Mazda SkyActiv G motor - benzinli ve SkyActiv D - dizel

Otomobil üreticileri CO emisyonlarını azaltmayı hedefliyor₂ farklı. Bazen, örneğin, o Sürüş keyfini kenarda bırakan tavizlerdir. Ancak Mazda, farklı bir yöne gitmeye ve sürüş keyfini elinden almayan yeni hepsi bir arada çözümle emisyonları azaltmaya karar verdi. Çözüm, benzinli ve dizel motorların yeni tasarımına ek olarak yeni şasi, gövde ve şanzıman da içeriyor. Tüm aracın ağırlığını azaltmak, yeni teknoloji ile el ele gider.

Son araştırmalar, geleneksel içten yanmalı motorların önümüzdeki 15 yıl boyunca otomotiv dünyasına hakim olmaya devam edeceğini gösteriyor, bu nedenle onları geliştirmek için çok fazla çaba harcamaya devam etmeye değer. Bildiğiniz gibi yakıtın içerdiği kimyasal enerjinin çoğu yanma sırasında mekanik işe dönüşmez, egzoz boruları, radyatör vb. yoluyla atık ısı şeklinde kelimenin tam anlamıyla buharlaşır ve ayrıca sürtünmeden kaynaklanan kayıpları da açıklar. motorun mekanik parçaları. Yeni nesil SkyActiv benzinli ve dizel motorları geliştirirken, Japonya'nın Hiroşima kentinden mühendisler, ortaya çıkan tüketimi ve emisyonları etkileyen altı ana faktöre odaklandı:

• Sıkıştırma oranı,
• yakıt/hava oranı,
• karışımın yanma aşamasının süresi,
• karışımın yanma aşamasının süresi,
• pompalama kayıpları,
• motorun mekanik parçalarının sürtünmesi.

Benzinli ve dizel motorlarda, sıkıştırma oranı ve sürtünme kaybının azaltılmasının, emisyonları ve yakıt tüketimini azaltmada en önemli faktörler olduğu kanıtlanmıştır.

SkyActiv D motoru

2191 cc motor, piezoelektrik enjektörlü yüksek basınçlı common rail enjeksiyon sistemi ile donatılmıştır. Dizel için sadece 14,0: 1'lik alışılmadık derecede düşük bir sıkıştırma oranına sahiptir. Yeniden doldurma, gaz pedalına basıldığında motor tepkisindeki gecikmeyi azaltmada olumlu bir etkiye sahip olan farklı boyutlarda bir çift turboşarj tarafından sağlanır. Valf dizisi, egzoz gazlarının bir kısmı silindirlere geri döndüğü için motor soğukken daha hızlı ısınan değişken valf hareketi içerir. Isınma aşamasında güvenilir soğuk çalıştırma ve kararlı yanma nedeniyle, geleneksel dizel motorlar, tipik olarak 16:1 ila 18:1 aralığında olan yüksek bir sıkıştırma oranı gerektirir. SkyActiv için 14,0:1 olan düşük sıkıştırma oranı. -D motor, yanma işleminin süresini optimize etmeyi sağlar. Sıkıştırma oranı azaldıkça, üst ölü noktada silindir sıcaklığı ve basıncı da azalır. Bu durumda, üst ölü noktaya ulaşmadan hemen önce silindire yakıt püskürtülse bile karışım daha uzun süre yanar. Uzun süreli yanmanın bir sonucu olarak, yanıcı karışımda oksijen eksikliği olan alanlar oluşmaz ve sıcaklık eşit kalır, böylece NOx ve kurum oluşumu önemli ölçüde dışlanır. Üst ölü noktaya yakın yakıt enjeksiyonu ve yanma ile motor daha verimlidir. Bu, yakıtta bulunan kimyasal enerjinin daha verimli kullanılması ve ayrıca yüksek sıkıştırma oranlı dizel motora göre yakıt birimi başına daha fazla mekanik iş anlamına gelir. Sonuç, 2:20 sıkıştırma oranıyla çalışan 2,2 MZR-CD motora kıyasla dizel tüketiminde ve mantıksal CO16 emisyonlarında %1'den fazla azalmadır. Böylece, ilave bir NOx giderme sistemi olmasa bile motor, 6 yılında yürürlüğe girecek olan Euro 2015 emisyon standardını karşılamaktadır. Böylece motor, seçici katalitik indirgemeye veya NOx giderici katalizöre ihtiyaç duymaz.

Düşük sıkıştırma nedeniyle motor, soğuk çalıştırma sırasında karışımı tutuşturmak için yeterince yüksek bir sıcaklık üretemez, bu da özellikle kış aylarında çok sorunlu çalıştırma ve motorun aralıklı çalışmasına neden olabilir. Bu nedenle SkyActiv-D, seramik kızdırma bujileri ve değişken stroklu VVL egzoz valfi ile donatılmıştır. Bu, sıcak egzoz gazlarının yanma odasında dahili olarak devridaim edilmesini sağlar. İlk ateşlemeye, egzoz gazlarının gerekli sıcaklığa ulaşması için yeterli olan bir kızdırma bujisi yardımcı olur. Motoru çalıştırdıktan sonra egzoz valfi normal bir emme motoru gibi kapanmaz. Bunun yerine aralık kalır ve sıcak egzoz gazları yanma odasına geri döner. Bu, içindeki sıcaklığı yükseltir ve bu nedenle karışımın daha sonra tutuşmasını kolaylaştırır. Böylece motor ilk andan itibaren sorunsuz ve kesintisiz çalışır.

2,2 MZR-CD dizel motora kıyasla iç sürtünme de %25 oranında azaltılmıştır. Bu, yalnızca toplam kayıplarda daha fazla azalmaya değil, aynı zamanda daha hızlı yanıt ve gelişmiş performansa da yansır. Daha düşük bir sıkıştırma oranının diğer bir yararı, daha düşük maksimum silindir basınçları ve dolayısıyla tek tek motor bileşenlerinde daha az stres olmasıdır. Bu nedenle, daha fazla ağırlık tasarrufu sağlayan bu kadar sağlam bir motor tasarımına gerek yoktur. Entegre manifoldlu silindir kafası daha ince duvarlara sahiptir ve öncekinden üç kilogram daha hafiftir. Alüminyum silindir bloğu 25 kg daha hafiftir. Pistonların ve krank milinin ağırlığı yüzde 25 daha azaltıldı. Sonuç olarak SkyActiv-D motorunun toplam ağırlığı, şimdiye kadar kullanılan 20 MZR-CD motora göre %2,2 daha düşük.

SkyActiv-D motoru iki aşamalı süper şarj kullanır. Bu, her biri farklı bir hız aralığında çalışan bir küçük ve bir büyük turboşarj ile donatıldığı anlamına gelir. Küçük olanı düşük ve orta devirlerde kullanılır. Dönen parçaların daha düşük ataleti nedeniyle tork eğrisini iyileştirir ve egzozda yeterli basınç olmadığında düşük devirde motorun ani bir gaz sıçramasına tepki vermesindeki gecikme yani turbo denen etkiyi ortadan kaldırır. . turboşarj türbininin hızlı dönüşü için branşman borusu. Buna karşılık, daha büyük turboşarj, orta hız aralığında tamamen devreye giriyor. Her iki turboşarj birlikte motora düşük devirde düz bir tork eğrisi ve yüksek devirde yüksek güç sağlar. Turboşarjlardan geniş bir hız aralığında yeterli hava beslemesi sayesinde NOx ve partikül emisyonları minimumda tutulur.

Şu ana kadar Avrupa için 2,2 SkyActiv-D motorunun iki versiyonu üretiliyor. Daha güçlü olan, 129 rpm'de maksimum 4500 kW güce ve 420 rpm'de 2000 Nm maksimum torka sahiptir. Daha zayıf olanın 110 rpm'de 4500 kW'ı ve 380-1800 rpm aralığında 2600 Nm'lik bir torku, maks. her iki motorun da dönüş hızı 5200'dür. Pratikte motor 1300 rpm'ye kadar oldukça uyuşuk davranır, bu sınırdan itibaren hız kazanmaya başlar, normal sürüş için ise yaklaşık 1700 rpm veya daha fazla tutmak yeterlidir. yumuşak hızlanma ihtiyacı.

SkyActiv G motoru

Skyactiv-G olarak adlandırılan doğal emişli benzinli motor, şu anda seri üretilen bir binek otomobilde en yüksek oran olan 14,0:1 gibi alışılmadık derecede yüksek bir sıkıştırma oranına sahiptir. Sıkıştırma oranının arttırılması, benzinli motorun ısıl verimini arttırır, bu da sonuçta daha düşük CO2 değerleri ve dolayısıyla daha düşük yakıt tüketimi anlamına gelir. Benzinli motorlarda yüksek sıkıştırma oranıyla ilişkili risk, vuruntulu yanma - patlama ve bunun sonucunda torkta azalma ve aşırı motor aşınmasıdır. Yüksek sıkıştırma oranı nedeniyle karışımın vuruntulu yanmasını önlemek için Skyactiv-G motoru, yanma odasında kalan sıcak gazların basıncının yanı sıra miktarında da bir azalma kullanır. Bu nedenle, 4-2-1 konfigürasyonunda bir egzoz borusu kullanılır. Bu nedenle egzoz borusu nispeten uzundur ve bu nedenle egzoz gazlarının yanma odasından boşaltıldıktan hemen sonra yanma odasına geri dönmesini etkili bir şekilde önler. Yanma sıcaklığında ortaya çıkan düşüş, patlama yanma - patlama oluşumunu etkili bir şekilde önler. Patlamayı önlemenin bir başka yolu olarak karışımın yanma süresi azaltılmıştır. Karışımın daha hızlı yanması, yanmamış yakıt ve hava karışımının yüksek sıcaklıklara maruz kaldığı daha kısa süre anlamına gelir, böylece patlamanın meydana gelmesi için hiç zaman kalmaz. Pistonların alt kısmında da birçok yönde oluşan yanan karışımın alevlerinin birbirini kesmeden genişleyebilmesi için özel girintiler sağlanmış ve enjeksiyon sistemi de yeni geliştirilmiş çok delikli enjektörlerle donatılarak, atomize edilecek yakıt.

Motorun verimini artırmak için pompalama kayıplarını azaltmak da gereklidir. Bu, daha düşük motor yüklerinde, emme fazı sırasında aşağı doğru hareket eden piston havayı çektiğinde meydana gelir.Silindire giren hava miktarı genellikle giriş yolunda bulunan bir gaz kelebeği tarafından kontrol edilir. Hafif motor yüklerinde sadece az miktarda hava gerekir. Gaz kelebeği neredeyse kapalıdır, bu da giriş yolundaki ve silindirdeki basıncın atmosfer basıncının altında olmasına yol açar. Bu nedenle, piston, yakıt tüketimini olumsuz etkileyen önemli bir negatif basıncın - neredeyse bir vakumun - üstesinden gelmelidir. Mazda'nın tasarımcıları, pompa kayıplarını en aza indirmek için sonsuz değişken emme ve egzoz valfi zamanlamasını (S-VT) kullandılar. Bu sistem, gaz kelebeği yerine valfleri kullanarak giriş havası miktarını kontrol etmenizi sağlar. Düşük motor yüklerinde çok az hava gerekir. Böylece, değişken valf zamanlama sistemi emme valflerini sıkıştırma aşamasının başlangıcında (piston yükseldiğinde) açık tutar ve sadece silindirde gerekli miktarda hava olduğunda kapatır. Böylece, S-VT sistemi nihai olarak pompalama kayıplarını %20 oranında azaltır ve yanma işleminin verimliliğini artırır. Benzer bir çözüm, BMW tarafından uzun süredir kullanılıyor ve bu sistem adını alıyor. Çift VANOS.

Bu emme havası hacmi kontrol sistemini kullanırken, sıkıştırma aşamasının başlangıcında emme valfleri açık kaldığından, düşük basınç nedeniyle karışımın yetersiz yanması riski vardır. Bu bağlamda Mazda mühendisleri, Skyactiv G motorunun 14,0:1 olan yüksek sıkıştırma oranını kullandılar, bu da silindirde daha yüksek sıcaklık ve basınç anlamına geliyor, böylece yanma süreci sabit kalıyor ve motor daha ekonomik çalışıyor.

Motorun düşük verimliliği, hafif tasarımı ve hareketli parçaların daha az mekanik sürtünmesi ile de kolaylaştırılmıştır. Monte edilmiş 2,0 MZR benzinli motorla karşılaştırıldığında, Skyactiv G motorunda %20 daha hafif pistonlar, %15 daha hafif bağlantı çubukları ve daha küçük krank mili ana yatakları bulunur ve bu da toplam ağırlıkta %10 azalma sağlar. Valflerin sürtünmesi ve piston segmanlarının sürtünmesi neredeyse %40 oranında yarıya indirilerek, motorun toplam mekanik sürtünmesi %30 oranında azaltılmıştır.

Bahsedilen tüm modifikasyonlar, düşük ila orta devirlerde daha iyi motor manevra kabiliyeti ve klasik 15 MZR'ye kıyasla yakıt tüketiminde %2,0'lik bir azalma ile sonuçlandı. Bugün, bu önemli CO2 emisyonları, bugün kullanılan 2,2 MZR-CD dizel motordan bile daha düşüktür. Avantaj ayrıca klasik BA 95 benzininin kullanılmasıdır.

Avrupa'daki tüm SkyActiv benzinli ve dizel motorlar, bir i-stop sistemi, yani durdurulduğunda motoru otomatik olarak kapatan bir stop-start sistemi ile donatılacaktır. Bunu diğer elektrik sistemleri, rejeneratif frenleme vb. izleyecektir.