У той час, коли практично вся індустрія, здається, сповнена рішучості обмежити двигун внутрішнього згоряння лише підручниками з історії, Mazda йде… проти зерна! із задоволенням.
Це не перший раз, коли Mazda робила це, і востаннє це було правильно. Чи повториться те саме? Японці так вірять.
Рішення продовжити ставку на двигуни внутрішнього згоряння було оголошено минулого року завдяки новому поколінню двигунів SKYACTIV-X. І ми мали можливість випробувати цей новий двигун SKYACTIV-X, живий і кольоровий, до його офіційного появи на ринку в 2019 році.
Тому ви щодня відвідуєте Reason Automotive, чи не так?
Готуйся! Стаття буде довгою і технічною. Якщо ви досягнете кінця, ви отримаєте компенсацію…
Двигун внутрішнього згоряння? А електричні?
Майбутнє електричне, і представники Mazda також погоджуються з цим твердженням. Але вони не погоджуються з прогнозами, які дають двигун внутрішнього згоряння як «мертвий»… вчора!
Ключове слово тут – «майбутнє». Поки 100% електромобіль не стане новим «нормальним», перехід до всесвітньої електромобільності займе десятиліття. Крім того, виробництво електроенергії з відновлюваних джерел також має зростати, так що обіцянка нульових викидів від електромобілів не є фальшивою.
Між тим, «старий» двигун внутрішнього згоряння буде одним із головних чинників скорочення викидів CO2 у короткостроковій та середньостроковій перспективі — він і надалі залишатиметься найпоширенішим типом двигуна протягом наступних десятиліть. І тому ми повинні продовжувати його вдосконалювати. Mazda взяла на себе місію отримати якомога більше ефективності від двигуна внутрішнього згоряння, прагнучи знизити викиди.
«Відданість принципу правильного рішення в потрібний час», як каже Mazda, веде бренд у постійному пошуку найкращого рішення — не того, яке найкраще виглядає на папері, а того, яке працює в реальному світі. . Саме в цьому контексті виникає SKYACTIV-X, його інноваційний і навіть революційний двигун внутрішнього згоряння.
Чому революційний?
Просто тому, що SKYACTIV-X є першим бензиновим двигуном, здатним до спалаху від стиснення — так само, як дизельні двигуни... ну, майже як дизельні двигуни, але ми погані.
Займання від стиснення — тобто суміш повітря і палива означає миттєве, без свічки запалювання, коли стискається поршнем — у бензинових двигунах було одним із «святого Грааля», якого переслідували інженери. Це тому, що спалах від компресії є більш бажаним: це набагато швидше, миттєво спалюючи все паливо в камері згоряння, що дозволяє виконувати більше роботи з такою ж кількістю енергії, що призводить до підвищення ефективності.
Швидше згоряння також забезпечує більш бідну суміш повітря/палива в камері згоряння, тобто кількість повітря, набагато більшу, ніж кількість палива. Переваги легко зрозуміти: згоряння відбувається при більш низьких температурах, в результаті чого виділяється менше NOx (оксидів азоту), а під час прогріву двигуна витрачається менше енергії.
Проблеми
Але запалювання від компресії в бензині не є легким — не те, що його не пробували інші виробники в останні десятиліття, але жоден з них не придумав життєздатного рішення, яке можна було б комерціалізувати.Однорідна зарядка з компресійним запалюванням (HCCI), основна концепція запалювання від стиснення, досі була досягнута лише при низьких оборотах двигуна і при низькому навантаженні, тому з практичних міркувань іскрове запалювання (свічка) все ще необхідне для високих режимів і навантажень. . Інша велика проблема контроль, коли відбувається запалювання від компресії.
Таким чином, проблема полягає в тому, щоб мати можливість гармонійно переключатися між двома типами запалювання, що змусило Mazda покращувати й контролювати різні фактори, які дозволяють запалювання від стиснення бензину та бідної суміші.
Рішення
Момент «еврики» — чи це момент, коли спалахнула іскра? ba dum tss… — що дозволило вирішити ці проблеми, сталося, коли інженери Mazda поставили під сумнів загальноприйняту ідею про те, що для згоряння шляхом стиснення не потрібні свічки запалювання: «якщо перехід між різними режимами згоряння утруднений, чи це, перш за все, чи дійсно нам потрібно зробити цей перехід?» Тут лежить основа системи SPCCI — запалювання від стиснення, керованого SPark.
Іншими словами, навіть для згоряння за допомогою стиснення, Mazda використовує свічки запалювання, що забезпечує плавний перехід між згорянням за допомогою стиснення та спалюванням іскри. Але якщо ви використовуєте свічку запалювання, чи можна це ще назвати компресійним згорянням?
Звичайно! Це пояснюється тим, що свічка запалювання служить, перш за все, керуючим механізмом, коли відбувається горіння шляхом стиснення. Іншими словами, принадою SPCCI є те, що він використовує методологію згоряння дизельного двигуна з методологією газорозподілу бензинового двигуна зі свічкою запалювання. Можемо плескати в долоні? Ми можемо!
Мета
Двигун був сконструйований таким чином, щоб створити необхідні умови температури і тиску в камері згоряння, до точки, коли повітряно-паливна суміш — дуже бідна, 37:1, приблизно в 2,5 рази більше, ніж у двигуні звичайного бензину. — залишатися на межі займання у верхній мертвій точці. Але саме іскра від свічки запалювання запускає процес.
Це означає невелику, багатшу повітряно-паливну суміш (29:1), яка впорскується на пізній стадії, що призводить до вогняної кулі. Це ще більше збільшує тиск і температуру в камері згоряння, так що бідна суміш, вже близько до точки, де вона готова до детонації, не чинить опір і майже миттєво спалахує.
Цей контроль запалювання мене бентежить. Mazda здатна робити це на оборотах понад 5000 об/хв, і я спочатку навіть не можу розпалити барбекю…
Рішення, яке зараз здається таким очевидним, але вимагає нових «трюків»:
- паливо потрібно впорскувати в два різні моменти часу, один для пісної суміші, яка буде стискатися, а інший для трохи більш насиченої суміші, яка буде запалюватися від свічки запалювання.
- система впорскування палива повинна мати надвисокий тиск, щоб забезпечити швидке випаровування та розпилення палива, негайно розподіляючи його по всьому циліндру, мінімізуючи час стиснення
- всі циліндри мають датчик тиску, який постійно контролює вищезгадані елементи керування, компенсуючи в реальному часі будь-які відхилення від запланованих ефектів.
- Використання компресора — це важливий інгредієнт для підтримки високого стиснення, оскільки SKYACTIV-X використовує цикл Міллера, який знижує компресію, забезпечуючи бажану пісну суміш. Додаткова потужність і крутний момент є бажаним наслідком.
Задня частина
Переваги
Система SPCCI дозволяє розширити згоряння шляхом стиснення в набагато ширшому діапазоні режимів, отже, більша ефективність у більшій кількості сценаріїв використання. У порівнянні з нинішнім SKYACTIV-G, бренд обіцяє зниження споживання на 20-30% залежно від використання . Бренд стверджує, що SKYACTIV-X може навіть перевищувати економію палива власного дизельного двигуна SKYACTIV-D.
Компресор забезпечує більш високий впускний тиск, забезпечуючи кращу продуктивність і чутливість двигуна. Більша ефективність у більш широкому діапазоні оборотів також дозволяє вам працювати на більш високих оборотах, де є більше доступної потужності та краща реакція двигуна.
Незважаючи на складність операції, постійне використання свічки, що цікаво, дозволило зробити більш просту конструкцію — не потрібно змінного розподілу або змінної швидкості стиснення — і краще, цей двигун працює на бензині 95 , оскільки менше октанове краще для запалювання від стиснення.
Нарешті за кермом
Текст уже дуже довгий, але він потрібен. Важливо розуміти, чому весь «гудіння» навколо цього двигуна — це дійсно чудовий прогрес, коли справа доходить до двигунів внутрішнього згоряння. Нам доведеться почекати до 2019 року, щоб перевірити всі заяви Mazda щодо цього, але враховуючи те, що було обіцяно і продемонстровано за допомогою SKYACTIV-G, очікуються великі очікування від SKYACTIV-X, щоб виконати все, що він обіцяє зробити.
На щастя, ми вже мали можливість провести раннє тестування. Передбачався динамічний контакт із прототипами, оснащеними SKYACTIV-X, прихованим під знайомим кузовом Mazda3, хоча він мало пов’язаний зі знайомою Mazda3 або взагалі не мав нічого спільного — також базова архітектура під кузовом тепер є другим поколінням.
SKYACTIV також є синонімом нових рішень платформи/структури/кузова. Це нове покоління обіцяє більшу жорсткість на скручування, нижчий рівень шуму, вібрації та різкості (NVH - шум, вібрація та різкість), і навіть були розроблені нові сидіння, які обіцяють більш природну позу, що забезпечить більший рівень комфорту.
Ми їздили на двох версіях прототипів — одна з механічною коробкою передач, інша з автоматичною коробкою передач, обидві з шістьма швидкостями — і ми навіть змогли порівняти різницю з поточною 165-сильною Mazda3 2.0 з механічною коробкою передач, щоб краще розпізнати відмінності. На щастя, це була перша машина, на якій я керував, що дозволило мені перевірити хороший набір двигуна/коробки (ручна).
Різниця між SKYACTIV-X (двигун майбутнього) і SKYACTIV-G (двигун сьогодення) не може бути більш чіткою. Новий двигун Mazda набагато енергійніший незалежно від діапазону обертів — доступний додатковий крутний момент досить очевидний. Як і «G», «X» — це 2,0-літровий агрегат, але з більш соковитими номерами. Mazda розраховує на потужність близько 190 к.с — що помітно, і добре, на дорозі.
Він здивований своєю швидкістю реагування від найнижчих режимів, але найкращим компліментом, який ви можете зробити двигуну, є те, що, незважаючи на те, що він знаходиться в розробці, він уже переконує більше, ніж багато двигунів на ринку.
Побоювання про те, що спалах від стиснення, як у дизеля, принесе деякі характеристики цього типу двигуна, такі як більша інерція, короткий діапазон використання або навіть звук, були абсолютно безпідставними. Якщо це майбутнє двигунів внутрішнього згоряння, давай!
Інтер’єр прототипу — явно інтер’єр автомобіля, що розробляється — мав екран, розташований над центральною консоллю з трьома пронумерованими колами. Вони вимикалися або вмикалися, залежно від типу займання або суміші, що сталася:
- 1 — іскрове запалювання
- 2 — запалювання від стиснення
- 3 — більш бідна повітряно-паливна суміш, де досягається максимальна ефективність
«Малі» двигуни для Португалії?
Аберантне португальське оподаткування зробить цей двигун маргінальним вибором. Ємність 2,0 літра ідеальна з кількох причин, не в останню чергу тому, що вона добре прийнята на більшості світових ринків. Інженери, відповідальні за SKYACTIV-X, зазначили, що можливі й інші потужності, але поки що в планах бренду не входить розробка двигунів об’ємом менше 2,0 літрів.
Різноманітність ситуацій, коли відбувалося запалювання від стиснення — майже просто перемикання на іскрове запалювання, під час дослідження вищих обертів двигуна або коли ми натискали дросель — було вражаючим.
Що стосується режиму 3, то він явно вимагав більш контрольованого водіння, особливо з механічною коробкою передач, де виявилося складним — або відсутність чутливості правої ноги — для його появи на екрані. Банкомат — масштабування для північноамериканського ринку — хоча і менш приємний у використанні, виявився набагато легше «засвітити» коло №3.
Споживання? Ми не знаємо!
Я питав, але конкретних цифр ніхто не назвав. Бортовий комп'ютер був «стратегічно» обклеєний скотчем, тому поки що ми можемо покладатися лише на заяву бренду.Остання примітка щодо прототипів, які вже були частиною нової архітектури — більш жорсткі та забезпечують більший рівень витонченості інтер’єру. Важливо не забувати, що це були прототипи розробки, тому було дивно, що вони були більш вишуканими та звукоізоляційними, ніж поточна серійна Mazda3 — наступне покоління обіцяє…
Нова Mazda3 стане першим SKYACTIV-X
Швидше за все, Mazda3 стане першою моделлю, яка отримає інноваційний SKYACTIV-X, тому лише десь у 2019 році ми дійсно зможемо побачити підвищення ефективності двигуна.
Що стосується дизайну, Кевін Райс, керівник європейського центру дизайну Mazda, сказав нам, що загальний вигляд Kai Concept можна створити, тобто він не дуже далекий від остаточної версії майбутньої Mazda3 — забудьте, що це мега-колеса, міні- дзеркала заднього виду або відкрита оптика...
85-90% дизайнерських рішень Kai Concept можуть бути запущені у виробництво.
Ви дійшли до кінця статті… нарешті!
Обіцянка виконана, вже сказав Руй Велозу. Тож тут своєрідна компенсація. Епічна камехамеха, яка нагадує події всередині камер згоряння двигуна SKYACTIV-X.