Skyactiv X auto- ja urheiluteknologiapalkinnolla
Artikkelit

Skyactiv X auto- ja urheiluteknologiapalkinnolla

Mazdan huipputeknologia voittaa Media perustaja Paul Pietsch -palkinnon

Auto motor und sports media jakaa joka vuosi kansainvälisen Paul Pitch -palkinnon teknologisesta innovaatiosta. Aikana, jolloin sähkön liikkuvuutta pidetään yhä enemmän polttomoottorin korvikkeena, Paul Pietsch 2020 -palkinto on myönnetty juuri tällaiselle lämpömoottorille. Sillä on kuitenkin avantgarde-luonne. Kukaan muu yritys ei ole saavuttanut homogenoinnin yhdistelmää, kuten bensiinimoottori, ja itsesytytystä, kuten dieselmoottoria, tuotantomallin molempien moottorityyppien eduin. Tämä on tilaisuus kertoa teille uudelleen tämän laitteen toiminnasta.

Bensiinin ruiskutuspaine, kuten dieselmoottorissa, sytytystulpan sytytys, itsesytytys, "λ", joka muuttuu jatkuvasti, Skyactiv X on todellinen vallankumous autoteollisuudessa.

Mazda on kehittänyt HCCI-moottoria yli 30 vuotta ja perustuu suurelta osin erittäin perusteellisiin polttoaineanalyyseihin Wankel-moottorin kehittämisessä. Useat sukupolvet insinöörejä koulutetaan tällä perusteella, mikä aiheuttaa paljon päänsärkyä ja ongelmia, mutta tuo myös paljon kokemusta.

Juuri pyörivän moottorin syvyyksistä löydettiin ensimmäiset prototyypit koneita, joissa oli homogeeninen sekoitus ja itsesytytys. Wankel-moottori toimii myös alustana erilaisten turbotekniikkaan liittyvien teknologioiden kehittämiselle - tämä on RX-7, joka esittelee alkeelliset VNT-turboahtimet, kaksoissuihkuturbiinit ja kaskaditankkauksen bensiinimoottorissa, jota vain Porsche käytti.

Skyactiv X auto- ja urheiluteknologiapalkinnolla

Salaiset kansiot

Nykyisen Skyactiv X:n suorana perustana ovat kuitenkin jo todistetut uuden sukupolven bensiinikoneet Skyactiv G ja Skyactiv D. Näissä laitteissa esiteltyjä ratkaisuja tarkasteltaessa huomaa väistämättä, että ne ovat jossain määrin ”toteutuneet”. ”Uudessa SPCCI-laitoksessa polttokammioiden analysoinnista saadusta kokemuksesta virtauksen turbulenssiin.

Tämän hypoteesin mukaan Skyactiv X: n tehokkuus ylittää Toyota Prius -moottorin (Atkinsonin syklin) 2ZR-FXE-bensiinimoottorin tehokkuuden 39 prosentilla, mutta Mazda itse on tietoinen siitä, että tämä maksimipiste ei ole tärkein kohta. Suurimman osan ajasta moottori käy osakuormalla ja bensiinimoottorin keskimääräinen hyötysuhde laskee dramaattisesti. Koska useimmissa tapauksissa Skyactiv X toimii avoimella läppäventtiilillä, pumpun häviöt vähenevät merkittävästi ja keskimääräinen hyötysuhde kasvaa. Tämä yhdessä korkean puristussuhteen kanssa lisää yhdessä tehokkuutta.

Skyactiv X auto- ja urheiluteknologiapalkinnolla

Suuri saavutus Mazda-insinööreille on se, että heidän Skyactiv X toimii homogeenisessa ja itsesyttyvässä tilassa erittäin laajalla nopeuden ja kuorman alueella. Käytännössä siinä yhdistyvät prosessit, joita ei käytetä vain diesel- ja bensiinimoottoreissa, vaan myös samanlaisia ​​kuin kaasudieselmoottoreissa ja vähärasvaisissa bensiinimoottoreissa. Jälkimmäinen tuottaa myös normaaleja ja huonoja alueita, mutta toisin kuin niissä, joissa prosessi tapahtuu kokonaan salaman edessä, Mazdon tapauksessa huono seos syttyy itsestään sytytystulpan avulla.

Mitä Skyactiv X: ssä tapahtuu? Kaikki kokeelliset moottorit, jotka toimivat tähän mennessä luodun HCCI-moodin perusteella, perustuvat erittäin monimutkaiseen itsesytytyksen hallintaan (perustuu lämmölle ja paineelle puristuksen aikana ja alustavissa kemiallisissa reaktioissa polttoaineen, kaasujen ja ilman välillä) epävakaissa toimintaparametreissa, jotka tapahtuvat useissa tiloissa. moottorin normaaliin toimintaan. Mazda-moottori käyttää aina sytytystulppaa palamisen aloittajana. Ero bensiinimoottorin normaalista toiminnasta on kuitenkin seuraavissa tapahtumissa. Tämä tekee siirtymisestä eri tiloihin paljon tasapainoisempaa ja tämä tapa ohjata HCCI-tilassa johtaa vakaaseen ja vakaan prosessiin.

Asiat teoriassa

Skyactiv X perustuu luonnollisesti imettyyn nelisylinteriseen Skyactiv G 0,5-litraan, joka sinänsä on hyvä pohja korkeaan hyötysuhteeseen. Lisäksi sen tilavuus on 16,3 litraa sylinteriä kohti, mikä on optimaalinen palamisprosessien nopeuden kannalta. HCCI-toiminnan olosuhteiden luomiseksi geometristä puristussuhdetta korotettiin arvoon 1: 95. Näin ollen seos sakenee lämpötilaan, joka on lähellä useimpien bensiinin fraktioiden itsestään muodostumislämpötilaa ja jonka keskimääräinen oktaaniluku on XNUMXH ja moottorin normaali käyttölämpötila.

Skyactiv X auto- ja urheiluteknologiapalkinnolla

Useiden antureiden tietojen perusteella, joista neljä paineanturia jokaisessa sylinterissä on avainasemassa, tietokone päättää, mikä toimintatapa valitaan. Jälkimmäinen määräytyy useiden toiminnallisten vyöhykkeiden perusteella, riippuen moottorin nopeudesta ja kuormituksesta (toisin sanoen kaasupolkimen painamisasteesta). Erityisen SCV-nimisen pyörremoduulin (mukaan lukien erityinen ilmansäätöventtiili yhdessä imuaukossa) avulla sylinterin akselin ympärille luodaan voimakas turbulenttinen virtaus. Olosuhteista riippuen ja puristus- ja palamispaineen muodostumiskäyrien sekä monien muiden ennalta määritettyjen "karttojen" parametrien vertailun perusteella moniporttinen ruiskutussuutin ruiskuttaa polttoainetta paineilla, jotka ovat lähellä yhteispaineruiskutusdieselin ensimmäisten sukupolvien paineita. järjestelmät. - 300 - 1200 bar - useissa erissä. Tämä tapahtuu yhdestä pitkästä pulssista (normaalissa soihdutusprosessissa) useisiin pulsseihin imu- ja puristusiskun aikana (itsesytytystoiminnossa). On selvää, että bensiinimoottorin ennätysruiskutuspaine on myös avaintekijä seoksen muodostumisessa. Herää kuitenkin looginen kysymys - kuinka koko parametrijoukko muuttuu, jos ja milloin siirrytään pienempään moottorin tehoon ja turboahtimeen sylinterin paineen noustessa sekä tarpeen lisätä polttoaineannoksia ...

Kaikki tapahtuu nopeammin

Mazdan SPCCI-patentti on 44 sivua pitkä, ja siinä kerrotaan, että auto toimii sytytystulpan automaattisessa sytytystilassa (SPCCI) merkittävän osan ajasta. Ohjaus perustuu useisiin SPCCI-itsesytytystiloihin sen toiminnan aikana - yksi, jossa on enimmäkseen huono seos, enimmäkseen normaali seos ja hieman rikas seos. Kaikissa tapauksissa ruiskutus- ja pyörrekonfiguraatio luo eri koostumuksellisia kerroksia (kerrostuminen) samankeskisesti akselin ympärille, jossa on rikkaampi sisävyöhyke (ilma:polttoainesuhde noin 14,7-20:1) ja ohuempi ulkovyöhyke (35). -50:1). Sisäpuolella on riittävä "syttyvyys", ja ulkopuolinen on saavuttanut melkein itsesyttymislämpötilan lähellä männän yläkuolokohtaa puristuksen aikana. Sytytystulpan kipinä käynnistää sisävyöhykkeen syttymisen, jolloin lämpötila ja paine nousevat jyrkästi, jolloin muut syttyvät itsestään samaan aikaan. Koska leimahdusrintamaa ei ole, sitä esiintyy typen oksidien muodostumisen kynnyksen alapuolella olevissa lämpötiloissa, mikä vähentää merkittävästi typen oksidien esiintymistä, ja heikko homogeeninen seos tarjoaa täydellisemmän palamisen ja erittäin alhaiset hiukkas-, hiilimonoksidi- ja hiilimonoksidipitoisuudet. hiilivedyt.

Skyactiv X auto- ja urheiluteknologiapalkinnolla

Käyttöolosuhteista riippuen – kuten keskinopeudella ja suurella kuormituksella ja kaikissa tapauksissa suurella nopeudella – mekaaninen kompressori käynnistyy lisäämään ilmaa ja kuluttamaan seosta entisestään. Vaikka sen tarkoituksena ei ole lisätä tehoa, se edistää auton hyviä dynaamisia ominaisuuksia. Patentissa mainitaan myös, että auto voisi olla turboahdettu, ja loogisesti katsottuna alhaisempi pakokaasujen lämpötila voisi mahdollistaa muuttuvageometrisen turbiinin käytön. Toistaiseksi ohjaus herkemmällä mekaanisella kompressorilla on kuitenkin helpottunut (edellyttäen, että tällainen määritelmä on yhteensopiva Skyactiv X:n kanssa). Mazdan insinöörien mukaan turboahtimen käyttö saattaa tulla myöhemmin.

On tärkeää huomata, että he onnistuivat luomaan jotain, mitä kukaan muu ei ole pystynyt tekemään - ei ainakaan sarjamuodossa. Monia anturiparametreja verrataan esiasetettuihin käyttäytymismuotoihin tilan valinnassa, mutta tosiasia on, että käytännössä "SPCCI Mode" -merkki näkyy Mazdan näytössä suurimman osan ajasta, jopa erittäin alhaisilla ja erittäin korkeilla kierrosluvuilla - jopa erittäin alhaisilla rpm Mazda3 liikkuu tasaisesti kuudennella vaihteella.

Kuinka tämä tapahtuu tosielämässä?

Näin pitkän teoreettisen osan jälkeen on vihdoin tullut aika vastata kysymykseen - mihin tämä kaikki lopulta käytännössä johtaa. Bensiinin tapaan auto ottaa vauhtia helposti ja reagoi nopeasti. Testien aikana, mukaan lukien nousut ja käännökset Iskar Gorgessa, normaalissa intercity- ja maantietilassa, Mazda 3 Skyactiv X pitää kulutuksensa alueella noin 5,2 l / 100 km. Saksalaisten kollegoiden saavuttama keskimääräinen testikulutus on 6,6 l / 100 km, mutta tämä sisältää myös nopean ajon. Taloudellisessa ajokokeessa ne saavuttavat 5,4 l/100 km, mikä on 124 g/100 km CO2, mikä on saman verran kuin Audi A3 2.0 TDI, BMW 118d ja Mercedes A 200d. On kuitenkin huomattava, että monimutkaisesta käyttöprosessista huolimatta tämä kone ei tarvitse monimutkaisia ​​kaasunkäsittelytekniikoita, mutta toisaalta erittäin korkeapaineinen ruiskutusjärjestelmä nostaa sen kustannuksia. Toisaalta pieni mekaaninen kompressori on halvempi kuin turboahdin, joten se kannattaa sijoittaa hinnaksi diesel- ja bensiinimoottorien väliin.

Skyactiv X auto- ja urheiluteknologiapalkinnolla

Moottori on sopusoinnussa Mazda 3:n dynaamisen luonteen ja sen hyvien asetusten kanssa miellyttävää kaarreajoa varten. Ohjaus on tarkasti järjestetty, ja auto säilyttää neutraalin käytöksen, mikä osoittaa taipumusta kääntää takapyöriä vain jyrkän provokaation yhteydessä. Tähän lisätään hyvä sekoitus avustusjärjestelmiä ja varusteita, jotka ovat Mazdassa osa varusteita eri tasoilla. Olemme jo puhuneet tarpeeksi ohjaimen uudesta ergonomisesta koostumuksesta. Toimintoja ei ohjata monitorilla, ja ne ovat yksinkertaisia ​​ja käteviä käyttää. Kaiken kaikkiaan sisätiloissa on hienovaraista keveyden ja laadun tunnetta, joka löytyi vain luksusmalleista vuosia sitten. Lyhyesti sanottuna - Skyactiv X toimii - ja se saa sinut todella voimaan.

Lisää kommentti