Mazda SkyActiv G շարժիչ՝ բենզին և SkyActiv D՝ դիզել

Ավտոարտադրողները նպատակ ունեն նվազեցնել CO արտանետումները₂ այլ կերպ. Երբեմն դա, օրինակ, o Փոխզիջումներն են, որոնք մղում են մեքենա վարելու ուրախությունը եզրագծին: Այնուամենայնիվ, Mazda-ն որոշել է գնալ այլ ուղղությամբ և նվազեցնել արտանետումները նոր ինտեգրված լուծումով, որը չի զրկում վարորդին վարորդական հաճույքից: Բացի բենզինային և դիզելային շարժիչների նոր դիզայնից, լուծումը ներառում է նաև նոր շասսի, թափք և փոխանցումատուփ: Ամբողջ մեքենայի քաշի նվազեցումը ձեռք ձեռքի տված է նոր տեխնոլոգիաների հետ:

Վերջին ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ սովորական ներքին այրման շարժիչները կշարունակեն գերիշխել ավտոմոբիլային աշխարհում առաջիկա 15 տարիների ընթացքում, ուստի արժե շարունակել մեծ ջանքեր գործադրել դրանց զարգացման համար: Ինչպես հայտնի է, վառելիքում պարունակվող քիմիական էներգիայի մեծ մասը այրման ժամանակ չի վերածվում մեխանիկական աշխատանքի, այլ բառացիորեն գոլորշիացվում է որպես թափոնային ջերմություն արտանետվող խողովակների, ռադիատորի և այլնի միջոցով և բացատրում են նաև շփման հետևանքով առաջացած կորուստները։ շարժիչի մեխանիկական մասեր. SkyActiv բենզինային և դիզելային շարժիչների նոր սերնդի մշակման ժամանակ Ճապոնիայի Հիրոսիմայի ինժեներները կենտրոնացել են վեց հիմնական գործոնների վրա, որոնք ազդում են վառելիքի սպառման և արտանետումների վրա.

• սեղմման հարաբերակցությունը,
• վառելիքի և օդի հարաբերակցությունը
• խառնուրդի այրման փուլի տևողությունը,
• խառնուրդի այրման փուլի ժամանակը,
• պոմպային կորուստներ
• շարժիչի մեխանիկական մասերի շփում.

Բենզինային և դիզելային շարժիչների դեպքում սեղմման հարաբերակցությունը և շփման կորուստների կրճատումն ապացուցվել է որպես արտանետումների և վառելիքի սպառման նվազեցման ամենակարևոր գործոնները:

Motor SkyActiv D

2191 cc շարժիչը հագեցած է պիեզոէլեկտրական ներարկիչներով բարձր ճնշման ընդհանուր ռելսային ներարկման համակարգով: Այն առանձնանում է դիզելային վառելիքի համար սեղմման անսովոր ցածր հարաբերակցությամբ՝ ընդամենը 14,0:1: Լիցքավորումն ապահովվում է տարբեր չափերի մի զույգ տուրբո լիցքավորիչներով, ինչը դրական է ազդում գազի ոտնակը սեղմելու շարժիչի արձագանքի ուշացման վրա: Փականների գնացքը ներառում է կարգավորվող հարվածի արտանետման փականներ, ինչը հանգեցնում է սառը շարժիչի ավելի արագ տաքացմանը, քանի որ արտանետվող գազերի մի մասը վերադարձվում է բալոններ: Տաքացման փուլում հուսալի սառը մեկնարկի և կայուն այրման գործընթացի շնորհիվ սովորական դիզելային շարժիչները պահանջում են սեղմման բարձր հարաբերակցություն, որը սովորաբար տատանվում է 16:1-ից մինչև 18:1 միջակայքում: Ցածր սեղմման հարաբերակցությունը 14,0:1 է: SkyActiv-D շարժիչը թույլ է տալիս օպտիմալացնել այրման գործընթացի ժամանակը: Երբ սեղմման հարաբերակցությունը նվազում է, մխոցում ջերմաստիճանը և ճնշումը նույնպես նվազում են վերին մեռած կենտրոնում: Այս դեպքում խառնուրդն ավելի երկար է այրվում, նույնիսկ եթե վառելիքը ներարկվում է բալոնի մեջ ամենավերին մեռյալ կետին հասնելուց անմիջապես առաջ: Երկար այրման արդյունքում այրվող խառնուրդում թթվածնի պակասով տարածքներ չեն առաջանում, և ջերմաստիճանը մնում է միատեսակ, այնպես որ NOx-ի և մուրի առաջացումը զգալիորեն վերանում է։ Շնորհիվ այն բանի, որ վառելիքի ներարկումն ու այրումը տեղի են ունենում վերին մեռած կետի մոտ, շարժիչն ավելի արդյունավետ է: Սա նշանակում է վառելիքի մեջ պարունակվող քիմիական էներգիայի ավելի արդյունավետ օգտագործում, ինչպես նաև ավելի շատ մեխանիկական աշխատանք մեկ միավոր վառելիքի համար, քան բարձր սեղմման դիզելային շարժիչի դեպքում: Արդյունքը դիզելային վառելիքի սպառման և CO2-ի տրամաբանական արտանետումների կրճատումն է ավելի քան 20%՝ համեմատած 2,2 MZR-CD շարժիչի հետ, որն աշխատում է 16:1 սեղմման հարաբերակցությամբ: Ինչպես արդեն նշվեց, այրման գործընթացն արտադրում է շատ ավելի քիչ ազոտի օքսիդներ և գրեթե ոչ տեխնիկական ածխածին: Այսպիսով, նույնիսկ առանց NOx հեռացման լրացուցիչ համակարգի, շարժիչը համապատասխանում է Euro 6 արտանետումների ստանդարտին, որը պետք է ուժի մեջ մտնի 2015թ. Այսպիսով, շարժիչը կարիք չունի ոչ ընտրովի կատալիտիկ նվազեցման, ոչ էլ NOx հեռացնող կատալիզատորի:

Ցածր սեղմման պատճառով շարժիչը չի կարող արտադրել բավականաչափ բարձր ջերմաստիճան՝ սառը գործարկման ժամանակ խառնուրդը բռնկելու համար, ինչը կարող է հանգեցնել շատ խնդրահարույց գործարկման և շարժիչի անկանոն աշխատանքի, հատկապես ձմռանը: Այդ իսկ պատճառով SkyActiv-D-ը հագեցած է կերամիկական շիկացման մոմերով և փոփոխական հարվածով VVL արտանետման փականով: Սա ապահովում է տաք արտանետվող գազերի ներքին վերաշրջանառությունը այրման պալատում: Առաջին բռնկմանը նպաստում է շիկացման խրոցը, որը բավական է արտանետվող գազերը անհրաժեշտ ջերմաստիճանին հասցնելու համար։ Շարժիչը միացնելուց հետո արտանետվող փականը չի փակվի այնպես, ինչպես կփակվեր սովորական ընդունման շարժիչի դեպքում: Փոխարենը, այն մնում է կիսաբաց, և տաք արտանետվող գազերը վերադառնում են այրման պալատ: Սա բարձրացնում է դրա ջերմաստիճանը և, հետևաբար, հեշտացնում է խառնուրդի հետագա բռնկումը: Այսպիսով, շարժիչն առաջին իսկ պահից աշխատում է սահուն և առանց խափանումների։

2,2 MZR-CD դիզելային շարժիչի համեմատ ներքին շփումը նույնպես կրճատվել է 25%-ով։ Սա արտահայտվում է ոչ միայն ընդհանուր կորուստների հետագա կրճատմամբ, այլև ավելի արագ արձագանքման և կատարողականի բարելավմամբ: Ավելի ցածր սեղմման հարաբերակցության մեկ այլ առավելություն է բալոնի առավելագույն ճնշումը և, հետևաբար, շարժիչի առանձին բաղադրիչների վրա ավելի քիչ սթրեսը: Այդ պատճառով շարժիչի նման ամուր դիզայնի կարիք չկա, ինչը հանգեցնում է քաշի հետագա խնայողության: Ինտեգրված կոլեկտորով բալոնի գլուխն ունի ավելի բարակ պատեր և կշռում է երեք կիլոգրամ պակաս, քան նախկինում: Ալյումինե բալոնային բլոկը 25 կգ-ով ավելի թեթև է։ Մխոցների և ծնկաձև լիսեռի քաշը կրճատվել է ևս 25 տոկոսով։ Արդյունքում SkyActiv-D շարժիչի ընդհանուր քաշը 20%-ով ցածր է, քան մինչ այժմ օգտագործված 2,2 MZR-CD շարժիչը:

SkyActiv-D շարժիչն օգտագործում է երկաստիճան գերլիցքավորում: Սա նշանակում է, որ այն հագեցած է մեկ փոքր և մեկ մեծ տուրբո լիցքավորիչով, որոնցից յուրաքանչյուրն աշխատում է տարբեր արագությունների միջակայքում: Փոքրը օգտագործվում է ցածր և միջին արագությամբ: Պտտվող մասերի ցածր իներցիայի շնորհիվ այն բարելավում է ոլորող մոմենտների կորի ընթացքը և վերացնում է այսպես կոչված տուրբո էֆեկտը, այսինքն՝ շարժիչի արձագանքի ուշացումը ցածր արագությամբ արագացուցիչի կտրուկ աճին, երբ բավարար ճնշում չկա: արտանետման մեջ: խողովակ տուրբո լիցքավորիչի տուրբինի արագ շրջադարձի համար: Ի հակադրություն, ավելի մեծ տուրբո լիցքավորիչը լիովին ներգրավված է միջին արագության տիրույթում: Երկու տուրբո լիցքավորիչները միասին շարժիչին տալիս են ոլորող մոմենտների հարթ կոր՝ ցածր պտույտների դեպքում և ուժեղ հզորություն բարձր պտույտների դեպքում: Տուրբո լիցքավորիչների կողմից օդի բավարար մատակարարման շնորհիվ արագության լայն տիրույթում NOx-ի և մասնիկների արտանետումները նվազագույնի են հասցվում:

Առայժմ Եվրոպայի համար արտադրվում է 2,2 SkyActiv-D շարժիչի երկու տարբերակ։ Ավելի ուժեղն ունի առավելագույն հզորություն 129 կՎտ 4500 պտ/րոպում և 420 Նմ առավելագույն ոլորող մոմենտ 2000 պտ/րոպում։ Ավելի թույլն ունի 110 կՎտ հզորություն 4500 պտ/րոպում և 380 Նմ ոլորող մոմենտ 1800-2600 պտույտ/րոպե տիրույթում, առավելագույնը: Երկու շարժիչների արագությունը 5200 է: Գործնականում շարժիչը գործում է բավականին անտարբեր մինչև 1300 պտույտ/րոպե, այս սահմանից այն սկսում է թափ հավաքել, մինչդեռ նորմալ վարելու համար բավական է այն պահել շուրջ 1700 պտ/րոպ և ավելի, նույնիսկ կարիքների համար: հարթ արագացում.

Motor SkyActiv G

Բնական շնչառական բենզինային շարժիչը, որը կոչվում է Skyactiv-G, ունի անսովոր բարձր սեղմման հարաբերակցություն՝ 14,0:1, որը ներկայումս ամենաբարձրն է զանգվածային արտադրության մարդատար ավտոմեքենայում: Սեղմման հարաբերակցության բարձրացումը մեծացնում է բենզինային շարժիչի ջերմային արդյունավետությունը, ինչը, ի վերջո, նշանակում է CO2-ի ցածր արժեքներ և, հետևաբար, վառելիքի սպառման նվազում: Բենզինային շարժիչների դեպքում սեղմման բարձր հարաբերակցության հետ կապված ռիսկը, այսպես կոչված, թակող այրումն է՝ պայթեցումը և արդյունքում պտտվող ոլորող մոմենտը և շարժիչի ավելորդ մաշվածությունը: Բարձր սեղմման հարաբերակցության պատճառով խառնուրդի թակող այրումը կանխելու համար Skyactiv-G շարժիչը օգտագործում է քանակի կրճատում, ինչպես նաև մնացորդային տաք գազերի ճնշումը այրման պալատում: Հետևաբար, օգտագործվում է արտանետվող խողովակ 4-2-1 կոնֆիգուրացիայի մեջ: Այդ իսկ պատճառով արտանետվող խողովակը համեմատաբար երկար է և այդպիսով արդյունավետորեն կանխում է արտանետվող գազերի վերադարձը դեպի այրման խցիկ անմիջապես դրանից դուրս գալուց հետո: Այրման ջերմաստիճանի արդյունքում առաջացող անկումը արդյունավետորեն կանխում է դետոնացիոն այրման՝ պայթեցման առաջացումը: Որպես պայթյունի կանխարգելման ևս մեկ միջոց՝ խառնուրդի այրման ժամանակը կրճատվել է։ Խառնուրդի ավելի արագ այրումը նշանակում է ավելի կարճ ժամանակ, որի ընթացքում վառելիքի և օդի չայրված խառնուրդը ենթարկվում է բարձր ջերմաստիճանի, այնպես որ պայթեցումն ընդհանրապես ժամանակ չի ունենում: Մխոցների ստորին հատվածն ապահովված է նաև հատուկ խորշերով, որպեսզի բազմաթիվ ուղղություններով ձևավորվող այրվող խառնուրդի բոցերը կարողանան ընդարձակվել առանց միմյանց հատելու, իսկ ներարկման համակարգը համալրվել է նաև նոր մշակված բազմանցք ներարկիչներով, ինչը թույլ է տալիս. վառելիքը պետք է ատոմիզացվի.

Անհրաժեշտ է նաև նվազեցնել, այսպես կոչված, պոմպային կորուստները՝ շարժիչի արդյունավետությունը բարձրացնելու համար։ Սա տեղի է ունենում շարժիչի ավելի ցածր բեռների դեպքում, երբ մխոցը ներքաշում է օդը, երբ այն շարժվում է ներքևի ընդունման փուլում: Մխոց ներթափանցող օդի քանակը սովորաբար վերահսկվում է շնչափող փականի միջոցով, որը գտնվում է ընդունման խողովակում: Շարժիչի թեթև բեռնվածության դեպքում միայն փոքր քանակությամբ օդ է պահանջվում: Շնչափող փականը գրեթե փակ է, ինչը հանգեցնում է նրան, որ ճնշումը ընդունման տրակտում և բալոնում գտնվում է մթնոլորտից ցածր: Հետեւաբար, մխոցը պետք է հաղթահարի զգալի բացասական ճնշում՝ գրեթե վակուում, ինչը բացասաբար է անդրադառնում վառելիքի սպառման վրա: Mazda-ի դիզայներներն օգտագործել են անսահման փոփոխական ընդունման և արտանետման փականների ժամանակացույց (S-VT)՝ պոմպի կորուստները նվազագույնի հասցնելու համար: Այս համակարգը թույլ է տալիս վերահսկել ընդունող օդի քանակը՝ շնչափողի փոխարեն փականների միջոցով: Շարժիչի ցածր բեռների դեպքում շատ քիչ օդ է պահանջվում: Այսպիսով, փոփոխական փականների ժամանակացույցի համակարգը բաց է պահում ընդունման փականները սեղմման փուլի սկզբում (երբ մխոցը բարձրանում է) և փակում է դրանք միայն այն ժամանակ, երբ անհրաժեշտ քանակությամբ օդը գտնվում է մխոցում: Այսպիսով, S-VT համակարգը, ի վերջո, նվազեցնում է պոմպային կորուստները 20%-ով և բարելավում է այրման գործընթացի արդյունավետությունը: Նմանատիպ լուծումը վաղուց օգտագործում է BMW-ն՝ անվանելով այս համակարգը Կրկնակի VANOS.

Ընդունող օդի ծավալի վերահսկման այս համակարգով ավելի ցածր ճնշման պատճառով խառնուրդի անբավարար այրման վտանգ կա, քանի որ ընդունման փականները բաց են մնում սեղմման փուլի սկզբում: Այս առումով Mazda-ի ինժեներները օգտագործել են Skyactiv G շարժիչի սեղմման բարձր հարաբերակցությունը 14,0:1, ինչը նշանակում է բալոնի ավելի բարձր ջերմաստիճան և ճնշում, ուստի այրման գործընթացը մնում է կայուն, իսկ շարժիչն ավելի տնտեսապես աշխատում է:

Շարժիչի փոքր արդյունավետությանը նպաստում է նաև նրա թեթև դիզայնը և շարժվող մասերի ավելի քիչ մեխանիկական շփումը: Տեղադրված 2,0 MZR բենզինային շարժիչի համեմատ՝ Skyactiv G շարժիչը ստացել է 20%-ով ավելի թեթև մխոցներ, 15%-ով ավելի թեթև միացնող ձողեր և ծնկաձև լիսեռի ավելի փոքր հիմնական առանցքակալներ, ինչի արդյունքում ընդհանուր քաշը կրճատվել է 10%-ով: Գրեթե 40%-ով կիսով չափ կրճատելով փականի շփումը և մխոցի օղակի շփումը, շարժիչի ընդհանուր մեխանիկական շփումը կրճատվել է 30%-ով:

Նշված բոլոր փոփոխությունները հանգեցրին շարժիչի ավելի լավ շարժունությանը ցածր և միջին արագություններում և վառելիքի սպառման 15%-ով կրճատում դասական 2,0 MZR-ի համեմատ: Այսօր CO2-ի այս կարևոր արտանետումները նույնիսկ ավելի ցածր են, քան այսօր օգտագործվող 2,2 MZR-CD դիզելային շարժիչը: Դասական BA 95 բենզինի օգտագործումը նույնպես առավելություն է:

Եվրոպայում բոլոր SkyActiv բենզինային և դիզելային շարժիչները կհամալրվեն i-stop-ով, այսինքն՝ stop-start համակարգով, որն ավտոմատ կերպով անջատում է շարժիչը, երբ կանգ է առնում: Կհետևեն այլ էլեկտրական համակարգեր, ռեգեներատիվ արգելակում և այլն։