Skyactiv X cù premiu di tecnulugia di mutore è sportu auto

U mutore di punta di Mazda vince u premiu fundatore Paul Pietsch

Ogni annu auto motor und sport media presenta u premiu internaziunale Paul Pitch per l'innovazione tecnologica. À un mumentu induve a mobilità elettrica hè sempre più vista cum'è un rimpiazzamentu per un mutore à combustione interna, u premiu Paul Pietsch 2020 hè statu attribuitu per un tale mutore termicu. Tuttavia, hà un caratteru d'avanguardia. Nisuna altra sucietà hà rializatu a cumbinazione di mischjà cum'è un mutore à benzina è autoignizione cum'è un mutore diesel, cù i vantaghji di i dui tippi di motori in un mudellu di produzzione. Questa hè l'occasione di parlavvi di novu nantu à u funziunamentu di questu apparechju.

Cù pressione d'iniezione di benzina cum'è in un mutore diesel, accensione di candela, autoaccensione, "λ" chì hè in constantemente cambiante, Skyactiv X hè veramente una rivoluzione in l'industria di l'automobile.

U sviluppu di u mutore HCCI di Mazda risale à più di 30 anni è hè largamente basatu annantu à analisi di carburante estremamente approfondita in u sviluppu di u mutore Wankel. Parechje generazioni di ingegneri sò furmati nantu à sta basa, chì crea assai mal di testa è prublemi, ma porta ancu assai esperienza.

Hè in a prufundità di u mutore rotativu chì sò stati truvati i primi prototipi di machini cù mischju homogeni è autoignizione. U mutore Wankel serve ancu com'è una piattaforma per u sviluppu di diverse tecnulugii turbo-related - questu hè u RX-7, chì introduce turbocompressori VNT elementari, turbine bi-jet è rifornimentu in cascata in un mutore di benzina chì hè stata utilizata solu da Porsche.

I X-Files

In ogni casu, a basa diretta di l'attuali Skyactiv X hè a nova generazione pruvata di e macchine di benzina Skyactiv G è Skyactiv D. Se fighjate à e suluzioni presentate in questi dispositi, inevitabbilmente truvate chì sò in una certa misura "realizzati". "In a nova pianta SPCCI, da l'esperienza acquisita da l'analisi di e camere di combustione à a turbulenza di flussu.

Sicondu sta ipotesi, l'efficienza di u Skyactiv X supera l'efficienza di u mutore à benzina 2ZR-FXE alimentatu da Toyota Prius (aduprendu u ciculu Atkinson) di 39 per centu, ma Mazda stessa hè cuscente chì stu puntu massimu ùn hè micca u più impurtante puntu. A maiò parte di u tempu u mutore funziona à carica parziale è l'efficienza media di un mutore à benzina cala drammaticamente. A causa di u fattu chì in a maggior parte di i casi Skyactiv X opera cù una valvola a farfalla larga aperta, e perdite di pompa sò significativamente ridotte è l'efficienza media hè aumentata. Questu, cumbinatu cù un elevatu ratio di compressione, risultati in una crescita cumuna di efficienza.

Un grande successu per l'ingegneri Mazda hè u fattu chì u so Skyactiv X opera in un modu omogeneu è autoaccendente in una gamma assai larga di velocità è carichi. In pratica, combina i prucessi aduprati micca solu in i motori diesel è benzina, ma ancu simili à quelli aduprati in i motori gas-diesel è in i motori benzina magri. Quest'ultima produce ancu zone normali è cattivi, ma à u cuntrariu di elle, induve u prucessu si face interamente cù a parte anteriore di u lampu, in u casu di Mazda, u mischju mischju s'accende spontaneamente cù l'aiutu di una candela.

Chì succede in Skyactiv X? Tutti i motori sperimentali chì operanu nantu à a basa di u modu HCCI creatu finu à oghje sò basati nantu à un cuntrollu di auto-accensione assai cumplessu (basatu annantu à u calore è a pressione durante a compressione è e reazioni chimiche preliminari trà carburante, gasi è aria) cun parametri di funzionamentu instabili chì si verificanu in una serie di modi. à u funziunamentu nurmale di u mutore. Un mutore Mazda utilizza sempre una candela cum'è iniziatore di combustione. Tuttavia, a differenza da u funziunamentu normale di un mutore à benzina si trova in l'eventi successivi. Questu face a transizione versi diversi modi assai più equilibrata, è questu modu di cuntrollu HCCI risultati in un prucessu stabile è stabile.

Cose in teoria

Skyactiv X hè basatu annantu à l'aspiratu naturale, à quattru cilindri, 0,5 litri Skyactiv G, chì di per sè hè una bona basa cù alta efficienza. Inoltre, hà un spostamentu di 16,3 litri per cilindru, chì hè ottimale in termini di velocità di i processi di combustione. Per creà e cundizioni per u funziunamentu HCCI, u raportu di cumpressione geumetrica hè statu aumentatu à 1: 95. Cusì, u mischiu s'addensisce à una temperatura vicina à a temperatura di autoignizione di a maiò parte di e frazzioni in benzina cù un numeru ottanu mediu di XNUMXH è a temperatura di funziunamentu normale di u mutore.

Basatu nantu à e dati da parechji sensori, trà i quali quattru sensori di pressione nantu à ogni cilindru sò chjave, l'urdinatore decide quale modu di funziunamentu selezziunà. L'ultimu hè determinatu nantu à a basa di parechje zoni funziunali, secondu a vitezza è a carica (in altre parolle, u gradu di depressione di u pedale di l'acceleratore) di u mutore. Cù l'aiutu di un modulu di turbulente speciale chjamatu SCV (cumpresa una valvula di cuntrollu di l'aria speciale in unu di i porti di ingressu), un intensu flussu turbulente hè creatu intornu à l'assi di u cilindru. Sicondu e cundizioni è basatu annantu à un paragone di e curve di cumpressione di compressione è di pressione di combustione, è ancu di parechji altri parametri in "mappe" predefinite, l'iniettore multiportu injecta carburante à pressioni chì avvicinanu à quelli di e prime generazioni di diesel common rail. sistemi. - da 300 à 1200 bar - in parechje porzioni. Questu hè fattu da un impulsu longu (in un prucessu di flaring normale) à parechji impulsi durante u colpu di ingesta è di compressione (in l'operazione d'autoignizione). Ovviamente, a pressione di iniezione record per un mutore di benzina hè ancu un elementu chjave in a furmazione di a mistura. In ogni casu, una quistione logica sorge - cumu si cambia l'intera serie di parametri se è quandu si passa à a putenza più bassa di u mutore è u turbocharge, cù un aumentu di a pressione di u cilindru, è ancu cù a necessità di aumentà e porzioni di carburante ...

Tuttu accade più veloce

U brevettu SPCCI di Mazda hè di 44 pagine è detalla chì a vittura funziona in modu di auto-ignizione (SPCCI) per una parte significativa di u tempu. U cuntrollu hè basatu annantu à parechji tipi di modi SPCCI d'autoignizione durante u so funziunamentu - unu cù una mistura soprattuttu povira, una mistura soprattuttu normale, è una mistura pocu ricca. In tutti i casi, l'iniezione è a cunfigurazione di turbulenza creanu strati di diverse cumpusizioni (stratificazione) concentricamente intornu à l'assi, cù una zona interna più ricca (rapportu aria: carburante circa 14,7-20: 1) è una zona esterna più magra (35). -50: 1). L'internu hà abbastanza "infiammabilità", è l'esterno hà righjuntu quasi a temperatura critica per l'autoignizione vicinu à u centru mortu superiore di u pistone durante a compressione. A scintilla di a bugia inizia l'ignizione di a zona interna, facennu chì a temperatura è a prissioni aumentà bruscamente, è questu pruvucarà chì l'altri ignite spontaneamente à u stessu tempu. Siccomu ùn ci hè micca un lampu di fronte, si trova à a temperatura sottu à u limitu per a furmazione di l'ossidi di nitrogenu, chì riduce drasticamente a prisenza di l'ossidi di nitrogenu, è una mistura homogenea debule furnisce una combustione più cumpleta è livelli assai bassu di particulate, monossidu di carbonu è idrocarburi.

Sicondu e cundizioni di u funziunamentu - cum'è a velocità media è a carica alta, è in tutti i casi à l'alta velocità - u cumpressore meccanicu s'impegna per aiutà à furnisce più aria è più deplete a mistura. Ancu s'è u so scopu ùn hè micca di aumentà a putenza, cuntribuisce à e boni qualità dinamichi di a vittura. A patente ammenta ancu chì a vittura puderia esse turbocharged, è logicamente, a temperatura di scarico più bassa puderia permette l'usu di una turbina di geometria variabile. Per avà, però, u cuntrollu cù un compressore meccanicu più responsivo hè diventatu più faciule (sempre chì una tale definizione hè cumpatibile cù Skyactiv X). Sicondu l'ingegneri Mazda, l'usu di un turbocompressore pò vene in una tappa più tardi.

Hè impurtante di nutà chì anu sappiutu di creà qualcosa chì nimu ùn hà sappiutu fà - almenu micca in forma seriale. Parechji paràmetri di sensori sò paragunati à i cumpurtamenti predeterminati per a selezzione di u modu, ma u fattu hè chì in a pratica, u segnu "SPCCI Mode" hè mostratu nantu à a visualizazione Mazda a maiò parte di u tempu, ancu à intervalli di rpm assai bassu è assai altu - ancu à assai bassu. rpm Mazda3 si move in sesta marcia.

Cumu accade questu in a vita vera?

Dopu à una parte teorica cusì longa, hè finalmente ghjuntu u tempu di risponde à a quistione - ciò chì tuttu questu porta in a pratica à a fine. Cum'è a contrapartita di benzina, a vittura piglia a veloce facilmente è risponde rapidamente. Durante i testi, cumpresi ascense è virate in a Gola di Iskar, u modu normale interurbanu è autostrada, Mazda 3 Skyactiv X mantene u so cunsumu in a gamma di circa 5,2 l / 100 km. U cunsumu mediu di prova ottenutu da i culleghi in Germania hè 6,6 l / 100 km, ma questu include ancu a guida à alta velocità. In una prova di guida ecunomica, ghjunghjenu 5,4 l/100 km, chì hè 124 g/100 km CO2, chì hè à parità cù l'Audi A3 2.0 TDI, BMW 118d è Mercedes A 200d. Tuttavia, deve esse nutatu chì malgradu u prucessu di funziunamentu cumplessu, sta macchina ùn hà micca bisognu di tecnulugii cumplessi di trattamentu di gas, ma, invece, u sistema di iniezione di pressione assai alta aumenta u so costu. Per d 'altra banda, un picculu compressore meccanicu hè più prezzu di un turbocompressore, cusì deve esse posizionatu cum'è un prezzu trà i motori diesel è gasoline.

U mutore hè in armunia cù u caratteru dinamicu di a Mazda 3 è i so boni paràmetri per curre piacevuli. A direzzione hè precisamente disposta, è a vittura mantene una attitudine neutra, chì mostra una tendenza à vultà i roti posteriori solu à provocazioni forti. Hè aghjuntu à questu hè una bona mistura di sistemi di assistenza è equipaggiu, chì in Mazda sò parti di l'equipaggiu à diversi livelli. Avemu digià parlatu abbastanza di a nova cumpusizioni ergonomica di u cuntrollu. E funzioni ùn sò micca cuntrullate da u monitoru è sò simplici è convenienti per operà. In generale, l'internu hà un sensu sottile di ligerezza è di qualità chì hè stata solu truvata in mudelli di lussu parechji anni fà. In breve - Skyactiv X funziona - è veramente vi accende.