Vào thời điểm mà hầu như toàn bộ ngành công nghiệp dường như quyết tâm đưa động cơ đốt trong vào sách lịch sử, Mazda lại đi ngược chiều! Rất vui.
Đây không phải là lần đầu tiên Mazda làm được điều đó và cũng là lần cuối cùng nó đúng. Điều tương tự sẽ xảy ra một lần nữa? Người Nhật tin như vậy.
Quyết định tiếp tục đặt cược vào động cơ đốt trong đã được công bố vào năm ngoái, thông qua thế hệ động cơ SKYACTIV-X mới. Và chúng tôi đã có cơ hội trải nghiệm động cơ SKYACTIV-X mới này, trực tiếp và trong màu sắc, trước khi chính thức có mặt trên thị trường vào năm 2019.
Đó là lý do bạn ghé thăm Reason Automotive mỗi ngày phải không?
Chuẩn bị! Bài viết sẽ dài và mang tính kỹ thuật. Nếu bạn đạt đến cuối cùng, bạn sẽ có một khoản bồi thường…
Động cơ đốt cháy? Và những cái điện?
Tương lai là điện, và các quan chức Mazda cũng đồng ý với nhận định đó. Nhưng họ không đồng ý về những dự đoán cho rằng động cơ đốt trong đã “chết”… ngày hôm qua!
Từ khóa ở đây là "tương lai". Cho đến khi ô tô điện 100% là loại xe “bình thường” mới, quá trình chuyển đổi sang phương tiện di chuyển bằng điện trên toàn thế giới sẽ mất nhiều thập kỷ. Hơn nữa, việc sản xuất điện từ các nguồn tái tạo cũng sẽ phải phát triển, để lời hứa không phát thải khí từ ô tô điện không phải là một điều giả tạo.
Trong khi đó, động cơ đốt trong “cũ” sẽ là một trong những động lực chính giúp giảm lượng khí thải CO2 trong ngắn hạn và trung hạn - nó sẽ tiếp tục là loại động cơ phổ biến nhất trong nhiều thập kỷ tới. Và đó là lý do tại sao chúng ta phải tiếp tục cải thiện nó. Mazda đã thực hiện sứ mệnh của mình là khai thác càng nhiều hiệu quả càng tốt từ động cơ đốt trong để giảm lượng khí thải.
"Cam kết với nguyên tắc giải pháp phù hợp vào đúng thời điểm", như Mazda nói, thúc đẩy thương hiệu không ngừng tìm kiếm giải pháp tốt nhất - không phải giải pháp tốt nhất trên giấy tờ, mà là giải pháp hoạt động trong thế giới thực . Trong bối cảnh đó, SKYACTIV-X ra đời, động cơ đốt trong sáng tạo và thậm chí mang tính cách mạng của nó.
Tại sao cách mạng?
Đơn giản bởi vì SKYACTIV-X là động cơ xăng đầu tiên có khả năng đánh lửa nén - giống như động cơ Diesel… tốt, gần giống như động cơ Diesel, nhưng chúng tôi đã tắt.
Đánh lửa nén - nghĩa là hỗn hợp không khí / nhiên liệu có nghĩa là ngay lập tức, không cần bugi đánh lửa, khi được nén bởi pít-tông - trong động cơ xăng đã là một trong những “chén thánh” được các kỹ sư theo đuổi. Điều này là do đánh lửa nén được mong muốn hơn: nó nhanh hơn nhiều, ngay lập tức đốt cháy tất cả nhiên liệu trong buồng đốt, cho phép bạn làm được nhiều việc hơn với cùng một lượng năng lượng, mang lại hiệu quả cao hơn.
Quá trình đốt cháy nhanh hơn cũng cho phép hỗn hợp không khí / nhiên liệu nhẹ hơn trong buồng đốt, nghĩa là, một lượng không khí lớn hơn nhiều so với lượng nhiên liệu. Những ưu điểm rất dễ hiểu: quá trình đốt cháy diễn ra ở nhiệt độ thấp hơn, tạo ra ít NOx (oxit nitơ) hơn và ít hao phí năng lượng hơn trong quá trình khởi động động cơ.
Vấn đề
Nhưng việc đánh lửa bằng khí nén trong xăng không dễ dàng - không phải là nó đã không được các nhà chế tạo khác thử trong những thập kỷ gần đây, nhưng chưa có giải pháp nào đưa ra được giải pháp khả thi có thể được thương mại hóa.Sạc đánh lửa nén đồng nhất (HCCI), khái niệm cơ bản của đánh lửa nén, cho đến nay mới chỉ đạt được ở tốc độ động cơ thấp và tải thấp, vì vậy, vì những lý do thực tế, đánh lửa bằng tia lửa điện (bugi) vẫn cần thiết cho các chế độ và tải cao. . Vấn đề lớn khác là kiểm soát khi đánh lửa nén xảy ra.
Do đó, thách thức là để có thể chuyển đổi giữa hai kiểu đánh lửa một cách hài hòa, điều này buộc Mazda phải cải tiến và kiểm soát các yếu tố khác nhau cho phép đánh lửa nén hỗn hợp xăng và hỗn hợp nạc.
Giải pháp
Khoảnh khắc “eureka” — hay là khoảnh khắc có một tia lửa? Ba dum tss… - điều có thể giải quyết những vấn đề này, đã xảy ra khi các kỹ sư Mazda thách thức quan điểm thông thường rằng đốt cháy bằng cách nén không cần bugi đánh lửa: “Nếu việc chuyển đổi giữa các chế độ đốt khác nhau là khó khăn, thì trước hết, chúng ta có thực sự cần thực hiện quá trình chuyển đổi đó không? " Đây là nền tảng của hệ thống SPCCI - Đánh lửa nén được điều khiển bằng SPark.
Nói cách khác, ngay cả đối với quá trình đốt cháy bằng cách nén, Mazda cũng sử dụng bugi, cho phép chuyển đổi nhịp nhàng giữa quá trình đốt cháy bằng cách nén và đốt cháy bằng tia lửa. Nhưng nếu dùng bugi có còn gọi là đốt nén không?
Tất nhiên! Điều này là do, trên hết, bugi đóng vai trò như một cơ chế điều khiển khi quá trình đốt cháy bằng lực nén diễn ra. Nói cách khác, cái hay của SPCCI là nó sử dụng phương pháp đốt cháy của động cơ diesel với phương pháp tính thời gian của động cơ xăng có bugi. Chúng ta có thể vỗ tay không? Chúng ta có thể!
Mục đích
Động cơ được thiết kế theo cách để tạo ra các điều kiện cần thiết về nhiệt độ và áp suất trong buồng đốt, đến mức hỗn hợp không khí / nhiên liệu - rất loãng, tỷ lệ 37: 1, gấp khoảng 2,5 lần so với động cơ xăng thông thường. - luôn bên bờ vực đánh lửa ở tâm điểm chết trên. Nhưng chính tia lửa từ bugi mới bắt đầu quá trình này.
Điều này có nghĩa là một hỗn hợp không khí / nhiên liệu nhỏ, giàu hơn (29: 1), được bơm vào ở giai đoạn sau, tạo ra một quả cầu lửa. Điều này càng làm tăng áp suất và nhiệt độ trong buồng đốt, do đó, hỗn hợp nạc, đã gần đến điểm sẵn sàng kích nổ, không kháng cự và bốc cháy gần như ngay lập tức.
Điều khiển đánh lửa này làm tôi xấu hổ. Mazda có khả năng làm điều này ở tốc độ hơn 5000 vòng / phút và tôi thậm chí không thể thắp sáng món nướng lúc đầu…
Một giải pháp bây giờ có vẻ quá rõ ràng, nhưng điều đó đòi hỏi những "thủ thuật" mới:
- nhiên liệu phải được bơm vào hai thời điểm khác nhau, một đối với hỗn hợp nạc sẽ được nén và thời điểm khác đối với hỗn hợp giàu hơn một chút sẽ được đánh lửa bằng bugi.
- Hệ thống phun nhiên liệu phải có áp suất siêu cao, để nhiên liệu hóa hơi và phun ra nhanh chóng, phân tán nó ngay lập tức ra khắp xi lanh, giảm thiểu thời gian nén.
- tất cả các xi lanh đều có một cảm biến áp suất, liên tục theo dõi các điều khiển nói trên, bù đắp theo thời gian thực cho bất kỳ sai lệch nào so với các tác động dự kiến.
- sử dụng máy nén - là yếu tố cần thiết để giữ cho độ nén cao, vì SKYACTIV-X sử dụng chu trình Miller, giúp giảm độ nén, cho phép tạo ra hỗn hợp tinh gọn mong muốn. Công suất và mô-men xoắn bổ sung là một hệ quả đáng hoan nghênh.
Phần sau
Lợi ích
Hệ thống SPCCI cho phép mở rộng quá trình đốt cháy bằng cách nén trên nhiều chế độ khác nhau, do đó, hiệu quả hơn trong nhiều tình huống sử dụng hơn. So với SKYACTIV-G hiện tại, thương hiệu hứa hẹn mức tiêu thụ thấp hơn từ 20 đến 30% tùy thuộc vào việc sử dụng . Thương hiệu nói rằng SKYACTIV-X thậm chí có thể sánh ngang và thậm chí vượt xa khả năng tiết kiệm nhiên liệu của động cơ diesel SKYACTIV-D của chính hãng.
Máy nén cho phép áp suất nạp cao hơn, đảm bảo động cơ hoạt động tốt hơn và đáp ứng tốt hơn. Hiệu quả cao hơn trong phạm vi vòng quay rộng hơn cũng cho phép bạn chạy ở vòng quay cao hơn, nơi có nhiều năng lượng hơn và phản ứng của động cơ vượt trội hơn.
Bất chấp sự phức tạp của hoạt động, điều thú vị là việc sử dụng nến liên tục cho phép thiết kế đơn giản hơn - không cần phân phối thay đổi hoặc tốc độ nén thay đổi - và tốt hơn, động cơ này chạy bằng xăng 95 , vì chỉ số octan thấp hơn sẽ tốt hơn cho quá trình đánh lửa nén.
Cuối cùng, sau tay lái
Văn bản đã rất dài, nhưng nó là cần thiết. Điều quan trọng là phải hiểu tại sao tất cả “buzz” xung quanh động cơ này - nó thực sự là một tiến bộ vượt trội khi nói đến động cơ đốt trong. Chúng tôi sẽ phải đợi đến năm 2019 để xác minh tất cả các tuyên bố của Mazda về nó, nhưng xem xét những gì đã được hứa hẹn và chứng minh với SKYACTIV-G, kỳ vọng rất cao đối với SKYACTIV-X để cung cấp mọi thứ mà nó hứa hẹn.
May mắn thay, chúng tôi đã có cơ hội để thử nghiệm sớm. Sự tiếp xúc năng động với các nguyên mẫu được trang bị SKYACTIV-X, ẩn dưới thân xe Mazda3 quen thuộc, đã được dự đoán trước, mặc dù nó không liên quan ít hoặc không liên quan đến Mazda3 quen thuộc - cũng là kiến trúc cơ sở dưới thân xe hiện là thế hệ thứ hai.
SKYACTIV cũng đồng nghĩa với các giải pháp nền tảng / cấu trúc / cơ thể mới. Thế hệ mới này hứa hẹn độ cứng xoắn lớn hơn, giảm mức độ ồn, độ rung và độ khắc nghiệt (NVH - tiếng ồn, độ rung và độ khắc nghiệt) và thậm chí những chiếc ghế mới đã được phát triển, hứa hẹn một tư thế tự nhiên hơn, mang lại mức độ thoải mái hơn.
Chúng tôi đã lái hai phiên bản của nguyên mẫu - một với hộp số sàn và một với hộp số tự động, cả hai đều có sáu tốc độ - và chúng tôi thậm chí có thể so sánh sự khác biệt với Mazda3 2.0 165 mã lực hiện tại với hộp số sàn, để phân biệt tốt hơn sự khác biệt. May mắn thay, đó là chiếc xe đầu tiên tôi lái, cho phép tôi kiểm tra bộ động cơ / hộp (hướng dẫn sử dụng) tốt.
Sự khác biệt giữa SKYACTIV-X (động cơ của tương lai) và SKYACTIV-G (động cơ của ngày hôm nay) không thể rõ ràng hơn. Động cơ mới của Mazda mạnh mẽ hơn nhiều bất kể dải vòng tua - mô-men xoắn bổ sung có sẵn là khá rõ ràng. Giống như chữ “G”, chữ “X” là đơn vị 2.0 lít nhưng có số máy ép trái cây. Mazda đặt mục tiêu công suất khoảng 190 mã lực - điều đó đáng chú ý, và tốt, trên đường.
Nó gây ngạc nhiên bởi khả năng đáp ứng của nó, từ các chế độ thấp nhất, nhưng lời khen tốt nhất mà bạn có thể trả cho động cơ, là mặc dù là một đơn vị đang phát triển, nó đã thuyết phục hơn nhiều động cơ trên thị trường.
Những lo ngại rằng, khi có đánh lửa nén như động cơ Diesel, nó sẽ mang lại một số đặc điểm của loại động cơ này, chẳng hạn như quán tính lớn hơn, phạm vi sử dụng ngắn hoặc thậm chí là âm thanh, là hoàn toàn không có cơ sở. Nếu đây là tương lai của động cơ đốt trong, cố lên!
Nội thất của nguyên mẫu - rõ ràng là nội thất của một chiếc ô tô đang được phát triển - đi kèm với một màn hình nằm phía trên bảng điều khiển trung tâm với ba vòng tròn được đánh số. Chúng xảy ra hoặc tắt, tùy thuộc vào loại đánh lửa hoặc hỗn hợp đã xảy ra:
- 1 - đánh lửa
- 2 - đánh lửa nén
- 3 - hỗn hợp không khí / nhiên liệu gọn gàng hơn để đạt được hiệu suất tối đa
Động cơ "nhỏ" cho Bồ Đào Nha?
Việc đánh thuế Aberrant của Bồ Đào Nha sẽ khiến động cơ này trở thành một lựa chọn biên. Dung tích 2.0 lít là lý tưởng vì một số lý do, đặc biệt là vì nó là dung tích được chấp nhận tốt ở hầu hết các thị trường thế giới. Các kỹ sư chịu trách nhiệm về SKYACTIV-X đã đề cập rằng các dung tích khác là có thể, nhưng hiện tại nó không nằm trong kế hoạch phát triển động cơ có dung tích dưới 2.0 lít của thương hiệu.
Sự đa dạng của các tình huống xảy ra đánh lửa bằng nén - hầu như chỉ chuyển sang đánh lửa bằng tia lửa điện, khi khám phá tốc độ động cơ cao hơn hoặc khi chúng tôi nhấn ga xuống - rất ấn tượng.
Đối với chế độ 3, rõ ràng nó yêu cầu lái xe có kiểm soát hơn, đặc biệt là với hộp số sàn, nơi mà nó tỏ ra khó - hoặc thiếu nhạy ở chân phải - để nó xuất hiện trên màn hình. Máy rút tiền tự động - mở rộng cho thị trường Bắc Mỹ -, mặc dù ít dễ sử dụng hơn, nhưng hóa ra lại dễ dàng hơn nhiều trong việc “thắp sáng” vòng tròn số 3.
Tiêu dùng? Chúng tôi không biết!
Tôi đã hỏi, nhưng không ai đưa ra con số cụ thể. Máy tính trên bo mạch đã được "chiến lược" phủ bằng băng dính, vì vậy hiện tại chúng tôi chỉ có thể dựa vào những tuyên bố của thương hiệu.Lưu ý cuối cùng cho các nguyên mẫu vốn đã là một phần của kiến trúc mới - cứng hơn và cho phép tinh chỉnh nội thất ở mức độ cao hơn. Điều quan trọng là đừng quên rằng đây là các nguyên mẫu phát triển, vì vậy thật ngạc nhiên khi chúng được cải tiến và cách âm tốt hơn so với Mazda3 sản xuất hiện tại - thế hệ tiếp theo hứa hẹn…
Mazda3 mới trở thành SKYACTIV-X đầu tiên
Nhiều khả năng Mazda3 sẽ là mẫu xe đầu tiên nhận được SKYACTIV-X cải tiến, vì vậy phải đến năm 2019, chúng ta mới thực sự có thể thấy được hiệu quả của động cơ.
Về thiết kế, Kevin Rice, người đứng đầu trung tâm thiết kế châu Âu của Mazda, nói với chúng tôi rằng diện mạo tổng thể của Kai Concept rất khả thi, có nghĩa là nó không quá xa so với phiên bản cuối cùng của Mazda3 trong tương lai - hãy quên đó là bánh xe lớn, mini- gương chiếu hậu hoặc quang học lộ ra ngoài…
85-90% các giải pháp thiết kế của Kai Concept có thể được đưa vào sản xuất.
Bạn đã đến cuối bài viết… cuối cùng!
Lời hứa đã đến hạn, Rui Veloso đã nói. Vì vậy, đây là một loại bồi thường. Một kamehameha sử thi nhớ lại các sự kiện bên trong buồng đốt của động cơ SKYACTIV-X.