Motore Mazda SkyActiv G - benzina è SkyActiv D - diesel

I produttori di automobili anu u scopu di riduce l'emissioni di CO₂ sfarente. A volte hè, per esempiu, o Compromessi chì spostanu a gioia di guidà à u cantu. Tuttavia, Mazda hà decisu di andà in una direzzione differente è di riduce e emissioni cù una nova suluzione all-in-one chì ùn toglie micca u piacè di guidà. Oltre à u novu cuncepimentu di motori à benzina è diesel, a soluzione include ancu novu chassis, carrozzeria è cambio. Riduce u pesu di tuttu u veìculu và inseme cù a nova tecnulugia.

Studii recenti mostranu chì i motori à combustione convenzionali continueranu à dominaru u mondu di l'automobile per i prossimi 15 anni, dunque vale a pena di cuntinuà à investisce assai sforzi per sviluppà li. Cum'è sapete, a maiò parte di l'energia chimica cuntenuta in u carburante ùn hè micca cunvertita in travagliu meccanicu durante a combustione, ma si evapora letteralmente in forma di calore di scaricu attraversu i tubi di scarico, u radiatore, ecc. È spieganu ancu e perdite causate da l'attritu di e parti meccaniche di u mutore. In u sviluppu di a nova generazione di motori à benzina è diesel SkyActiv, ingegneri di Hiroshima, Giappone, anu focalizatu nantu à sei fattori principali chì influenzanu u cunsumu resultante è e emissioni:

• rapportu di cumpressione,
• ratio carburante / aria,
• a durata di a fase di combustione di u mischju,
• u tempu di a fase di combustione di u mischju,
• perdite di pumping,
• attritu di e parti meccaniche di u mutore.

In u casu di i motori à benzina è diesel, u rapportu di compressione è a riduzione di a perdita di attritu si sò rivelati i fattori più impurtanti per riduce l'emissioni è u cunsumu di carburante.

Motore SkyActiv D.

U mutore di 2191 cc hè dotatu di un sistema di iniezione common rail ad alta pressione cun iniettori piezoelettrici. Presenta un ratio di compressione insolitamente bassu di solu 14,0: 1 per u diesel. A ricarica hè furnita da un paiu di turbocompressori di dimensioni diverse, chì hà un effettu pusitivu annantu à riduce u ritardu di a risposta di u mutore à pressà u pedale di l'acceleratore. U trenu di valvula include una corsa di valvula variabile, chì si riscalda più veloce quandu u mutore hè fretu, chì alcuni di i gasi di scaricu tornanu à i cilindri. A causa di l'iniziu di u fretu affidabile è di a combustione stabile durante a fase di riscaldamentu, i motori diesel convenzionali richiedenu un elevatu rapporto di compressione, chì hè tipicamente in u range di 16: 1 à 18: 1. U bassu rapporto di compressione di 14,0: 1 per u SkyActiv -U mutore D permette di ottimizà u tempu di u prucessu di combustione. Quandu u rapportu di compressione diminuisce, a temperatura è a pressione di u cilindru diminuiscenu ancu in u centru mortu superiore. In questu casu, u mischju brusgia più longu ancu se u carburante hè injectatu in u cilindru ghjustu prima di ghjunghje à u centru mortu superiore. In cunsequenza di una combustione prolungata, e zone cù una carenza di ossigenu ùn sò micca furmate in u mischju combustibile, è a temperatura rimane uniforme, in modu chì a furmazione di NOx è fuliggine sia significativamente esclusa. Cù iniezione di carburante è combustione vicinu à u centru mortu, u mutore hè più efficiente. Ciò significa un utilizzu più efficiente di l'energia chimica cuntenuta in u carburante è ancu più travagliu meccanicu per unità di carburante chè in u casu di un mutore diesel à elevatu rapporto di compressione. U risultatu hè una riduzzione di a cunsumazione di diesel è di e emissioni logiche di CO2 di più di 20% paragunatu à un mutore 2,2 MZR-CD chì opera cù un raportu di cumpressione 16: 1. Cum'è l'accennatu, assai menu ossidi di azotu sò generati durante a combustione è guasi micca carbone tecnicu . Cusì, ancu senza un sistema supplementu di rimozione di NOx, u mutore risponde à u standard di emissioni Euro 6 chì duverà entrà in vigore in u 2015. Cusì, u mutore ùn hà micca bisognu di riduzzione catalitiche selettive o di un catalizatore di eliminazione di NOx.

A causa di a bassa cumpressione, u mutore ùn pò micca generà una temperatura abbastanza alta per accende u mischju durante l'avviamenti à fretu, chì pò purtà à un avviamentu assai problematicu è à un funziunamentu intermittente di u mutore, soprattuttu d'inguernu. Per questa ragione, SkyActiv-D hè dotatu di tappi incandescenti in ceramica è di una valvola di scarico VVL di corsa variabile. Questu permette à i gasi di scaricu caldi di esse ricirculati internamente in a camera di combustione. A prima accensione hè assistita da una candela, chì hè sufficiente per chì i gasi di scaricu ghjunghjenu à a temperatura necessaria. Dopu avvià u mutore, a valvula di scaricu ùn si chjuderà micca cum'è un mutore di aspirazione normale. Invece, ferma intrecciata è i gasi di scappamentu caldi tornanu à a camera di combustione. Questu aumenta a temperatura in questu è facilita dunque l'accensione successiva di u mischju. Cusì, u mutore funziona senza intoppi è senza interruzzione da u primu mumentu.

Paragunatu à u mutore diesel 2,2 MZR-CD, l'attrito internu hè ancu ridutta di 25%. Questu hè riflessu micca solu in una riduzione ulteriore di perdite in generale, ma ancu in una risposta più veloce è un rendimentu migliuratu. Un altru benefiziu di un rapportu di compressione più bassu hè a pressione massima di cilindru più bassa è dunque menu stress in i cumpunenti di u mutore individuale. Per questu mutivu, ùn ci hè micca bisognu di un disignu di mutore cusì robustu, risultatu in più risparmiu di pesu. A testa di cilindru cù manifold integrata hà pareti più sottili è pesa trè kilogrammi menu cà prima. U bloccu di cilindru d'aluminiu hè 25 kg più liggeru. U pesu di i pistoni è di u crankshaft hè stata ridutta da un altru 25 per centu. In u risultatu, u pesu generale di u mutore SkyActiv-D hè 20% più bassu di quellu di u mutore 2,2 MZR-CD utilizatu finu à avà.

U mutore SkyActiv-D utilizza una sovralimentazione in duie tappe. Questu significa chì hè dotatu di un picculu è un grande turbocompressore, ognunu funziona à una gamma di velocità diversa. U più chjucu hè adupratu à bassa è media giri. A causa di l'inerzia più bassa di e parti rotanti, migliora a curva di coppia è elimina u cosiddettu effettu turbo, vale à dì, u ritardu di a risposta di u mutore à un saltu acceleratore improvvisu à bassa velocità quandu ùn ci hè micca abbastanza pressione in u scaricu . pipa di ramu per a girata rapida di a turbina turbocompressore. In cuntrastu, u turbocompressore più grande hè pienu impegnatu in a gamma di velocità media. Inseme, entrambi i turbocompressori furniscenu à u mutore una curva di coppia piatta à bassa rotazione è alta potenza à alta rotazione. Grazie à a fornitura d'aria sufficiente da i turbocompressori per una vasta gamma di velocità, le emissioni di NOx e particelle sono ridotte al minimo.

Finu à avà, duie versioni di u mutore 2,2 SkyActiv-D sò produtte per l'Europa. U più forte hà una putenza massima di 129 kW à 4500 rpm è un torque massimu di 420 Nm à 2000 rpm. U più debule hà 110 kW à 4500 giri / min è un torque di 380 Nm in a gamma 1800-2600 giri / min, à u massimu. a velocità di i dui mutori hè 5200. In pratica, u mutore agisce piuttostu letargicu finu à 1300 giri / min, da stu limitu cummencia à guadagnà velocità, mentre chì per una guida nurmale basta à mantene lu à circa 1700 giri / min o ancu ancu per i bisogni di accelerazione liscia.

Motore SkyActiv G.

U mutore di benzina aspiratu naturali, designatu Skyactiv-G, hà un rapportu di compressione inusualmente elevatu di 14,0: 1, attualmente u più altu in una vittura di passageru prodotta in massa. L'aumentu di u rapportu di compressione aumenta l'efficienza termale di u mutore di benzina, chì in fine significa più bassi valori di CO2 è cusì un cunsumu di carburante più bassu. U risicu assuciatu cù un altu rapportu di compressione in u casu di i motori di gasoline hè a chjamata combustione di batti - detonazione è a riduzzione resultanti di u torque è l'usura eccessiva di u mutore. Per impediscenu a combustione di a mistura per via di l'altu rapportu di compressione, u mutore Skyactiv-G usa una riduzione di a quantità è a pressione di i gasi caldi residuali in a camera di combustione. Per quessa, un tubu di scarico in una cunfigurazione 4-2-1 hè utilizatu. Per quessa, u tubu di scarico hè relativamente longu è impedisce cusì efficacemente i gasi di scarico di vultà in a camera di combustione immediatamente dopu chì sò stati scaricati da ellu. A caduta resultanti di a temperatura di combustione impedisce in modu efficace l'occurrence di detonazione combustione - detonazione. Cum'è un altru modu di prevenzione di a detonazione, u tempu di brusgià di a mistura hè stata ridutta. A brusgia più veloce di a mistura significa un tempu più brevi durante u quale a mistura di carburante è di l'aria non brusgiata hè esposta à temperature elevate, per quessa chì a detonazione ùn hà micca u tempu di accade in tuttu. A parte più bassu di i pistoni hè ancu furnitu cù recessi speciali per chì e fiamme di a mistura ardente chì si formanu in parechje direzzione ponu espansione senza attraversà l'altri, è u sistema di iniezione hè ancu equipatu cù injectors multi-buchi di novu sviluppu, chì permette u carburante per esse atomizatu.

Hè ancu necessariu di riduzzione di i cosiddetti perditi di pumping per aumentà l'efficienza di u mutore. Questu hè accadutu à carichi più bassi di u mutore quandu u pistone tira in l'aria mentre si move in a fase di intake. A quantità di aria chì entra in u cilindru hè di solitu cuntrullata da una valvola di throttle situata in u trattu di intake. À carichi ligeri di u mutore, solu una piccula quantità d'aria hè necessaria. U throttle valve hè quasi chjusu, chì porta à u fattu chì a prissioni in u trattu di intake è in u cilindru hè sottu à l'atmosfera. Dunque, u pistone deve superà una pressione negativa significativa - quasi un vacuum, chì influenza negativamente u cunsumu di carburante. I diseggiani di Mazda anu utilizatu un timing di valvola di ingressu è di scarico infinitamente variabile (S-VT) per minimizzà e perdite di pompa. Stu sistema vi permette di cuntrullà a quantità di aria intake usendu valvule invece di un throttle. À carichi bassi di u mutore, assai pocu aria hè necessariu. Cusì, u sistema di timing di valvula variabile mantene a valvula di ingressu aperta à l'iniziu di a fase di compressione (quandu u pistone s'alza) è li chjude solu quandu a quantità d'aria necessaria hè in u cilindru. Cusì, u sistema S-VT ultimamente riduce e perdite di pumping da 20% è migliurà l'efficienza di u prucessu di combustione. Una suluzione simili hè stata utilizata da BMW per un bellu pezzu, chjamendu stu sistema Doppiu VANOS.

Quandu si usa stu sistema di cuntrollu di u voluminu d'aria di aspirazione, ci hè u risicu di una combustione insufficiente di u mischju per via di a pressione più bassa, postu chì e valvole di aspirazione restanu aperte à l'iniziu di a fase di compressione. In questu sensu, l'ingegneri Mazda anu adupratu un elevatu ratio di compressione di u mutore Skyactiv G di 14,0: 1, chì significa temperatura è pressione più alte in u cilindru, dunque u prucessu di combustione ferma stabile è u mutore viaghja più economicamente.

A bassa efficienza di u mutore hè ancu facilitata da u so design liggeru è menu attritu meccanicu di e parti in muvimentu. Rispuntendu à u mutore à benzina 2,0 MZR installatu, u mutore Skyactiv G presenta 20% di pistoni più leggeri, 15% più leggeri bielle è più picculi cuscinetti principali di l'albero a gomiti, risultendu in una riduzione di pesu generale di 10%. Dimezzendu a frizione di e valvole è a frizione di l'anelli di pistoni di quasi 40%, a frizione meccanica totale di u mutore hè stata ridotta di 30%.

Tutte e modifiche menzionate anu purtatu una migliore manovrabilità di u mutore à bassa è media giri è una riduzione di 15% in u consumu di carburante paragunatu à u classicu 2,0 MZR. Oghje, ste impurtanti emissioni di CO2 sò ancu inferiori à u mutore diesel 2,2 MZR-CD in usu oghje. U vantaghju hè ancu l'usu di a benzina classica BA 95.

Tutti i motori SkyActiv à benzina è diesel in Europa saranu equipaggiati cun un sistema i-stop, vale à dì un sistema stop-start per spegne automaticamente u mutore quandu hè fermatu. Seguiranu altri sistemi elettrichi, freni rigenerativi, ecc.