Mazda SkyActiv G-motor - bensin og SkyActiv D - diesel
Artikler

Mazda SkyActiv G-motor - bensin og SkyActiv D - diesel

Mazda SkyActiv G -motor - bensin og SkyActiv D - dieselBilprodusenter tar sikte på å redusere CO -utslipp2 annerledes. Noen ganger er det for eksempel o Kompromisser som flytter kjøregleden til sidelinjen. Mazda har imidlertid bestemt seg for å gå i en annen retning og kutte utslipp med en ny alt-i-ett-løsning som ikke tar gleden av å kjøre. I tillegg til den nye designen av bensin- og dieselmotorer, inkluderer løsningen også nytt chassis, karosseri og girkasse. Å redusere vekten på hele kjøretøyet går hånd i hånd med ny teknologi.

Nyere studier viser at konvensjonelle forbrenningsmotorer vil fortsette å dominere bilverdenen de neste 15 årene, så det er verdt å fortsette å legge mye arbeid på å utvikle dem. Som du vet, blir det meste av kjemisk energi som finnes i drivstoffet ikke omdannet til mekanisk arbeid under forbrenning, men fordamper bokstavelig talt i form av spillvarme gjennom eksosrør, radiator osv., Og de forklarer også tapene som skyldes friksjon av de mekaniske delene av motoren. I utviklingen av den nye generasjonen SkyActiv bensin- og dieselmotorer fokuserte ingeniører fra Hiroshima, Japan, på seks hovedfaktorer som påvirker det resulterende forbruket og utslippene:

  • kompresjonsforhold,
  • drivstoff til luftforhold,
  • varigheten av forbrenningsfasen av blandingen,
  • tidspunktet for forbrenningsfasen av blandingen,
  • pumpetap,
  • friksjon av de mekaniske delene av motoren.

Når det gjelder bensin- og dieselmotorer, har kompresjonsforhold og reduksjon i friksjonstap vist seg å være de viktigste faktorene for å redusere utslipp og drivstofforbruk.

SkyActiv D motor

Motoren på 2191 cc er utstyrt med et høytrykks common rail -injeksjonssystem med piezoelektriske injektorer. Den har et uvanlig lavt kompresjonsforhold på bare 14,0: 1 for diesel. Ladingen tilbys av et par turboladere i forskjellige størrelser, noe som har en positiv effekt på å redusere forsinkelsen i motorresponsen ved å trykke på gasspedalen. Ventiltoget inkluderer variabel ventilkjøring, som varmes opp raskere når motoren er kald, ettersom noen av eksosgassene kommer tilbake til sylindrene. På grunn av pålitelig kaldstart og stabil forbrenning under oppvarmingsfasen krever konvensjonelle dieselmotorer et høyt kompresjonsforhold, som vanligvis ligger i området 16: 1 til 18: 1. Det lave kompresjonsforholdet på 14,0: 1 for SkyActiv -D -motor gjør det mulig å optimalisere tiden for forbrenningsprosessen. Etter hvert som kompresjonsforholdet synker, synker sylinderens temperatur og trykk også ved topp dødpunkt. I dette tilfellet brenner blandingen lenger, selv om drivstoff injiseres i sylinderen like før den når det øverste dødpunktet. Som et resultat av langvarig forbrenning dannes ikke områder med oksygenmangel i den brennbare blandingen, og temperaturen forblir jevn, slik at dannelsen av NOx og sot utelukkes vesentlig. Med drivstoffinnsprøytning og forbrenning nær topp dødpunkt, er motoren mer effektiv. Dette betyr mer effektiv bruk av kjemisk energi som finnes i drivstoffet, samt mer mekanisk arbeid per drivstoffenhet enn ved en dieselmotor med høy kompresjon. Resultatet er en reduksjon i dieselforbruk og logiske CO2-utslipp med mer enn 20% sammenlignet med en 2,2 MZR-CD-motor som opererer med et 16: 1 kompresjonsforhold. Karbon. Således, selv uten et ekstra NOx -fjerningssystem, oppfyller motoren Euro 6 -utslippsstandarden som trer i kraft i 2015. Motoren trenger således ikke selektiv katalytisk reduksjon eller en NOx -elimineringskatalysator.

På grunn av den lave kompresjonen kan ikke motoren generere en høy nok temperatur til å tenne blandingen under kaldstart, noe som kan føre til svært problematisk start og motorintermitterende drift, spesielt om vinteren. Av denne grunn er SkyActiv-D utstyrt med keramiske glødeplugger og en variabel slag VVL eksosventil. Dette gjør at varme avgasser kan resirkuleres internt i forbrenningskammeret. Den første tenningen assisteres av en glødeplugg, som er tilstrekkelig til at avgassene når den nødvendige temperaturen. Etter start av motoren vil ikke eksosventilen lukke som en vanlig innsugningsmotor. I stedet forblir den på gløtt og de varme avgassene går tilbake til forbrenningskammeret. Dette øker temperaturen i den og letter derfor den påfølgende antennelsen av blandingen. Dermed går motoren jevnt og uten avbrudd fra første øyeblikk.

Sammenlignet med 2,2 MZR-CD-dieselmotoren er den indre friksjonen også redusert med 25 %. Dette gjenspeiles ikke bare i en ytterligere reduksjon i totale tap, men også i raskere respons og forbedret ytelse. En annen fordel med et lavere kompresjonsforhold er lavere maksimale sylindertrykk og derfor mindre belastning på individuelle motorkomponenter. Av denne grunn er det ikke behov for en så robust motordesign, noe som resulterer i ytterligere vektbesparelser. Sylinderhodet med integrert manifold har tynnere vegger og veier tre kilo mindre enn før. Sylinderblokken i aluminium er 25 kg lettere. Vekten på stemplene og veivakselen er redusert med ytterligere 25 prosent. Som et resultat er totalvekten til SkyActiv-D-motoren 20 % lavere enn den til 2,2 MZR-CD-motoren som er brukt så langt.

SkyActiv-D-motoren bruker to-trinns superlading. Dette betyr at den er utstyrt med en liten og en stor turbolader, som hver opererer med et annet hastighetsområde. Den mindre brukes ved lave og middels turtall. På grunn av den lavere tregheten til de roterende delene, forbedrer den dreiemomentkurven og eliminerer den såkalte turboeffekten, det vil si forsinkelsen i motorens respons på et plutselig akseleratorhopp ved lav hastighet når det ikke er nok trykk i eksosen . grenrør for rask sving av turboladerturbinen. I kontrast er den større turboladeren fullt engasjert i mellomhastighetsområdet. Til sammen gir begge turboladere motoren en flat dreiemomentkurve ved lavt turtall og høy effekt ved høyt turtall. Takket være tilstrekkelig lufttilførsel fra turboladere over et stort hastighetsområde, holdes NOx og partikkelutslipp til et minimum.

Så langt produseres to versjoner av 2,2 SkyActiv-D-motoren for Europa. Den sterkere har en maksimal effekt på 129 kW ved 4500 o / min og et maksimalt dreiemoment på 420 Nm ved 2000 o / min. Den svakere har 110 kW ved 4500 o / min og et dreiemoment på 380 Nm i området 1800-2600 o / min, ved maks. hastigheten på begge motorene er 5200. I praksis virker motoren ganske sløv opp til 1300 o / min, fra denne grensen begynner den å få fart, mens for normal kjøring er det nok til å opprettholde den på ca 1700 o / min eller mer, selv for behovene jevn akselerasjon.

Mazda SkyActiv G -motor - bensin og SkyActiv D - diesel

SkyActiv G -motor

Den naturlig aspirerte bensinmotoren, kalt Skyactiv-G, har et uvanlig høyt kompresjonsforhold på 14,0:1, for tiden det høyeste i en masseprodusert personbil. Å øke kompresjonsforholdet øker den termiske effektiviteten til bensinmotoren, noe som til slutt betyr lavere CO2-verdier og dermed lavere drivstofforbruk. Risikoen forbundet med et høyt kompresjonsforhold for bensinmotorer er den såkalte bankeforbrenningen - detonasjon og den resulterende reduksjonen i dreiemoment og overdreven motorslitasje. For å forhindre bankende forbrenning av blandingen på grunn av det høye kompresjonsforholdet, bruker Skyactiv-G-motoren en reduksjon i mengden så vel som trykket til de resterende varme gassene i forbrenningskammeret. Derfor brukes et eksosrør i en 4-2-1-konfigurasjon. Av denne grunn er eksosrøret relativt langt og forhindrer dermed effektivt avgasser i å returnere til forbrenningskammeret umiddelbart etter at de har blitt sluppet ut fra det. Det resulterende fallet i forbrenningstemperatur forhindrer effektivt forekomsten av detonasjonsforbrenning - detonasjon. Som et annet middel for å forhindre detonasjon er brenntiden til blandingen redusert. Raskere forbrenning av blandingen betyr en kortere tid hvor den uforbrente blandingen av drivstoff og luft utsettes for høye temperaturer, slik at detonasjon ikke rekker å skje i det hele tatt. Den nedre delen av stemplene er også forsynt med spesielle utsparinger slik at flammene i den brennende blandingen som dannes i mange retninger kan utvide seg uten å krysse hverandre, og injeksjonssystemet er også utstyrt med nyutviklede flerhullsinjektorer, som gjør at drivstoff som skal forstøves.

Det er også nødvendig å redusere de såkalte pumpetapene for å øke effektiviteten til motoren. Dette skjer ved lavere motorbelastning når stempelet trekker inn luft når det beveger seg nedover under inntaksfasen.Mengden luft som kommer inn i sylinderen styres vanligvis av en gassventil plassert i inntakskanalen. Ved lett motorbelastning kreves det kun en liten mengde luft. Gassventilen er nesten stengt, noe som fører til at trykket i inntakskanalen og i sylinderen er under atmosfærisk. Derfor må stempelet overvinne et betydelig undertrykk - nesten et vakuum, noe som påvirker drivstofforbruket negativt. Mazdas designere brukte trinnløs inntaks- og eksosventiltiming (S-VT) for å minimere pumpetap. Dette systemet lar deg kontrollere mengden inntaksluft ved hjelp av ventiler i stedet for gass. Ved lav motorbelastning kreves det svært lite luft. Dermed holder det variable ventiltidssystemet inntaksventilene åpne i begynnelsen av kompresjonsfasen (når stempelet stiger) og lukker dem bare når den nødvendige mengden luft er i sylinderen. Dermed reduserer S-VT-systemet til slutt pumpetap med 20 % og forbedrer effektiviteten til forbrenningsprosessen. En lignende løsning har blitt brukt av BMW i lang tid, kalt dette systemet Dobbel VANOS.

Ved bruk av dette innsugningsluftvolumkontrollsystemet er det fare for utilstrekkelig forbrenning av blandingen på grunn av lavere trykk, siden inntaksventilene forblir åpne i begynnelsen av kompresjonsfasen. I denne forbindelse brukte ingeniører fra Mazda det høye kompresjonsforholdet til Skyactiv G -motoren på 14,0: 1, noe som betyr høyere temperatur og trykk i sylinderen, slik at forbrenningsprosessen forblir stabil og motoren går mer økonomisk.

Motorens lave effektivitet blir også lettere av sin lette design og mindre mekaniske friksjon av bevegelige deler. Sammenlignet med den installerte 2,0 MZR bensinmotoren, har Skyactiv G -motoren 20% lettere stempler, 15% lettere vevstenger og mindre veivaksel -hovedlagre, noe som resulterer i en total vektreduksjon på 10%. Ved å halvere ventilenes friksjon og stempelringene med nesten 40%, har den totale mekaniske friksjonen til motoren blitt redusert med 30%.

Alle nevnte modifikasjoner resulterte i bedre motormanøvrerbarhet ved lave til middels turtall og en 15% reduksjon i drivstofforbruket sammenlignet med den klassiske 2,0 MZR. I dag er disse viktige CO2-utslippene enda lavere enn 2,2 MZR-CD dieselmotoren som brukes i dag. Fordelen er også bruk av klassisk BA 95 bensin.

Alle SkyActiv-bensin- og dieselmotorer i Europa vil være utstyrt med et i-stop-system, dvs. et stopp-start-system for automatisk å slå av motoren når den stoppes. Andre elektriske systemer, regenerativ bremsing, etc. vil følge.

Mazda SkyActiv G -motor - bensin og SkyActiv D - diesel

Legg til en kommentar