Рухавік Mazda SkyActiv G - бензін і SkyActiv D - дызель

Аўтавытворцы імкнуцца скараціць выкіды CO₂ па рознаму. Часам гэта, напрыклад, o Кампрамісы, якія ссоўваюць радасць ад кіравання на абочыну. Аднак Mazda вырашыла пайсці ў іншым кірунку і скараціць выкіды з дапамогай новага комплекснага рашэння, якое не пазбавіць кіроўцу задавальнення ад ваджэння. Акрамя новай канструкцыі бензінавых і дызельных рухавікоў, рашэнне таксама ўключае новыя шасі, кузаў і каробку перадач. Зніжэнне вагі ўсяго аўтамабіля ідзе рука ў руку з новымі тэхналогіямі.

Нядаўнія даследаванні паказваюць, што звычайныя рухавікі ўнутранага згарання будуць працягваць дамінаваць у аўтамабільным свеце на працягу наступных 15 гадоў, таму варта працягваць укладваць шмат намаганняў у іх распрацоўку. Як вядома, большая частка хімічнай энергіі, якая змяшчаецца ў паліве, не пераўтворыцца ў механічную працу пры згаранні, а літаральна выпараецца ў выглядзе адпрацаванага цяпла праз выхлапныя трубы, радыятар і т. Д. і яны таксама тлумачаць страты, выкліканыя трэннем механічных частак рухавіка. Пры распрацоўцы новага пакалення бензінавых і дызельных рухавікоў SkyActiv інжынеры з Хірасімы, Японія, засяродзілі ўвагу на шасці асноўных фактарах, якія ўплываюць на выніковы выдатак і шкодныя выкіды:

• каэфіцыент сціску,
• суадносіны паліва і паветра,
• працягласць фазы гарэння сумесі,
• час фазы гарэння сумесі,
• помпавыя страты,
• трэнне механічных частак рухавіка.

У выпадку бензінавых і дызельных рухавікоў ступень сціску і зніжэнне страт на трэнне аказаліся найбольш важнымі фактарамі ў задачы зніжэння выкідаў і расходу паліва.

Матор SkyActiv D

Рухавік аб'ёмам 2191 куб.см абсталяваны сістэмай упырску Common Rail высокага ціску з п'езаэлектрычнымі фарсункамі. Ён адрозніваецца незвычайна нізкай ступенню сціску ўсяго 14,0:1 для дызельнага паліва. Перазарадка забяспечваецца парай турбонагнетателей рознага памеру, што дадатна адбіваецца на памяншэнні затрымкі рэакцыі рухавіка на націск педалі акселератара. Клапанны механізм уключае рэгуляваны ход выпускных клапанаў, што прыводзіць да хутчэйшага прагрэву халоднага рухавіка, паколькі частка выхлапных газаў вяртаецца ў цыліндры. З-за надзейнага халоднага запуску і стабільнага працэсу згарання падчас фазы нагрэву звычайным дызельным рухавікам патрабуецца высокая ступень сціску, якая звычайна знаходзіцца ў дыяпазоне ад 16: 1 да 18: 1. Нізкая ступень сціску 14,0: 1 для рухавіка SkyActiv-D дазваляе аптымізаваць час працэсу згарання. Па меры памяншэння ступені сціску тэмпература і ціск у цыліндры таксама памяншаюцца пры дасягненні верхняй мёртвай кропкі. У гэтым выпадку сумесь гарыць даўжэй, нават калі паліва ўпырскваецца ў цыліндр непасрэдна перад дасягненнем верхняй мёртвай кропкі. У выніку працяглага гарэння ў гаручай сумесі не ўтворацца ўчасткі з дэфіцытам кіслароду, а тэмпература застаецца аднастайнай, так што адукацыя NOx і сажы значна выключаецца. Дзякуючы таму, што ўпырск і згаранне паліва адбываюцца зблізку верхняй мёртвай кропкі, рухавік больш эфектыўны. Гэта азначае больш эфектыўнае выкарыстанне хімічнай энергіі, якая змяшчаецца ў паліве, а таксама большую колькасць механічнай працы, якая вырабляецца на адзінку паліва, чым у выпадку дызельнага рухавіка з высокай ступенню сціску. Вынікам з'яўляецца зніжэнне выдатку дызельнага паліва і лагічных выкідаў CO2 больш за на 20% у параўнанні з рухавіком 2,2 MZR-CD, якія працуюць са ступенню сціску 16: 1. Як ужо згадвалася, падчас згаранняў утворыцца значна менш аксідаў азоту і амаль няма тэхнічнага. вугляроду. Такім чынам, нават без дадатковай сістэмы выдалення NOx рухавік адпавядае стандарту выкідаў Euro 6, які павінен уступіць у сілу ў 2015 годзе. Такім чынам, рухавік не мае патрэбы ні ў селектыўным каталітычным аднаўленні, ні ў каталізатары, які ўхіляе NOx.

З-за нізкай кампрэсіі рухавік не можа ствараць дастаткова высокую тэмпературу для ўзгарання сумесі падчас халодных запускаў, што можа прывесці да вельмі праблематычнага запуску і працы рухавіка з перабоямі, асабліва зімой. Па гэтым чынніку SkyActiv-D абсталяваны керамічнымі свечкамі напальвання і выпускным клапанам VVL з рэгуляваным ходам. Гэта забяспечвае ўнутраную рэцыркуляцыю гарачых выхлапных газаў у камеры згарання. Першаму запальванню спрыяе свечка напальвання, якой дастаткова, каб выхлапныя газы дасягнулі неабходнай тэмпературы. Пасля запуску рухавіка выпускны клапан не зачыніцца, як у звычайным впускным рухавіку. Замест гэтага ён застаецца прыадкрытым, і гарачыя выхлапныя газы вяртаюцца ў камеру згарання. Гэта павялічвае тэмпературу ў ім і, такім чынам, палягчае наступнае ўзгаранне сумесі. Такім чынам, рухавік працуе плыўна і без збояў з першага моманту.

У параўнанні з дызельным рухавіком 2,2 MZR-CD унутранае трэнне таксама зменшылася на 25%. Гэта адлюстроўваецца не толькі ў далейшым зніжэнні агульных страт, але таксама ў хутчэйшым водгуку і паляпшэнні працоўных параметраў. Яшчэ адна перавага ніжэйшай ступені сціску ніжэйшыя значэнні максімальнага ціску ў цыліндрах і, такім чынам, малодшая нагрузка на асобныя кампаненты рухавіка. Па гэтым чынніку няма неабходнасці ў такой трывалай канструкцыі рухавіка, што прыводзіць да наступнага зніжэння вагі. Галоўка блока цыліндраў са ўбудаваным калектарам мае больш тонкія сценкі і важыць на тры кілаграма менш, чым раней. Алюмініевы блок цыліндраў лягчэй на 25 кг. Вага поршняў і каленчатага вала зменшылася яшчэ на 25 працэнтаў. У выніку агульная вага рухавіка SkyActiv-D на 20% ніжэй, чым у выкарыстоўванага да гэтага часу рухавіка 2,2 MZR-CD.

У рухавіку SkyActiv-D выкарыстоўваецца двухступеністы наддуў. Гэта азначае, што ён абсталяваны адным маленькім і адным вялікім турбакампрэсарам, кожны з якіх працуе ў розным дыяпазоне хуткасцяў. Меншы выкарыстоўваецца на нізкіх і сярэдніх абарачэннях. Дзякуючы ніжэйшай інэрцыі якія верцяцца частак ён паляпшае ход крывой крутоўнага моманту і ўхіляе так званы турба-эфект, гэта значыць затрымку рэакцыі рухавіка на рэзкі скок акселератара на нізкай хуткасці, калі ў выхлапе нядосыць ціскі. патрубак для хуткага павароту турбіны турбанагнетальніка. Наадварот, буйнейшы турбакампрэсар цалкам задзейнічаны ў дыяпазоне сярэдніх хуткасцяў. Абодва турбанагнетальніка разам забяспечваюць рухавіку роўную крывую крутоўнага моманту на нізкіх абарачэннях і высокую магутнасць на высокіх абарачэннях. Дзякуючы дастатковай падачы паветра ад турбанагнетальнікаў у шырокім дыяпазоне хуткасцяў выкіды NOx і цвёрдых часціц застаюцца мінімальнымі.

Пакуль для Еўропы вырабляюцца дзве версіі рухавіка 2,2 SkyActiv-D. Мацнейшы мае максімальную магутнасць 129 квт пры 4500 аб / мін і максімальны крутоўны момант 420 Нм пры 2000 аб / мін. Больш за слабы мае 110 квт пры 4500 аб / мін і крутоўны момант 380 Нм у дыяпазоне 1800-2600 аб / мін, пры макс. частата кручэння абодвух рухавікоў складае 5200. На практыцы рухавік дзейнічае даволі летаргічна да 1300 аб / мін, з гэтай мяжы ён пачынае набіраць абароты, у той час як для нармальнай язды дастаткова падтрымліваць яго каля 1700 аб / мін і больш нават для патрэб плыўнага разгону.

Матор SkyActiv G

Бензінавы рухавік з атмасферным напаўненнем з абазначэннем Skyactiv-G мае незвычайна высокую ступень сціску 14,0: 1. У цяперашні час гэтае значэнне з'яўляецца самым высокім сярод легкавых аўтамабіляў серыйнай вытворчасці. Павелічэнне ступені сціску павялічвае цеплавы ККД бензінавага рухавіка, што ў канчатковым выніку азначае больш нізкія значэнні CO2 і, такім чынам, меншы выдатак паліва. Рызыка, звязаны з высокай ступенню сціску ў выпадку бензінавых рухавікоў, уяўляе сабой так званае детонационное згаранне дэтанацыя і звязанае з гэтым зніжэнне крутоўнага моманту і празмерны знос рухавіка. Каб прадухіліць детонационное згаранне сумесі з-за высокай ступені сціску, рухавік Skyactiv-G выкарыстоўвае памяншэнне колькасці, а таксама ціскі рэшткавых гарачых газаў у камеры згарання. Таму выкарыстоўваецца выхлапная труба ў канфігурацыі 4-2-1. Па гэтай прычыне выхлапная труба адносна доўгая і, такім чынам, эфектыўна прадухіляе вяртанне выхлапных газаў у камеру згарання адразу пасля таго, як яны былі выпушчаны з яе. Выніковае падзенне тэмпературы згарання эфектыўна прадухіляе ўзнікненне детонационного згаранні - дэтанацыі. У якасці яшчэ аднаго сродку прадухілення дэтанацыі скарочаны час гарэння сумесі. Хутчэйшае гарэнне сумесі азначае карацейшы час, на працягу якога незгарэлая сумесь паліва і паветра падвяргаецца ўздзеянню высокіх тэмператур, так што дэтанацыя наогул не паспявае адбыцца. Ніжняя частка поршняў таксама забяспечаная адмысловымі паглыбленнямі, каб полымя падпаленай сумесі, утваральнай мноства кірункаў, магло пашырацца, не перасякаючы адзін аднаго, а сістэма ўпырску таксама была абсталявана нядаўна распрацаванымі інжэктарамі з некалькімі адтулінамі, што дазваляе распыленне паліва.

Таксама неабходна паменшыць так званыя помпавыя страты для падвышэння эфектыўнасці рухавіка. Гэта адбываецца пры ніжэйшых нагрузках на рухавік, калі поршань уцягвае паветра пры руху ўніз падчас фазы ўпуску. Колькасць паветра, які паступае ў цыліндр, звычайна рэгулюецца дросельнай засланкай, размешчанай ва впускным гасцінцы. Пры малых нагрузках рухавіка патрабуецца толькі невялікая колькасць паветра. Дросельная засланка амаль зачынена, што прыводзіць да таго, што ціск ва ўпускным гасцінцы і ў цыліндры апыняецца ніжэй атмасфернага. Таму поршань павінен пераадольваць значны адмоўны ціск - амаль вакуум, што адмоўна адбіваецца на выдатку паліва. Канструктары Mazda выкарыстоўвалі бесступенькавае рэгуляванне фаз впускных і выпускных клапанаў (S-VT), каб мінімізаваць страты ў помпе. Гэтая сістэма дазваляе рэгуляваць колькасць якое ўсмоктваецца паветра з дапамогай клапанаў замест дросельнай засланкі. Пры малых нагрузках рухавіка патрабуецца вельмі невялікая колькасць паветра. Такім чынам, сістэма змены фаз газаразмеркавання ўтрымлівае якія ўсмоктваюць клапаны адчыненымі ў пачатку фазы сціску (калі поршань паднімаецца) і зачыняе іх толькі тады, калі ў цыліндры знаходзіцца неабходная колькасць паветра. Такім чынам, сістэма S-VT у канчатковым выніку змяншае помпавыя страты на 20% і спрыяе падвышэнню эфектыўнасці працэсу згарання. Падобнае рашэнне ўжо даўно выкарыстоўвае BMW, называючы гэтую сістэму Падвойны VANOS.

Пры выкарыстанні гэтай сістэмы рэгулявання аб'ёму якое ўсмоктваецца паветра існуе рызыка недастатковага згарання сумесі з-за ніжэйшага ціску, паколькі якія ўсмоктваюць клапаны застаюцца адчыненымі ў пачатку фазы сціску. У гэтым стаўленні інжынеры Mazda выкарыстоўвалі высокую ступень сціску рухавіка Skyactiv G 14,0:1, што азначае больш высокую тэмпературу і ціск у цыліндры, таму працэс згарання застаецца стабільным, а рухавік працуе больш эканамічна.

Невялікі эфектыўнасці рухавіка таксама спрыяе яго лёгкая канструкцыя і меншае механічнае трэнне рухомых частак. У параўнанні з усталяваным бензінавага рухавіка 2,0 MZR рухавік Skyactiv G атрымаў на 20% больш лёгкія поршні, на 15% больш лёгкія шатуны і меншыя памеры карэнных падшыпнікаў каленчатага вала, што прывяло да агульнага зніжэння вагі на 10%. За кошт памяншэння ўдвая трэнні клапанаў і трэнні поршневых кольцаў амаль на 40% агульнае механічнае трэнне рухавіка знізілася на 30%.

Усе згаданыя мадыфікацыі прывялі да лепшай манеўранасці рухавіка на нізкіх і сярэдніх абарачэннях і зніжэнню выдатку паліва на 15% у параўнанні з класічным 2,0 MZR. Сёння такія важныя выкіды CO2 нават ніжэй, чым у выкарыстоўванага сёння дызельнага рухавіка 2,2 MZR-CD. Плюсам з'яўляецца таксама выкарыстанне класічнага бензіну УА 95.

Усе бензінавыя і дызельныя рухавікі SkyActiv у Еўропе будуць абсталяваны сістэмай i-stop, гэта значыць сістэмай стоп-старт для аўтаматычнага адключэння рухавіка пры прыпынку. Іншыя электрычныя сістэмы, рэкуператыўнае тармажэнне і т. Д. рушыць услед.