ภายใต้ตัวถัง Mazda3 ที่คุ้นเคยนั้นถูกคาดการณ์ไว้ แม้ว่าจะไม่ค่อยมีอะไรเกี่ยวข้องกับ Mazda3 ที่คุ้นเคยหรือแทบไม่มีเลยก็ตาม แต่สถาปัตยกรรมพื้นฐานภายใต้ตัวถังนั้นตอนนี้ก็เป็นรุ่นที่สองแล้ว

สกายแอคทีฟยังมีความหมายเหมือนกันกับโซลูชั่นแพลตฟอร์ม/โครงสร้าง/ตัวถังใหม่ รุ่นใหม่นี้รับประกันความแข็งแกร่งในการบิดที่มากขึ้น ระดับเสียง การสั่นสะเทือนและความกระด้างที่ต่ำลง (NVH - เสียง การสั่นสะเทือน และความกระด้าง) และแม้แต่เบาะนั่งใหม่ก็ได้รับการพัฒนาขึ้น ซึ่งให้คำมั่นว่าจะมีท่าทางที่เป็นธรรมชาติมากขึ้น ซึ่งจะทำให้ระดับความสบายยิ่งขึ้น

เราขับรถต้นแบบสองรุ่น — รุ่นหนึ่งใช้กระปุกเกียร์ธรรมดาและอีกรุ่นใช้กระปุกเกียร์อัตโนมัติ ทั้งคู่มีความเร็วหกระดับ — และเราสามารถเปรียบเทียบความแตกต่างกับ Mazda3 2.0 ที่มีกำลัง 165 แรงม้ารุ่นปัจจุบันที่มีเกียร์ธรรมดาเพื่อให้แยกแยะได้ดีขึ้น ความแตกต่าง โชคดีที่เป็นรถคันแรกที่ฉันขับ ทำให้ฉันสามารถตรวจสอบชุดเครื่องยนต์/กล่อง (เกียร์ธรรมดา) ที่ดีได้

ความแตกต่างระหว่าง SKYACTIV-X (เครื่องยนต์แห่งอนาคต) และ SKYACTIV-G (เครื่องยนต์ในปัจจุบัน) นั้นไม่ชัดเจนนัก เครื่องยนต์ใหม่ของ Mazda มีพละกำลังมากกว่ามากโดยไม่คำนึงถึงช่วงรอบเครื่อง แรงบิดพิเศษที่มีให้นั้นค่อนข้างชัดเจน เช่นเดียวกับ "G" "X" เป็นหน่วย 2.0 ลิตร แต่มีตัวเลขที่น่าสนใจกว่าMazda ตั้งเป้าให้มีพละกำลังประมาณ 190 แรงม้า — ที่เห็นได้ชัดเจนและอยู่บนท้องถนน

มันน่าประหลาดใจกับการตอบสนองของมัน จากระบอบการปกครองที่ต่ำที่สุด แต่คำชมที่ดีที่สุดที่คุณสามารถจ่ายให้กับเครื่องยนต์ ก็คือแม้จะเป็นหน่วยงานที่กำลังพัฒนา แต่ก็โน้มน้าวใจมากกว่าเครื่องยนต์หลายตัวในตลาด

ความกลัวว่าเนื่องจากมีการจุดระเบิดด้วยการอัดแบบเดียวกับดีเซล มันจะทำให้คุณลักษณะบางอย่างของเครื่องยนต์ประเภทนี้ เช่น ความเฉื่อยที่มากขึ้น ระยะการใช้งานสั้น หรือแม้แต่เสียง เป็นสิ่งที่ไม่มีมูลโดยสมบูรณ์ หากนี่คืออนาคตของเครื่องยนต์สันดาป มาเลย!

ภายในของรถต้นแบบ — เห็นได้ชัดว่าเป็นการตกแต่งภายในของรถที่กำลังพัฒนา — มาพร้อมกับหน้าจอที่วางอยู่เหนือคอนโซลกลางที่มีวงกลมสามวง สิ่งเหล่านี้ดับหรือติดขึ้นอยู่กับประเภทของการจุดระเบิดหรือของผสมที่เกิดขึ้น:

• 1 — การจุดประกายไฟ
• 2 — การจุดระเบิดด้วยการอัด
• 3 — ส่วนผสมของอากาศ/เชื้อเพลิงที่บางกว่าซึ่งได้รับประสิทธิภาพสูงสุด

เครื่องยนต์ "เล็ก" สำหรับโปรตุเกส?

การเก็บภาษีจากโปรตุเกสที่ผิดเพี้ยนจะทำให้เครื่องมือนี้เป็นตัวเลือกส่วนเพิ่ม ความจุ 2.0 ลิตรนั้นเหมาะสมที่สุดด้วยเหตุผลหลายประการ ไม่น้อยเพราะเป็นความจุที่เป็นที่ยอมรับในตลาดโลกส่วนใหญ่ วิศวกรที่รับผิดชอบ SKYACTIV-X กล่าวว่าความสามารถอื่นๆ เป็นไปได้ แต่สำหรับตอนนี้ ยังไม่อยู่ในแผนของแบรนด์ที่จะพัฒนาเครื่องยนต์ที่มีความจุต่ำกว่า 2.0 ลิตร

สถานการณ์ต่างๆ ที่เกิดการจุดระเบิดด้วยการอัด — เกือบจะเพียงแค่เปลี่ยนไปใช้การจุดระเบิดด้วยประกายไฟ เมื่อสำรวจความเร็วรอบเครื่องยนต์ที่สูงขึ้นหรือเมื่อเราเหยียบคันเร่งลง — น่าประทับใจมาก

สำหรับโหมด 3 เห็นได้ชัดว่าต้องมีการควบคุมในการขับขี่มากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับกระปุกเกียร์ธรรมดา ซึ่งพิสูจน์แล้วว่ายาก — หรือขาดความไวในการเดินเท้าขวา — เพื่อให้ปรากฏบนหน้าจอ เครื่องถอนเงินอัตโนมัติ — ปรับขนาดสำหรับตลาดอเมริกาเหนือ — แม้ว่าจะไม่ค่อยน่าใช้ แต่ก็กลายเป็นว่าง่ายกว่ามากในการ "สว่าง" วงกลมหมายเลข 3

การบริโภค? พวกเราไม่รู้!

ฉันถามไปแล้ว แต่ไม่มีใครคิดตัวเลขที่เป็นรูปธรรม คอมพิวเตอร์ออนบอร์ดถูกคลุมด้วยเทปกาว "อย่างมีกลยุทธ์" ดังนั้นสำหรับตอนนี้ เราสามารถพึ่งพาคำกล่าวของแบรนด์เท่านั้น

บันทึกสุดท้ายสำหรับต้นแบบที่เป็นส่วนหนึ่งของสถาปัตยกรรมใหม่แล้ว — เข้มงวดมากขึ้นและช่วยให้มีการปรับแต่งภายในในระดับที่สูงขึ้น สิ่งสำคัญคือต้องไม่ลืมว่าสิ่งเหล่านี้คือต้นแบบการพัฒนา ดังนั้นจึงน่าแปลกใจที่สิ่งเหล่านี้ได้รับการขัดเกลาและกันเสียงมากกว่า Mazda3 รุ่นปัจจุบัน - รุ่นต่อไปสัญญา...

Mazda3 ใหม่ จะเป็น SKYACTIV-X . รุ่นแรก

เป็นไปได้มากว่า Mazda3 จะเป็นรุ่นแรกที่ได้รับนวัตกรรม SKYACTIV-X ดังนั้นจึงยังไม่ถึงเวลาในปี 2019 ที่เราจะได้เห็นประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้นจริงๆ

สำหรับการออกแบบ Kevin Rice หัวหน้าศูนย์ออกแบบยุโรปของ Mazda บอกกับเราว่ารูปลักษณ์โดยรวมของ Kai Concept นั้นผลิตออกมาได้ ซึ่งหมายความว่าไม่ไกลจากรุ่นสุดท้ายของ Mazda3 ในอนาคต ลืมไปว่า mega-wheels, mini- กระจกมองหลังหรือเลนส์เปิดประทุน…

85-90% ของโซลูชันการออกแบบของ Kai Concept สามารถนำไปใช้ในการผลิตได้

คุณมาถึงจุดสิ้นสุดของบทความแล้ว… ในที่สุด!

สัญญาครบกำหนด Rui Veloso กล่าวแล้ว นี่คือค่าตอบแทนชนิดหนึ่ง คาเมฮาเมฮาผู้ยิ่งใหญ่ที่ระลึกถึงเหตุการณ์ภายในห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ SKYACTIV-X