Двигатель Skyactiv-X: бензин, работающий как дизель?

Получив большой резонанс в прессе, новый двигатель Mazda обещает стать революционным бензиновым двигателем, который может работать как дизель. Так ли это на самом деле? Какие характеристики у этого двигателя?

Поэтому мы увидим основные принципы Skyactiv-X с информацией, полученной от Mazda.

Читайте также: отличия бензина от дизеля

Принцип действия

Skyactiv-X обещает работать с очень бедной смесью, чтобы максимально ограничить потребление, поэтому у нас есть два режима работы:

• Классика: нормальное богатство по соотношению воздух / топливо, как у любого бензинового двигателя. Мы впрыскиваем воздух и топливо в правильной пропорции и зажигаем все свечой, свечой, которая сама по себе позволяет всему загореться.
• Плохо с самовозгоранием: мы впрыскиваем очень небольшую часть топлива по сравнению с окислителем (воздухом), мы воспламеняем все от давления / сжатия, а не от искры от свечи зажигания. Обязательно понимать, что увеличение давления газа (его раздавливание) приводит к его нагреву. И мы можем заставить его нагреться настолько, чтобы он воспламенил топливо: это принцип дизельного топлива. Здесь мы стараемся экономить топливо, впрыскивая гораздо больше воздуха, чем бензина (есть также компрессор, который позволяет нагнетать воздух).

Проблема заключается в том, что смесь, которую хочет Mazda, настолько бедна, что ее больше нельзя воспламенить просто от свечи зажигания … Поэтому они нашли решение: использовать метод, аналогичный дизельному, а именно самовоспламенение.

Классическая операция

Откройте для себя объяснения каждого шага внизу диаграммы.

Как и любой обычный бензиновый двигатель, Skyactiv-X работает следующим образом:

• Шаг 1: впуск воздуха и топлива в обычных пропорциях, как у любого бензинового двигателя.
• Шаг 2: двигаемся в сторону PMB, а именно нижней мертвой точки поршня. Воздух и топливо перемешиваются и перемешиваются однородно, что обеспечивает хорошее качество сгорания бензиновых двигателей, которые в свою очередь генерируют меньше мелких частиц.
• Шаг 3: топливно-воздушная смесь (стехиометрическая смесь, следовательно, классическая насыщенность) сжимается и поднимается до температуры (нам здесь все равно …)
• Шаг 4: свеча загорается, и пламя распространяется как след порошка. Топливно-воздушная смесь достаточно загружена топливом, поэтому пламя распространяется и все сгорает полностью: это расширяет воздух, который толкает поршень вниз.

Запуск Skyactiv-X на обедненном / похожем на дизельное топливо

Вот теперь его другой способ работы, а именно, как дизель, использующий самовозгорание (более подробное объяснение под диаграммой).

ЭКСПЛУАТАЦИЯ SPCCI

SPковчег Controlled Cсжатие Iпонимание

«Модный дизель»

Как и любой обычный бензиновый двигатель, Skyactiv-X работает следующим образом:

• Шаг 1: впуск воздуха и топлива в определенных пропорциях: здесь имеется избыток воздуха по отношению к топливу, что, следовательно, приводит к обеднению смеси.
• Шаг 2: мы приходим к PMB с еще бедной смесью
• Шаг 3: все сжать, чтобы нагреться. Но чтобы избежать неконтролируемого самовозгорания, смесь здесь очень бедная и не воспламеняется сама по себе, как на дизеле.
• Шаг 4: чтобы вызвать возгорание, нам нужно немного избыточного давления (при нажатии на газ он нагревается, я напоминаю вам), и это избыточное давление будет получено путем впрыска небольшого количества топлива, которое сразу же зажигается свечой зажигания. Этот маленький огненный шар будет расширяться и сжимать все остальное в топке. Обратите внимание, что этот шаг очень напоминает многослойную работу некоторых бензиновых двигателей (это еще один метод работы на обедненной смеси).

  
  ЕСЛИ я когда-либо ограничивался искрой без впрыска, смесь не взяла бы полностью, потому что она слишком бедная, только небольшая область вокруг свечи зажигания займет немного …

• Этап 5: Это избыточное давление затем вызовет достаточно тепла для воспламенения бедной смеси, находящейся в остальной части камеры сгорания (смесь, допускаемая на этапе 1). Здесь нет пламени, которое распространяется как при нормальной работе, а происходит самовозгорание топливовоздушной смеси благодаря теплу, полученному под давлением. Огненный шар раздавливает окружающий газ и вызывает возгорание бензиновых «частиц» (несмотря на бедность). Этот тип сгорания, как и в случае с дизельным двигателем, также вызывает большую силу

Рабочие фазы?

Экономичный / «дизельный» режим можно использовать только в ограниченном диапазоне оборотов двигателя, примерно до 4500 об / мин. Если вам нужна производительность, мы вернемся к обычному режиму работы, поэтому при полной нагрузке (полный газ) мы в основном будем работать в стандартном режиме.

Skyactiv-X Особенности / Технические характеристики

Впрыск

Skyactiv-X имеет прямой впрыск, который достигает 700 бар (давление впрыска), что намного выше, чем у других бензиновых двигателей, которые ограничены до 300 бар. Действительно, режим самовозгорания вызывает впрыск в направлении верхней мертвой точки, когда смесь очень сжата, поэтому необходимо увеличить давление впрыска, чтобы получить правильное испарение в камере сгорания.

Коэффициент сжатия

Пик здесь составляет 16: 1, тогда как бензин обычно не превышает 12: 1 (14: 1 у Mazda с Skyactiv-G, но они являются исключением). Действительно, обобщение турбин приводит к уменьшению степени сжатия двигателей (но их сжатие увеличивается благодаря турбонаддувам, поэтому см. Здесь). Короче говоря, вы также должны знать, что чем больше у вас высокая степень сжатия, тем выше эффективность двигателя (и, следовательно, тем меньше он потребляет). Но проблема всегда связана с тем, что, если мы слишком сильно увеличиваем этот показатель, у нас есть двигатель, который воспламеняет смесь до ВМТ (внезапно он разрушается и не работает), поэтому мы стараемся увеличить его как можно больше. предотвращение этого явления: поэтому пальма первенства достается этому двигателю, который обеспечивает очень высокую степень сжатия благодаря чрезвычайно бедной смеси, которая не самовоспламеняется (тогда выдается команда на самовоспламенение, как вы видели выше).

Наконец, обратите внимание, что эта степень сжатия контролируется (таким образом, более или менее важно) благодаря изменяемому допуску, который позволяет изменять закон открытия (их продолжительность) клапанов.

Переедание?

Да, и если Mazda привыкла предлагать безнаддувные двигатели, здесь мы имеем право на компрессор. С другой стороны, последний на самом деле не нужен для производительности за счет наддува двигателя, он скорее используется для обедненной смеси, заряжая цилиндры воздухом (если мы не компенсируем, впрыскивая больше топлива, мы получаем бедную смесь).

Гибридизация?

Да, но он очень легкий и не имеет ничего общего с режимом сжигания обедненной смеси. Это небольшая помощь (микрогибридизация), которая просто заключается в помощи двигателю через ремень вспомогательного оборудования (генератор-стартер).

Выполняет ли Skyactiv-X свои обещания?

На уровне маркетинга мы можем сказать «да»! Действительно, все средства массовой информации бесплатно передают технические новшества, очень хороший план для Mazda… Заметьте, я не критикую это (всегда интересное нововведение), я просто описываю его. С технической точки зрения можно сказать, что преимущества все еще кажутся преувеличенными …

• Уровень потребления бренд оценивает на 20-30% меньше потребления по сравнению с Skyactiv-G (бензин), но мы не знаем, на чем это основано, и особенно в фактах, которые трудно увидеть (мы бы предпочли 10% и снова, это действительно зависит от типа вождения и, следовательно, от активации обедненного режима).
• Уровень загрязнения, таким образом, находится на уровне выбросов CO2, которые уменьшаются в той же пропорции, а именно от 20 до 30%, а в действительности – на 10%. С другой стороны, и именно здесь мне не нравится этот двигатель, так это то, что он будет генерировать больше NOx и мелких частиц по сравнению с обычным бензином и, следовательно, Skyactiv-G. При работе на обедненной смеси больше тепла и, следовательно, появляется NOx, а самовозгорание менее чистое, мы получаем мелкие частицы … Еще раз, чтобы немного уменьшить CO2, мы выделяем много вещи взамен вредные для здоровья (CO2 касается только парникового эффекта и, следовательно, повышения температуры на Земле).
• По мощности мы далеко не на высоте дизеля, потому что крутящий момент здесь очень неутешительный для двигателя мощностью 180 л.с. У нас здесь 224 Нм, а у 2.0 HDI от PSA – 400! Короче говоря, это двигатель, который остается довольно пустотелым (несмотря на крутящий момент

Различия бензин / дизель: основные моменты

Одно из основных различий между бензином и дизелем заключается в том, что бензиновому двигателю нужна искра для воспламенения топлива, в то время как дизель делает это за счет сжатия воздуха. Это сжатие вызывает так много тепла, что топливо воспламеняется само (ну, не совсем, если мы хотим быть точными, это действительно нагрев газа в цилиндре, который воспламеняет дизельное топливо).

Дизель потребляет меньше из-за более бедной смеси (работает с избытком воздуха) и высокой степени сжатия (которая также допускает значительное сжатие, что приводит к высокой температуре: самовоспламенению).

Поэтому Mazda стремилась добиться того же с бензиновым двигателем.

Подробнее о том, как работает Skactiv-X

Так смогла бы Mazda преуспеть в своем волшебном трюке, отдав приоритет другим брендам? Да и нет, потому что бензиновый двигатель Skyactiv-X Mazda работает не так, как дизель, несмотря на то, что вы слышите. Он просто использует одну из своих характеристик: способность сжигать обедненную смесь и пробовать самовоспламенение для повышения эффективности сгорания.

Слева впускаем воздух и топливо, все более классическое. Справа сжимаем, тоже ничего нового …

Именно при зажигании все по-другому. Мы вызываем небольшую искру, которой недостаточно, чтобы зажечь все (слишком мало!). Но он сжигает крошечный кусочек топлива, что вызывает локальное расширение. Это в дополнение к и без того высокой компрессии в остальной части камеры. В результате давление настолько высокое, что выделяет достаточно тепла, чтобы все сжечь (как в дизеле).

Таким образом, мы имеем дело с двигателем, который работает как классический бензин на холоде и на высоких оборотах. Поэтому в остальное время он работает определенным образом, который несколько похож на дизельное топливо, но не становится таковым.

На этом этапе работы мы сначала впрыснем немного топлива (очень бедная смесь, т.е. половина для экономии) на этапе впуска (когда поршень опускается, впускной клапан открыт и, следовательно, когда поступает воздух. когда двигатель качает / всасывает воздух). Затем впрыскиваемый воздух и топливо будут идеально смешиваться на этом этапе, тот факт, что он однороден, имеет решающее значение для оптимизации сгорания / эффективности и уменьшения образования NOx.

На этом этапе мы обычно видим самовозгорание, как на дизельном топливе, поскольку сжатие нагревает окислитель (впускаемый воздух), но это не так. Действительно, инженеры сконструировали двигатель таким образом, чтобы он не самовоспламенялся, в отличие от дизеля! Цель состоит в том, чтобы избежать любой ранней детонации (следовательно, в фазе сжатия), которая также может произойти на обычном бензиновом двигателе (когда зажигание выполняется слишком рано, также есть датчик детонации, чтобы избежать этого и помочь. Компьютер для управления искровое зажигание как нельзя лучше).

Анимация Mazda SkyActiv-X

Так как же все это воспламенится, если у нас не хватает давления, как на дизеле? Что ж, компьютер создаст небольшой недостаток давления в свече зажигания … Действительно, на этом этапе достаточно, чтобы свеча зажигания произвела очень маленькую искру, чтобы давление стало достаточным (небольшой “взрыв” добавляет давление к общему количеству в цилиндре, так как то, что сгорает, расширяется): это капля воды, которая переливается через спину верблюда и, следовательно, создает давление, достаточно высокое для самовоспламенения всей смеси (окислитель / топливная смесь). Следовательно, это самовозгорание путем контролируемого воспламенения (совершенно парадоксальное выражение, в конце концов, немного похоже на выражение «большое маленькое»). Это называется SPCCI для искрового зажигания от сжатия.

Короче говоря, все это означает, что Mazda преуспела там, где другие потерпели неудачу: избежать проблем с ранним зажиганием (ведущим к разрушительному стуку), точно контролируя момент, когда произойдет самовозгорание под давлением.

Такой способ сжигания смеси в цилиндре делает его более оптимальным с точки зрения эффективности. Вся смесь топлива / окислителя воспламеняется внезапно, в то время как на бензине происходит прогрессивное воспламенение: воспламенение распространяется от искры свечи зажигания. В результате импульс, посылаемый на поршень (чтобы он опускался), более резкий и прямой, при этом частицы сокращаются в максимально возможной степени.

Двигатель нового поколения Mazda SKYACTIV-X

Для правильной работы двигателю требуется механический компрессор для впуска и впрыска, давление в котором выше, чем в обычных бензиновых двигателях.

Quel gain?

Согласно Mazda, мы могли бы увеличить крутящий момент по сравнению с обычным бензином (например, с дизельным двигателем, то есть с 10 до 30%), и мы сократим загрязнение и потребление примерно на 15-20%.

Когда ?

Не сразу, технология все еще находится в стадии разработки, и мы должны увидеть, как она появится в 2020 году на наших дорогах.

Параллельно с многоуровневым режимом?

Наконец, мы можем провести параллель со стратифицированным режимом современных бензиновых двигателей с прямым впрыском (например, TSI, S означает стратифицированный), который заключается в уменьшении дозы топлива, отправляемого в двигатель. Разница в том, что стратифицированный режим состоит в основном не в смешивании топлива с воздухом в цилиндре, а в поддержании его максимальной концентрации в небольшом пространстве. На самом деле цель состоит не в том, чтобы заполнить камеру именно для того, чтобы впрыскивать меньше топлива. К сожалению, при этом образуются очень мелкие частицы в больших количествах, отсюда и необходимость установки сажевых фильтров на современные бензиновые двигатели.

Все комментарии и реакции

Dernier комментарий опубликован:

Маленький Луи (Дата: 2021, 09:05:15)

Инженеры Mazda получили в Японии техническую награду за двигатель Skyactiv.

По общему признанию, они увеличили степень сжатия (неслыханно) … но также они коснулись формы головки поршней … И изменили выпускное отверстие для цилиндров 3 и 4 (пытаясь удалить оставшийся сгоревший газ в цилиндрах).

Мазда шляпа.

Жаль, что они так мало развиты во Франции (1 дилер на отдел и больше)

Il Я. 1 реакция (и) на этот комментарий:

• Администратор АДМИНИСТРАТОР САЙТА (2021-09-08 11:36:53): Спасибо за очень четкую небольшую информацию.

  Однако я не вижу революции в этом тепловом двигателе (который не сильно влияет на эффективность).

(Ваш пост будет виден под комментарием после проверки)

Написать комментарий

Вы за сдерживание машин на скорости 130 км / ч?