Skyactiv X עם פרס מנוע אוטומטי וספורט טכנולוגי
מאמרים

Skyactiv X עם פרס מנוע אוטומטי וספורט טכנולוגי

המנוע החדיש של מאזדה זוכה בפרס מייסד המדיה פול פייטש

מדי שנה מציגה כלי רכב מוטוריים וספורטיביים את פרס פול פיץ 'הבינלאומי לחדשנות טכנולוגית. בתקופה בה ניידות חשמלית נתפסת יותר ויותר כתחליף למנוע בעירה פנימית, הוענק פרס פול פייטש 2020 על מנוע חום כזה בדיוק. עם זאת, יש לו אופי אוונגרדי. אף חברה אחרת לא השיגה את השילוב של מיזוג כמו מנוע בנזין והצתה עצמית כמו מנוע דיזל, עם היתרונות של שני סוגי המנועים במודל הייצור. זהו אירוע לספר לך שוב על אופן פעולתו של המנגנון הזה.

עם לחץ הזרקת בנזין כמו במנוע דיזל, הצתה מצת, הצתה עצמית, "λ" שמשתנה כל הזמן, Skyactiv X היא באמת מהפכה בתעשיית הרכב.

פיתוח מנועי HCCI של מאזדה חוזר על פני 30 שנה ומתבסס במידה רבה על ניתוח דלק מעמיק במיוחד בפיתוח מנוע הוואנקל. כמה דורות של מהנדסים עוברים הכשרה על בסיס זה, מה שיוצר הרבה כאבי ראש ובעיות, אך גם מביא ניסיון רב.

במעמקי המנוע הסיבובי נמצאו אבות הטיפוס הראשונים של מכונות עם ערבוב הומוגני והצתה עצמית. מנוע הוואנקל משמש גם כפלטפורמה לפיתוח טכנולוגיות שונות הקשורות לטורבו - זהו ה-RX-7, המציג מגדשי טורבו VNT אלמנטריים, טורבינות דו-סילון ותדלוק מפל במנוע בנזין ששימש רק את פורשה.

Skyactiv X עם פרס מנוע אוטומטי וספורט טכנולוגי

קבצי ה- X

עם זאת, הבסיס הישיר של ה-Skyactiv X הנוכחי הוא הדור החדש שכבר מוכח של מכונות הבנזין Skyactiv G ו-Skyactiv D. אם תסתכל על הפתרונות המוצגים במכשירים אלה, בהכרח תגלה שהם "מומשו" ​​במידה מסוימת. "במפעל SPCCI החדש, מניסיון שנצבר מניתוח תאי בעירה ועד למערבולת זרימה.

על פי השערה זו, ה- Skyactiv X יעיל יותר ממנוע הבנזין 2ZR-FXE המונע על ידי טויוטה פריוס (באמצעות מחזור אטקינסון) ב -39 אחוזים, אך מאזדה עצמה מודעת לכך שנקודת השיא הזו אינה החשובה ביותר. רוב הזמן המנוע פועל בעומס חלקי והיעילות הממוצעת של מנוע בנזין יורדת באופן דרמטי. בשל העובדה שברוב המקרים Skyactiv X פועל עם שסתום פרפר פתוח לרווחה, הפסדי המשאבה מופחתים באופן משמעותי והיעילות הממוצעת עולה. זה, בשילוב עם יחס הדחיסה הגבוה, מביא לעלייה משותפת ביעילות.

Skyactiv X עם פרס מנוע אוטומטי וספורט טכנולוגי

הישג נהדר עבור מהנדסי מאזדה הוא העובדה ש- Skyactiv X שלהם פועלים במצב הומוגני והצתה עצמית בטווח רחב מאוד של מהירויות ועומסים. בפועל, הוא משלב את התהליכים המשמשים לא רק במנועי דיזל ובנזין, אלא גם דומים לאלו המנועים במנועי דיזל ומנועי בנזין דקים. האחרון מייצר אזורים נורמליים ורעים, אך בשונה מהם, כאשר התהליך מתרחש כולו עם חזית הפלאש, במקרה של מאזדה, התערובת הרעה נדלקת מאליה בעזרת מצת.

מה קורה ב- Skyactiv X? כל מנועי הניסוי הפועלים על בסיס מצב HCCI שנוצר עד כה, מבוססים על בקרת הצתה עצמית מורכבת מאוד (מבוססת על חום ולחץ בזמן דחיסה ותגובות כימיות ראשוניות בין דלק, גזים ואוויר) עם פרמטרי הפעלה לא יציבים המתרחשים במספר מצבים. להפעלת מנוע רגילה. מנוע מאזדה משתמש תמיד במצת כמו יוזם בעירה. עם זאת, ההבדל מהפעולה הרגילה של מנוע בנזין טמון באירועים הבאים. זה הופך את המעבר למצבים שונים להרבה יותר מאוזנים ואופן שליטה זה במצב HCCI מביא לתהליך יציב ויציב.

דברים בתיאוריה

Skyactiv X מבוסס על ה- Skyactiv G 0,5 ליטר הנישא באופן טבעי וארבעה צילינדרים, שהוא כשלעצמו בסיס טוב עם יעילות גבוהה. בנוסף, יש לו תזוזה של 16,3 ליטר לכל צילינדר, וזה אופטימלי מבחינת מהירות תהליכי הבעירה. ליצירת תנאים להפעלת HCCI, יחס הדחיסה הגיאומטרי הועלה ל 1: 95. לפיכך, התערובת מתעבה לטמפרטורה הקרובה לטמפרטורת ההצצה האוטומטית של רוב השברים בבנזין עם מספר אוקטן ממוצע של XNUMXH וטמפרטורת הפעלה רגילה של המנוע.

Skyactiv X עם פרס מנוע אוטומטי וספורט טכנולוגי

בהתבסס על נתונים ממספר חיישנים, ביניהם ארבעה חיישני לחץ בכל צילינדר הם מפתח, המחשב מחליט באיזה אופן פעולה לבחור. זה האחרון נקבע על בסיס מספר אזורים פונקציונליים, בהתאם למהירות ולעומס (במילים אחרות, מידת הדיכוי של דוושת התאוצה) של המנוע. בעזרת מודול סחרור מיוחד הנקרא SCV (כולל שסתום בקרת אוויר מיוחד באחת מיציאות היניקה), נוצרת זרימה סוערת אינטנסיבית סביב ציר הצילינדר. בהתאם לתנאים ובהתבסס על השוואה של עקומות הצטברות הדחיסה ולחץ הבעירה, כמו גם פרמטרים רבים אחרים ב"מפות" המוגדרות מראש, מזרק רב-יציאות מזריק דלק בלחצים המתקרבים לאלו של הדורות הראשונים של דיזל מסילה משותפת. מערכות. - מ 300 עד 1200 בר - בכמה מנות. הדבר נעשה מדופק אחד ארוך (בתהליך התלקחות רגיל) ועד למספר פולסים במהלך מכת היניקה והדחיסה (בפעולת הצתה עצמית). ברור שגם לחץ הזרקת השיא של מנוע בנזין הוא מרכיב מרכזי ביצירת התערובת. עם זאת, נשאלת שאלה הגיונית - כיצד ישתנה כל מערך הפרמטרים אם ומתי לעבור להספק מנוע נמוך יותר והטענת טורבו, עם עלייה בלחץ הצילינדר, כמו גם עם הצורך להגדיל את מנות הדלק ...

הכל קורה מהר יותר

פטנט SPCCI של מאזדה הוא באורך 44 עמודים ומפרט כי המכונית פועלת במצב הצתה אוטומטית של מצת (SPCCI) במשך חלק ניכר מהזמן. הבקרה מבוססת על מספר סוגים של מצבי הצתה עצמית של SPCCI במהלך פעולתו - אחד עם תערובת דלה ברובה, תערובת רגילה ברובה ותערובת מעט עשירה. בכל המקרים, תצורת ההזרקה והסחרור יוצרת שכבות בהרכב שונה (ריבוד) באופן קונצנטרי סביב הציר, עם אזור פנימי עשיר יותר (יחס אוויר:דלק כ-14,7-20:1) ואזור חיצוני רזה יותר (35). -50:1). הפנימית בעלת "דליקות" מספקת, והחיצוני הגיע כמעט לטמפרטורה הקריטית להצתה עצמית ליד המרכז המת העליון של הבוכנה במהלך הדחיסה. הניצוץ של המצת יוזם את ההצתה של האזור הפנימי, גורם לעלייה חדה של הטמפרטורה והלחץ, וזה גורם לשארים להתלקח באופן ספונטני באותו הזמן. מכיוון שאין חזית הבזק, היא מתרחשת בטמפרטורות מתחת לסף היווצרות תחמוצות חנקן, מה שמפחית באופן דרסטי את נוכחות תחמוצות חנקן, ותערובת הומוגנית חלשה מספקת בעירה מלאה יותר ורמות נמוכות מאוד של חלקיקים, פחמן חד חמצני ו פחמימנים.

Skyactiv X עם פרס מנוע אוטומטי וספורט טכנולוגי

בהתאם לתנאי ההפעלה - כמו מהירות בינונית ועומס גבוה, ובכל המקרים במהירות גבוהה - המדחס המכני נכנס לפעולה כדי לעזור לספק יותר אוויר ולרוקן עוד יותר את התערובת. אמנם מטרתו אינה להגביר כוח, אך הוא תורם לאיכויות הדינמיות הטובות של המכונית. הפטנט גם מזכיר שניתן להגיד טורבו את המכונית, ומבחינה הגיונית, טמפרטורת הפליטה הנמוכה יותר יכולה לאפשר שימוש בטורבינת גיאומטריה משתנה. אולם לעת עתה, השליטה באמצעות מדחס מכני מגיב יותר הפכה לקלה יותר (בתנאי שהגדרה כזו תואמת ל-Skyactiv X). לדברי מהנדסי מאזדה, השימוש במגדש טורבו עשוי להגיע בשלב מאוחר יותר.

חשוב לציין שהם הצליחו ליצור משהו שאף אחד אחר לא הצליח לעשות – לפחות לא בצורה סדרתית. פרמטרים רבים של חיישנים מושווים להתנהגויות שנקבעו מראש לבחירת מצב, אך עובדה היא שבפועל הסימן "SPCCI Mode" מוצג בתצוגת מאזדה רוב הזמן, גם בטווחי סל"ד נמוכים מאוד וגבוהים מאוד - אפילו בנמוכים מאוד סל"ד מאזדה3 נע בצורה חלקה בהילוך שישי.

איך זה קורה בחיים האמיתיים?

אחרי חלק תיאורטי כל כך ארוך, סוף סוף הגיע הזמן לענות על השאלה – למה כל זה מוביל בפועל בסופו של דבר. בדומה למקביל הבנזין, המכונית תופסת מהירות בקלות ומגיבה במהירות. במהלך מבחנים, לרבות עליות וסיבובים בערוץ Iskar, מצב בין עירוני וכביש מהיר, מאזדה 3 Skyactiv X שומרת על צריכתה בטווח של כ-5,2 ליטר/100 ק"מ. צריכת המבחן הממוצעת שהשיגו עמיתים בגרמניה היא 6,6 ליטר/100 ק"מ, אבל זה כולל גם נהיגה במהירות גבוהה. במבחן נהיגה חסכוני הם משיגים 5,4 ליטר/100 ק"מ שהם 124 גרם/100 ק"מ CO2, המשתווה לאודי A3 2.0 TDI, BMW 118d ומרצדס A 200d. עם זאת, יש לציין שלמרות תהליך הפעולה המורכב, מכונה זו אינה זקוקה לטכנולוגיות מורכבות לטיפול בגז, אך מצד שני, מערכת הזרקת הלחץ הגבוה מאוד מייקר את העלות שלה. מצד שני, מדחס מכני קטן זול יותר ממגדש טורבו, ולכן יש למקם אותו כמחיר בין מנועי דיזל לבנזין.

Skyactiv X עם פרס מנוע אוטומטי וספורט טכנולוגי

המנוע נמצא בהרמוניה עם האופי הדינמי של מאזדה 3 והגדרותיה הטובות לסיבוב נעים בפניות. ההיגוי ערוך בצורה מדויקת, והמכונית שומרת על התנהגות ניטרלית, המראה נטייה לסובב את הגלגלים האחוריים רק בפרובוקציות חדות. לכך נוסף תמהיל טוב של מערכות סיוע וציוד, שבמאזדה הם חלק מהאבזור ברמות השונות. כבר דיברנו מספיק על ההרכב הארגונומי החדש של הבקרה. הפונקציות אינן נשלטות על ידי הצג והן פשוטות ונוחות לתפעול. בסך הכל, בפנים יש תחושה עדינה של קלילות ואיכות שנמצאה רק בדגמי יוקרה לפני שנים רבות. בקיצור - Skyactiv X עובד - וזה ממש מדליק אותך.

הוספת תגובה