Skyactiv X dengan penghargaan teknologi auto motor und sport

Mesin canggih Mazda memenangkan Penghargaan Pendiri Media Paul Pietsch

Setiap tahun media auto motor und sport mempersembahkan penghargaan internasional Paul Pitch untuk inovasi teknologi. Pada saat mobilitas listrik semakin dilihat sebagai pengganti mesin pembakaran internal, penghargaan Paul Pietsch 2020 telah diberikan untuk mesin panas seperti itu. Namun, ia memiliki karakter avant-garde. Tidak ada perusahaan lain yang mencapai kombinasi homogenisasi seperti mesin bensin dan penyalaan sendiri seperti mesin diesel, dengan keunggulan kedua jenis mesin dalam model produksi. Ini adalah kesempatan untuk memberi tahu Anda lagi tentang cara kerja alat ini.

Dengan tekanan injeksi bensin seperti pada mesin diesel, pengapian busi, self-ignition, "λ" yang terus berubah, Skyactiv X benar-benar merupakan revolusi dalam industri otomotif.

Pengembangan mesin Mazda HCCI telah berlangsung selama 30 tahun dan sebagian besar didasarkan pada analisis bahan bakar yang sangat mendalam dalam pengembangan mesin Wankel. Beberapa generasi insinyur dilatih atas dasar ini, yang menimbulkan banyak sakit kepala dan masalah, tetapi juga membawa banyak pengalaman.

Di kedalaman mesin rotari itulah prototipe pertama mesin dengan pencampuran homogen dan penyalaan sendiri ditemukan. Mesin Wankel juga berfungsi sebagai platform untuk pengembangan berbagai teknologi terkait turbo - ini adalah RX-7, yang memperkenalkan turbocharger VNT dasar, turbin jet ganda, dan pengisian bahan bakar kaskade dalam mesin bensin yang hanya digunakan oleh Porsche.

X-Files

Namun, dasar langsung dari Skyactiv X saat ini adalah generasi baru mesin bensin Skyactiv G dan Skyactiv D yang sudah terbukti. Jika Anda melihat solusi yang disajikan dalam perangkat ini, Anda pasti akan menemukan bahwa solusi tersebut "direalisasikan" sampai batas tertentu. “Di pabrik SPCCI baru, dari pengalaman yang diperoleh dari menganalisis ruang bakar hingga aliran turbulensi.

Menurut hipotesis ini, efisiensi Skyactiv X melebihi efisiensi mesin bensin 2ZR-FXE yang ditenagai oleh Toyota Prius (menggunakan siklus Atkinson) sebesar 39 persen, tetapi Mazda sendiri menyadari bahwa titik maksimum ini bukanlah yang terpenting. titik. Sebagian besar waktu mesin berjalan pada sebagian beban dan efisiensi rata-rata mesin bensin turun drastis. Karena kenyataan bahwa dalam kebanyakan kasus Skyactiv X beroperasi dengan katup kupu-kupu terbuka lebar, kerugian pompa berkurang secara signifikan dan efisiensi rata-rata meningkat. Ini, dikombinasikan dengan rasio kompresi yang tinggi, menghasilkan peningkatan efisiensi sambungan.

Prestasi luar biasa bagi para insinyur Mazda adalah kenyataan bahwa Skyactiv X mereka beroperasi dalam mode homogen dan self-igniting pada rentang kecepatan dan beban yang sangat luas. Dalam praktiknya, ini menggabungkan proses yang digunakan tidak hanya pada mesin diesel dan bensin, tetapi juga mirip dengan yang ada pada mesin diesel gas dan mesin bensin tanpa lemak. Yang terakhir ini juga menghasilkan area normal dan buruk, tetapi tidak seperti itu, di mana proses terjadi sepenuhnya dengan bagian depan flash, dalam kasus Mazda, campuran buruk menyala secara spontan dengan bantuan busi.

Apa yang terjadi di Skyactiv X? Semua mesin eksperimental yang beroperasi berdasarkan mode HCCI yang dibuat hingga saat ini didasarkan pada kontrol penyalaan sendiri yang sangat kompleks (berdasarkan panas dan tekanan selama kompresi dan reaksi kimia awal antara bahan bakar, gas, dan udara) dengan parameter pengoperasian yang tidak stabil yang terjadi di sejumlah mode. pengoperasian mesin normal. Sebuah mesin Mazda selalu menggunakan busi sebagai penggerak pembakaran. Namun, perbedaan dari pengoperasian normal mesin bensin terletak pada kejadian-kejadian berikutnya. Ini membuat transisi ke mode berbeda jauh lebih seimbang dan cara pengontrolan dalam mode HCCI ini menghasilkan proses yang stabil dan stabil.

Hal-hal dalam teori

Skyactiv X didasarkan pada Skyactiv G 0,5 liter empat silinder yang disedot secara alami, yang dengan sendirinya merupakan basis yang baik dengan efisiensi tinggi. Selain itu, ia memiliki perpindahan 16,3 liter per silinder, yang merupakan optimal dari segi kecepatan proses pembakaran. Untuk menciptakan kondisi operasi HCCI, rasio kompresi geometrik dinaikkan menjadi 1: 95. Dengan demikian, campuran mengental ke suhu yang mendekati suhu nyala otomatis sebagian besar fraksi dalam bensin dengan angka oktan rata-rata XNUMXH dan suhu pengoperasian mesin normal.

Berdasarkan data dari beberapa sensor, di antaranya empat sensor tekanan pada setiap silinder adalah kuncinya, komputer memutuskan mode operasi mana yang akan dipilih. Yang terakhir ditentukan berdasarkan beberapa zona fungsional, tergantung pada kecepatan dan beban (dengan kata lain, tingkat penekanan pedal akselerator) mesin. Dengan bantuan modul pusaran khusus yang disebut SCV (termasuk katup pengatur udara khusus di salah satu lubang masuk), aliran turbulen yang intens dibuat di sekitar sumbu silinder. Bergantung pada kondisi dan berdasarkan perbandingan kurva peningkatan kompresi dan tekanan pembakaran, serta banyak parameter lain dalam "peta" yang telah ditentukan, injektor multi-port menyuntikkan bahan bakar pada tekanan yang mendekati generasi pertama diesel common rail. sistem. - dari 300 hingga 1200 bar - dalam beberapa porsi. Ini dilakukan dari satu pulsa panjang (dalam proses flaring normal) ke beberapa pulsa selama langkah hisap dan kompresi (dalam operasi penyalaan sendiri). Jelas, rekor tekanan injeksi untuk mesin bensin juga merupakan elemen kunci dalam pembentukan campuran. Namun, muncul pertanyaan logis - bagaimana seluruh rangkaian parameter akan berubah jika dan kapan harus beralih ke tenaga mesin yang lebih rendah dan turbocharging, dengan peningkatan tekanan silinder, serta dengan kebutuhan untuk menambah porsi bahan bakar ...

Semuanya terjadi lebih cepat

Paten SPCCI Mazda sepanjang 44 halaman dan merinci bahwa mobil berjalan dalam mode pengapian otomatis busi (SPCCI) untuk sebagian besar waktu. Kontrol didasarkan pada beberapa jenis mode penyalaan sendiri SPCCI selama operasinya - satu dengan campuran yang sebagian besar buruk, campuran yang sebagian besar normal, dan campuran yang sedikit kaya. Dalam semua kasus, konfigurasi injeksi dan pusaran menciptakan lapisan dengan komposisi berbeda (stratifikasi) secara konsentris di sekitar sumbu, dengan zona dalam yang lebih kaya (rasio udara:bahan bakar sekitar 14,7-20:1) dan zona luar yang lebih ramping (35). -50:1). Bagian dalam memiliki "mudah terbakar" yang cukup, dan bagian luar telah mencapai hampir suhu kritis untuk penyalaan sendiri di dekat titik mati atas piston selama kompresi. Percikan busi memulai penyalaan zona dalam, menyebabkan suhu dan tekanan meningkat tajam, dan ini menyebabkan yang lain menyala secara spontan pada saat bersamaan. Karena tidak ada flash front, ini terjadi pada suhu di bawah ambang batas untuk pembentukan nitrogen oksida, yang secara drastis mengurangi keberadaan nitrogen oksida, dan campuran homogen yang lemah memberikan pembakaran yang lebih sempurna dan tingkat partikel yang sangat rendah, karbon monoksida dan hidrokarbon.

Bergantung pada kondisi pengoperasian – seperti kecepatan sedang dan beban tinggi, dan dalam semua kasus pada kecepatan tinggi – kompresor mekanis bekerja untuk membantu menyediakan lebih banyak udara dan semakin menguras campuran. Meski tujuannya bukan untuk menambah tenaga, namun berkontribusi pada kualitas dinamis mobil yang baik. Paten tersebut juga menyebutkan bahwa mobil tersebut dapat menggunakan turbocharger, dan secara logis, suhu gas buang yang lebih rendah memungkinkan penggunaan turbin geometri variabel. Namun, untuk saat ini, kontrol dengan kompresor mekanis yang lebih responsif menjadi lebih mudah (asalkan definisi tersebut kompatibel dengan Skyactiv X). Menurut para insinyur Mazda, penggunaan turbocharger mungkin akan dilakukan pada tahap selanjutnya.

Penting untuk dicatat bahwa mereka berhasil membuat sesuatu yang tidak dapat dilakukan orang lain - setidaknya tidak dalam bentuk serial. Banyak parameter sensor dibandingkan dengan perilaku preset untuk pemilihan mode, tetapi kenyataannya adalah bahwa dalam praktiknya tanda "Mode SPCCI" sering kali ditampilkan di layar Mazda, bahkan pada rentang rpm yang sangat rendah dan sangat tinggi - bahkan pada rentang rpm yang sangat rendah. rpm Mazda3 bergerak mulus di gigi enam.

Bagaimana ini bisa terjadi dalam kehidupan nyata?

Setelah bagian teoretis yang begitu lama, akhirnya tiba saatnya untuk menjawab pertanyaan - apa yang pada akhirnya mengarah pada praktik semua ini. Seperti mitra bensin, mobil menambah kecepatan dengan mudah dan merespons dengan cepat. Selama pengujian, termasuk tanjakan dan belokan di Iskar Gorge, mode antar kota normal dan jalan raya, Mazda 3 Skyactiv X mempertahankan konsumsinya di kisaran sekitar 5,2 l / 100 km. Konsumsi uji rata-rata yang dicapai oleh rekan-rekannya di Jerman adalah 6,6 l / 100 km, tetapi ini juga termasuk berkendara dengan kecepatan tinggi. Dalam uji berkendara ekonomis, mereka mencapai 5,4 l/100 km, yaitu 124 g/100 km CO2, setara dengan Audi A3 2.0 TDI, BMW 118d dan Mercedes A 200d. Namun, perlu dicatat bahwa meskipun proses operasinya rumit, mesin ini tidak memerlukan teknologi pengolahan gas yang rumit, tetapi di sisi lain, sistem injeksi bertekanan sangat tinggi meningkatkan biayanya. Sebaliknya, kompresor mekanis kecil lebih murah daripada turbocharger, sehingga harus diposisikan sebagai harga antara mesin diesel dan bensin.

Mesinnya selaras dengan karakter dinamis Mazda 3 dan pengaturannya yang bagus untuk menikung dengan nyaman. Kemudi ditata dengan tepat, dan mobil mempertahankan sikap netral, menunjukkan kecenderungan untuk memutar roda belakang hanya dengan provokasi yang tajam. Selain itu, ada perpaduan yang baik antara sistem bantuan dan perlengkapan, yang di Mazda merupakan bagian dari perlengkapan di berbagai tingkatan. Kami sudah cukup berbicara tentang komposisi kontrol ergonomis yang baru. Fungsinya tidak dikontrol oleh monitor dan sederhana serta nyaman dioperasikan. Secara keseluruhan, interiornya memiliki kesan ringan dan kualitas halus yang hanya ditemukan pada model mewah bertahun-tahun yang lalu. Singkatnya - Skyactiv X berfungsi - dan itu benar-benar membuat Anda bersemangat.