Skyactiv X با جایزه فناوری موتور و ورزش

پیشرفته ترین و پیشرفته ترین موتور مزدا برنده جایزه بنیانگذار رسانه پاول پیچ شد

رسانه های ورزشی و ورزشی هر ساله جایزه بین المللی Paul Pitch را برای نوآوری در فناوری ارائه می دهند. در زمانی که تحرک الکتریکی به طور فزاینده ای به عنوان جایگزینی برای یک موتور احتراق داخلی تلقی می شود ، جایزه Paul Pietsch 2020 فقط برای چنین موتور گرمائی اهدا می شود. با این حال ، یک شخصیت آوانگارد دارد. هیچ شرکت دیگری به ترکیب همگن سازی مانند موتور بنزینی و خود اشتعال مانند موتور دیزلی ، با مزایای هر دو نوع موتور در یک مدل تولید ، دست نیافته است. این فرصتی است تا در مورد چگونگی عملکرد این دستگاه دوباره به شما بگوییم.

Skyactiv X با فشار پاشش بنزین مانند موتور دیزل، احتراق شمع، خود اشتعال، "λ" که دائماً در حال تغییر است، واقعاً انقلابی در صنعت خودروسازی است.

توسعه موتور HCCI مزدا به بیش از 30 سال بر می گردد و عمدتا بر اساس تجزیه و تحلیل بسیار عمیق سوخت در توسعه موتور وانکل است. چندین نسل مهندس بر این اساس آموزش دیده اند که سردردها و مشکلات زیادی ایجاد می کند ، اما تجربیات زیادی را نیز به همراه دارد.

در اعماق موتور دوار بود که اولین نمونه های اولیه ماشین ها با اختلاط همگن و خود اشتعال پیدا شد. موتور Wankel همچنین به عنوان یک پلت فرم برای توسعه فناوری های مختلف مرتبط با توربو عمل می کند - این RX-7 است که توربوشارژرهای اولیه VNT، توربین های جت دوقلو و سوخت گیری آبشاری را در موتور بنزینی معرفی می کند که فقط توسط پورشه استفاده می شد.

فایل های X

با این حال، اساس مستقیم Skyactiv X فعلی، نسل جدید ماشین‌های بنزینی Skyactiv G و Skyactiv D است. اگر به راه‌حل‌های ارائه‌شده در این دستگاه‌ها نگاه کنید، به ناچار متوجه خواهید شد که آنها تا حدودی "تحقق یافته‌اند". در کارخانه جدید SPCCI، از تجربه به دست آمده از تجزیه و تحلیل محفظه های احتراق تا تلاطم جریان.

بر اساس این فرضیه ، Skyactiv X کارآمدتر از موتور بنزینی 2ZR-FXE است که توسط تویوتا پریوس (با استفاده از چرخه اتکینسون) 39 درصد کار می کند ، اما خود مزدا می داند که این نقطه مهم مهمترین نیست. بیشتر مواقع موتور با بار جزئی کار می کند و متوسط ​​بازده موتور بنزینی به طرز چشمگیری کاهش می یابد. با توجه به این واقعیت که در اکثر موارد Skyactiv X با یک شیر پروانه ای باز کار می کند ، تلفات پمپ به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و متوسط ​​بازده افزایش می یابد. این ، همراه با نسبت فشرده سازی بالا ، منجر به افزایش مشترک بازده می شود.

یک موفقیت بزرگ برای مهندسان مزدا این واقعیت است که Skyactiv X آنها در یک دامنه بسیار گسترده سرعت و بار در حالت همگن و خود اشتعال عمل می کند. در عمل ، این فرایندها نه تنها در موتورهای دیزلی و بنزینی ، بلکه مشابه فرآیندهای موتورهای دیزلی گازی و موتورهای بنزینی با سوخت کم است. مورد دوم نیز مناطق طبیعی و بدی را تولید می کند ، اما بر خلاف آنها ، جایی که این فرآیند کاملاً با جلوی فلش اتفاق می افتد ، در مورد مزدا ، مخلوط بد با کمک شمع خود به خود شعله ور می شود.

در Skyactiv X چه خبر است؟ تمام موتورهای آزمایشی که بر اساس حالت HCCI ایجاد شده تا به امروز کار می کنند ، مبتنی بر کنترل خود اشتعال بسیار پیچیده (بر اساس گرما و فشار در هنگام فشرده سازی و واکنش های شیمیایی اولیه بین سوخت ، گازها و هوا) با پارامترهای عملکرد ناپایدار هستند و در چندین حالت عبور می کنند. به عملکرد طبیعی موتور. یک موتور مزدا همیشه از شمع به عنوان آغازگر احتراق استفاده می کند. با این حال ، تفاوت با عملکرد طبیعی موتور بنزینی در وقایع بعدی نهفته است. این امر باعث می شود که انتقال به حالت های مختلف بسیار متعادلتر باشد و این روش کنترل HCCI منجر به یک فرآیند پایدار و پایدار می شود.

موارد از نظر تئوری

Skyactiv X مبتنی بر تنفس طبیعی ، چهار سیلندر ، 0,5 لیتری Skyactiv G است که به خودی خود پایه خوبی با کارایی بالا است. علاوه بر این ، دارای جابجایی 16,3 لیتر در هر سیلندر است که از نظر سرعت فرایندهای احتراق بهینه است. برای ایجاد شرایط برای عملکرد HCCI ، نسبت فشرده سازی هندسی به 1 افزایش یافت: 95. بنابراین ، مخلوط غلیظ می شود و به دمای نزدیک به دمای خودتنظیم اکثر کسرهای بنزین با تعداد اکتان متوسط ​​XNUMXH و دمای طبیعی کار موتور تبدیل می شود.

بر اساس داده های چندین سنسور، که در میان آنها چهار سنسور فشار در هر سیلندر کلیدی هستند، رایانه تصمیم می گیرد که کدام حالت عملکرد را انتخاب کند. مورد دوم بر اساس چندین منطقه عملکردی، بسته به سرعت و بار (به عبارت دیگر، درجه فرورفتگی پدال گاز) موتور تعیین می شود. با کمک یک ماژول چرخشی مخصوص به نام SCV (شامل یک شیر کنترل هوای ویژه در یکی از درگاه های ورودی)، یک جریان آشفته شدید در اطراف محور سیلندر ایجاد می شود. بسته به شرایط و بر اساس مقایسه منحنی‌های افزایش فشار تراکم و احتراق، و همچنین بسیاری از پارامترهای دیگر در «نقشه‌های» از پیش تعریف‌شده، انژکتور چند پورت سوخت را با فشارهایی که به نسل‌های اول دیزل معمولی ریل نزدیک می‌شود، تزریق می‌کند. سیستم های. - از 300 تا 1200 بار - در چند قسمت. این کار از یک پالس طولانی (در یک فرآیند شعله ور شدن معمولی) تا چندین پالس در طول مکش و ضربه فشرده سازی (در عملیات خود اشتعال) انجام می شود. بدیهی است که رکورد فشار تزریق برای یک موتور بنزینی نیز یک عنصر کلیدی در تشکیل مخلوط است. با این حال ، یک سوال منطقی مطرح می شود - چگونه کل مجموعه پارامترها تغییر می کند اگر و چه زمانی به قدرت موتور و توربوشارژ کمتر تغییر کند ، با افزایش فشار سیلندر و همچنین با نیاز به افزایش بخش های سوخت ...

همه چیز سریعتر اتفاق می افتد

پتنت SPCCI مزدا 44 صفحه است و جزئیاتی دارد که خودرو در بخش قابل توجهی از زمان در حالت احتراق خودکار شمع (SPCCI) کار می کند. این کنترل بر اساس چندین نوع حالت خود اشتعال SPCCI در طول عملیات آن است - یکی با یک مخلوط عمدتا ضعیف، یک مخلوط عمدتاً معمولی و یک مخلوط کمی غنی. در همه موارد، پیکربندی تزریق و چرخش، لایه‌هایی از ترکیب‌های مختلف (طبقه‌بندی) را به‌طور متحدالمرکز حول محور، با یک منطقه داخلی غنی‌تر (نسبت هوا: سوخت حدود 14,7-20:1) و یک منطقه بیرونی کم‌تر (35) ایجاد می‌کند. -50:1). داخلی دارای "اشتعال پذیری" کافی است و خارجی تقریباً به دمای بحرانی برای خود اشتعال نزدیک به نقطه مرگ بالای پیستون در هنگام فشرده سازی رسیده است. جرقه شمع شروع به اشتعال ناحیه داخلی می کند و باعث افزایش شدید دما و فشار می شود و همین امر باعث می شود که بقیه به طور خود به خود مشتعل شوند. از آنجایی که جلوی فلاش وجود ندارد، در دماهای زیر آستانه تشکیل اکسیدهای نیتروژن رخ می دهد که حضور اکسیدهای نیتروژن را به شدت کاهش می دهد و یک مخلوط همگن ضعیف احتراق کامل تر و سطوح بسیار کم ذرات معلق، مونوکسید کربن و هیدروکربن ها

بسته به شرایط عملیاتی - مانند سرعت متوسط ​​و بار زیاد، و در همه موارد در سرعت بالا - کمپرسور مکانیکی برای کمک به تامین هوای بیشتر و تخلیه بیشتر مخلوط وارد عمل می‌شود. اگرچه هدف آن افزایش قدرت نیست، اما به کیفیت های دینامیکی خوب خودرو کمک می کند. این پتنت همچنین اشاره می‌کند که خودرو می‌تواند توربوشارژ باشد و به طور منطقی، دمای پایین اگزوز می‌تواند امکان استفاده از یک توربین هندسه متغیر را فراهم کند. با این حال، در حال حاضر، کنترل با یک کمپرسور مکانیکی پاسخگوتر آسان تر شده است (به شرطی که چنین تعریفی با Skyactiv X سازگار باشد). به گفته مهندسان مزدا، استفاده از توربوشارژر ممکن است در مراحل بعدی انجام شود.

توجه به این نکته مهم است که آنها موفق شدند چیزی را بسازند که هیچ کس دیگری قادر به انجام آن نبود - حداقل نه به صورت سریال. بسیاری از پارامترهای سنسور با رفتارهای از پیش تعیین شده برای انتخاب حالت مقایسه می شوند، اما واقعیت این است که در عمل علامت "SPCCI Mode" روی نمایشگر مزدا در بیشتر مواقع حتی در محدوده های بسیار پایین و بسیار زیاد دور در دقیقه - حتی در محدوده های بسیار کم - نشان داده می شود. دور در دقیقه مزدا 3 به آرامی در دنده شش حرکت می کند.

چگونه این اتفاق در زندگی واقعی رخ می دهد؟

پس از چنین بخش نظری طولانی، سرانجام زمان پاسخ به این سؤال فرا رسیده است - در نهایت همه اینها در عمل به چه چیزی منجر می شود. مانند همتای بنزینی، خودرو به راحتی سرعت می گیرد و به سرعت پاسخ می دهد. مزدا 3 اسکای اکتیو ایکس در طول آزمایشات از جمله صعود و پیچش در تنگه ایسکار، حالت عادی بین شهری و بزرگراهی، مصرف خود را در محدوده 5,2 لیتر در 100 کیلومتر حفظ می کند. میانگین مصرف آزمایشی بدست آمده توسط همکاران در آلمان 6,6 لیتر در 100 کیلومتر است، اما این شامل رانندگی با سرعت بالا نیز می شود. در یک تست رانندگی اقتصادی، آنها به 5,4 لیتر در 100 کیلومتر می رسند که 124 گرم در هر 100 کیلومتر CO2 است که با آئودی A3 2.0 TDI، BMW 118d و مرسدس A 200d برابری می کند. البته لازم به ذکر است که با وجود فرآیند پیچیده عملیات، این دستگاه نیازی به فناوری های پیچیده تصفیه گاز ندارد، اما از طرف دیگر سیستم تزریق فشار بسیار بالا هزینه آن را افزایش می دهد. از طرف دیگر، یک کمپرسور مکانیکی کوچک ارزانتر از یک توربوشارژر است، بنابراین باید به عنوان قیمتی بین موتورهای دیزلی و بنزینی قرار گیرد.

موتور با شخصیت دینامیکی مزدا 3 و تنظیمات خوب آن برای پیچیدن های دلپذیر هماهنگ است. فرمان دقیقاً چیده شده است و خودرو رفتار خنثی را حفظ می کند و تمایل به چرخاندن چرخ های عقب را فقط در صورت تحریک شدید نشان می دهد. به این موارد ترکیب خوبی از سیستم‌ها و تجهیزات کمکی اضافه شده است که در مزدا بخشی از تجهیزات در سطوح مختلف هستند. ما قبلاً به اندازه کافی در مورد ترکیب ارگونومیک جدید کنترل صحبت کرده ایم. عملکردها توسط مانیتور کنترل نمی شوند و کار با آنها ساده و راحت است. به طور کلی، فضای داخلی دارای حس ظریفی از سبکی و کیفیت است که سال ها پیش تنها در مدل های لوکس یافت می شد. به طور خلاصه - Skyactiv X کار می کند - و واقعاً شما را روشن می کند.