Mazda SkyActiv G motor – benzinski i SkyActiv D – dizel
Članci

Mazda SkyActiv G motor – benzinski i SkyActiv D – dizel

Mazda SkyActiv G motor - benzinski i SkyActiv D - dizelProizvođači automobila nastoje smanjiti emisiju CO2 drugačije. Ponekad je to, na primjer, o Kompromisi koji premještaju radost vožnje na marginu. Međutim, Mazda je odlučila krenuti u drugom smjeru i smanjiti emisije s novim rješenjem sve u jednom koje ne oduzima zadovoljstvo u vožnji. Osim novog dizajna benzinskih i dizel motora, rješenje uključuje i novu šasiju, karoseriju i mjenjač. Smanjenje težine cijelog vozila ide ruku pod ruku s novom tehnologijom.

Nedavna istraživanja pokazuju da će konvencionalni motori sa unutarnjim izgaranjem nastaviti dominirati automobilskim svijetom sljedećih 15 godina, pa je vrijedno nastaviti ulagati mnogo truda u njihov razvoj. Kao što znate, većina kemijske energije sadržane u gorivu ne pretvara se u mehanički rad tijekom sagorijevanja, već doslovno isparava u obliku otpadne topline kroz ispušne cijevi, radijator itd., A također objašnjavaju gubitke uzrokovane trenjem mehanički dijelovi motora. U razvoju nove generacije SkyActiv benzinskih i dizel motora, inženjeri iz Hirošime u Japanu fokusirali su se na šest glavnih faktora koji utiču na rezultirajuću potrošnju i emisije:

  • omjer kompresije,
  • odnos goriva i vazduha,
  • trajanje faze sagorijevanja smjese,
  • vrijeme faze sagorijevanja smjese,
  • gubici pumpanja,
  • trenje mehaničkih dijelova motora.

U slučaju benzinskih i dizel motora, omjer kompresije i smanjenje gubitka trenja pokazali su se kao najvažniji čimbenici u smanjenju emisija i potrošnje goriva.

SkyActiv D motor

Motor zapremine 2191 ccm opremljen je sistemom ubrizgavanja Common Rail visokog pritiska sa piezoelektričnim injektorima. Odlikuje se neobično niskim omjerom kompresije od samo 14,0: 1 za dizel. Punjenje omogućuje par turbopunjača različitih veličina, što pozitivno utječe na smanjenje kašnjenja u odgovoru motora na pritisak papučice gasa. Sklop ventila uključuje varijabilni hod ventila, koji se brže zagrijava kada je motor hladan, jer se neki ispušni plinovi vraćaju u cilindre. Zbog pouzdanog hladnog starta i stabilnog sagorijevanja tokom faze zagrijavanja, konvencionalni dizelski motori zahtijevaju visok omjer kompresije, koji je tipično u rasponu od 16: 1 do 18: 1. Nizak omjer kompresije od 14,0: 1 za SkyActiv -D motor omogućava optimiziranje vremena procesa sagorijevanja. Kako se omjer kompresije smanjuje, temperatura i tlak spremnika također se smanjuju u gornjoj mrtvoj točki. U tom slučaju smjesa gori duže čak i ako se gorivo ubrizga u cilindar neposredno prije nego što dođe do gornje mrtve točke. Kao rezultat produženog sagorijevanja, u zapaljivoj smjesi ne nastaju područja s nedostatkom kisika, a temperatura ostaje ujednačena, tako da je stvaranje NOx i čađe značajno isključeno. Sa ubrizgavanjem goriva i sagorijevanjem blizu gornje mrtve tačke, motor je efikasniji. To znači učinkovitije korištenje kemijske energije sadržane u gorivu, kao i više mehaničkog rada po jedinici goriva nego u slučaju dizelskog motora s visokim omjerom kompresije. Rezultat je smanjenje potrošnje dizela i logične emisije CO2 za više od 20% u odnosu na 2,2 MZR-CD motor koji radi sa omjerom kompresije 16: 1. Dakle, čak i bez dodatnog sistema za uklanjanje NOx, motor zadovoljava Euro 6 standard emisije koji bi trebao stupiti na snagu 2015. Dakle, motoru nije potrebna selektivna katalitička redukcija ili katalizator za uklanjanje NOx.

Zbog niske kompresije, motor ne može generirati dovoljno visoku temperaturu da zapali smjesu pri hladnom startovanju, što može dovesti do vrlo problematičnog pokretanja i rada motora s prekidima, posebno zimi. Iz tog razloga, SkyActiv-D je opremljen keramičkim grijačima i VVL ispušnim ventilom promjenjivog hoda. Ovo omogućava unutrašnju recirkulaciju vrućih izduvnih gasova u komori za sagorevanje. Pri prvom paljenju pomaže žarnica, koja je dovoljna da ispušni plinovi postignu željenu temperaturu. Nakon pokretanja motora, ispušni ventil se neće zatvoriti kao uobičajeni usisni motor. Umjesto toga, ostaje odškrinut, a vrući ispušni plinovi se vraćaju u komoru za izgaranje. Ovo podiže temperaturu u njoj i stoga olakšava naknadno paljenje smjese. Dakle, motor radi glatko i bez prekida od prvog trenutka.

U poređenju sa 2,2 MZR-CD dizel motorom, unutrašnje trenje je takođe smanjeno za 25%. Ovo se ogleda ne samo u daljem smanjenju ukupnih gubitaka, već iu bržem odzivu i poboljšanim performansama. Još jedna prednost nižeg omjera kompresije je niži maksimalni pritisci u cilindrima, a time i manji stres na pojedinačne komponente motora. Iz tog razloga, nema potrebe za tako robusnim dizajnom motora, što rezultira daljnjom uštedom težine. Glava cilindra s integriranim razdjelnikom ima tanje stijenke i teži tri kilograma manje nego prije. Aluminijski blok cilindara je 25 kg lakši. Težina klipova i radilice smanjena je za još 25 posto. Kao rezultat toga, ukupna težina motora SkyActiv-D je 20% manja od one do sada korištenog 2,2 MZR-CD motora.

Motor SkyActiv-D koristi dvostepeno punjenje. To znači da je opremljen s jednim malim i jednim velikim turbopunjačem, od kojih svaki radi u drugom rasponu brzina. Manji se koristi pri niskim i srednjim okretajima. Zbog manje inercije rotirajućih dijelova poboljšava krivulju okretnog momenta i uklanja takozvani turbo efekt, odnosno kašnjenje u odgovoru motora na nagli skok gasa pri niskim brzinama kada nema dovoljno pritiska u ispuhu . cijev za brzo okretanje turbine s turbopunjačem. Nasuprot tome, veći turbopunjač potpuno je uključen u rasponu srednjih brzina. Zajedno, oba turbopunjača motoru pružaju ravnu krivulju okretnog momenta pri niskim okretajima i veliku snagu pri visokim okretajima. Zahvaljujući dovoljnom dovodu zraka iz turbopunjača u širokom rasponu brzina, emisije NOx i čestica svedene su na minimum.

Do sada se za Evropu proizvode dvije verzije 2,2 SkyActiv-D motora. Jači ima maksimalnu snagu od 129 kW pri 4500 o / min i najveći okretni moment od 420 Nm pri 2000 o / min. Slabiji ima 110 kW pri 4500 o / min i okretni moment od 380 Nm u rasponu 1800-2600 o / min, pri maks. brzina okretanja oba motora je 5200. U praksi motor djeluje prilično letargično do 1300 o / min, od ove granice počinje dobivati ​​brzinu, dok je za normalnu vožnju dovoljno održavati ga na oko 1700 o / min ili više čak i za potrebe za glatkim ubrzanjem.

Mazda SkyActiv G motor - benzinski i SkyActiv D - dizel

SkyActiv G motor

Benzinski motor sa prirodnim usisavanjem, označen kao Skyactiv-G, ima neobično visok omjer kompresije od 14,0:1, trenutno najveći u masovnoj proizvodnji putničkog automobila. Povećanje omjera kompresije povećava toplinsku efikasnost benzinskog motora, što u konačnici znači niže vrijednosti CO2, a time i manju potrošnju goriva. Rizik povezan sa visokim stepenom kompresije u slučaju benzinskih motora je takozvano sagorevanje sa detonacijom - detonacija i rezultirajuće smanjenje obrtnog momenta i prekomerno trošenje motora. Da bi se sprečilo sagorevanje mešavine usled visokog stepena kompresije, Skyactiv-G motor koristi smanjenje količine kao i pritiska zaostalih vrućih gasova u komori za sagorevanje. Stoga se koristi ispušna cijev u konfiguraciji 4-2-1. Iz tog razloga, izduvna cijev je relativno duga i na taj način efikasno sprječava da se izduvni plinovi vrate u komoru za sagorijevanje odmah nakon što su iz nje ispušteni. Nastali pad temperature sagorevanja efikasno sprečava nastanak detonacionog sagorevanja – detonacije. Kao drugo sredstvo za sprečavanje detonacije, vreme sagorevanja smeše je smanjeno. Brže sagorevanje mešavine znači kraće vreme tokom kojeg se nesagorela mešavina goriva i vazduha izlaže visokim temperaturama, tako da detonacija uopšte nema vremena da dođe. Donji dio klipova je također opremljen posebnim udubljenjima kako bi se plamenovi goruće smjese koji se formiraju u više smjerova mogli širiti bez ukrštanja, a sistem ubrizgavanja je opremljen i novorazvijenim injektorima s više otvora, što omogućava gorivo koje treba raspršiti.

Takođe je potrebno smanjiti takozvane gubitke pumpanja kako bi se povećala efikasnost motora. Ovo se dešava pri nižim opterećenjima motora kada klip uvlači vazduh dok se kreće prema dole tokom faze usisavanja. Količina vazduha koja ulazi u cilindar se obično kontroliše pomoću ventila za gas koji se nalazi u usisnom traktu. Pri malim opterećenjima motora potrebna je samo mala količina zraka. Ventil za gas je skoro zatvoren, što dovodi do činjenice da je pritisak u usisnom traktu i u cilindru ispod atmosferskog. Stoga klip mora prevladati značajan negativni tlak - gotovo vakuum, što negativno utječe na potrošnju goriva. Mazdini dizajneri su koristili beskonačno promjenjivo vrijeme usisnog i izduvnog ventila (S-VT) kako bi minimizirali gubitke pumpe. Ovaj sistem vam omogućava da kontrolišete količinu usisnog vazduha pomoću ventila umesto gasa. Pri niskim opterećenjima motora potrebno je vrlo malo zraka. Dakle, varijabilni sistem upravljanja ventilima drži otvorene usisne ventile na početku faze kompresije (kada se klip podiže) i zatvara ih samo kada je potrebna količina zraka u cilindru. Dakle, S-VT sistem na kraju smanjuje gubitke pumpanja za 20% i poboljšava efikasnost procesa sagorevanja. Slično rješenje već duže vrijeme koristi BMW, nazivajući ovaj sistem Dvostruki VANOS.

Prilikom korištenja ovog sistema za kontrolu količine usisanog zraka postoji opasnost od nedovoljnog sagorijevanja smjese zbog nižeg tlaka, jer usisni ventili ostaju otvoreni na početku faze kompresije. S tim u vezi, Mazdini inženjeri koristili su visoki omjer kompresije motora Skyactiv G od 14,0: 1, što znači višu temperaturu i pritisak u cilindru, pa proces sagorijevanja ostaje stabilan, a motor radi ekonomičnije.

Niska efikasnost motora takođe je olakšana njegovim laganim dizajnom i manjim mehaničkim trenjem pokretnih dijelova. U usporedbi s ugrađenim 2,0 MZR benzinskim motorom, Skyactiv G motor ima 20% lakših klipova, 15% lakših klipnjača i manje ležajeve radilice, što rezultira ukupnim smanjenjem težine za 10%. Prepolovljavanjem trenja ventila i trenja klipnih prstenova za gotovo 40%, ukupno mehaničko trenje motora smanjeno je za 30%.

Sve navedene izmjene rezultirale su boljom upravljivošću motora pri niskim do srednjim okretajima i smanjenjem potrošnje goriva za 15% u odnosu na klasični 2,0 MZR. Danas su ove važne emisije CO2 čak niže od 2,2 MZR-CD dizel motora koji se danas koristi. Prednost je i upotreba klasičnog benzina BA 95.

Svi SkyActiv benzinski i dizelski motori u Europi bit će opremljeni i-stop sistemom, tj. Sustavom stop-start za automatsko isključivanje motora kada se zaustavi. Uslijediće drugi električni sistemi, regenerativno kočenje itd.

Mazda SkyActiv G motor - benzinski i SkyActiv D - dizel

Dodajte komentar