Auto motor ve spor teknolojisi ödüllü Skyactiv X

Mazda'nın son teknoloji motoru Medya Kurucusu Paul Pietsch Ödülü'nü kazandı

Her yıl auto motor und sport media, teknolojik yenilik için uluslararası Paul Pitch ödülünü sunar. Elektrikli mobilitenin giderek içten yanmalı bir motorun yerini aldığı bir zamanda, Paul Pietsch 2020 ödülü böyle bir ısı motoru için verildi. Ancak avangart bir karaktere sahiptir. Başka hiçbir şirket, bir üretim modelinde her iki motor türünün faydalarıyla, benzinli motor gibi homojenleştirme ve dizel motor gibi kendiliğinden tutuşmanın kombinasyonunu elde edememiştir. Bu, bu aparatın nasıl çalıştığını size tekrar anlatmak için bir fırsat.

Dizel motordaki gibi benzin enjeksiyon basıncı, buji ateşlemesi, kendi kendine ateşleme, sürekli değişen "λ" ile Skyactiv X, otomotiv endüstrisinde gerçek anlamda bir devrimdir.

Mazda'nın HCCI motor gelişimi 30 yıldan fazladır ve büyük ölçüde Wankel motorunun geliştirilmesindeki son derece derinlemesine yakıt analizine dayanmaktadır. Birkaç nesil mühendis bu temelde eğitilir, bu da çok fazla baş ağrısı ve sorun yaratır, ancak aynı zamanda çok fazla deneyim de getirir.

Homojen karıştırma ve kendi kendine tutuşma özelliğine sahip makinelerin ilk prototiplerinin bulunduğu yer, döner motorun derinliklerindeydi. Wankel motoru ayrıca turbo ile ilgili çeşitli teknolojilerin geliştirilmesi için bir platform görevi görür - bu, yalnızca Porsche tarafından kullanılan bir benzinli motorda temel VNT turboşarjları, ikiz jet türbinleri ve kademeli yakıt ikmalini tanıtan RX-7'dir.

Gizli Dosyalar

Bununla birlikte, mevcut Skyactiv X'in doğrudan temeli, zaten kanıtlanmış yeni nesil benzinli makineler Skyactiv G ve Skyactiv D'dir. Bu cihazlarda sunulan çözümlere bakarsanız, kaçınılmaz olarak bunların bir dereceye kadar "gerçekleştiğini" göreceksiniz. “Yeni SPCCI fabrikasında, yanma odalarının analizinden akış türbülansına kadar elde edilen deneyimlerden.

Bu hipoteze göre, Skyactiv X'in verimliliği, Toyota Prius (Atkinson çevrimini kullanarak) ile çalışan 2ZR-FXE benzinli motorun verimliliğini yüzde 39 aşıyor, ancak Mazda bu maksimum noktanın en önemli nokta olmadığının farkında. puan. Çoğu zaman motor kısmi yükte çalışır ve bir benzinli motorun ortalama verimi önemli ölçüde düşer. Çoğu durumda Skyactiv X'in geniş açık kelebek vana ile çalışması nedeniyle, pompa kayıpları önemli ölçüde azalır ve ortalama verim artar. Bu, yüksek sıkıştırma oranıyla birleştiğinde, verimlilikte ortak bir artışa neden olur.

Mazda mühendisleri için büyük bir başarı, Skyactiv X'in çok geniş bir hız ve yük aralığında homojen ve kendiliğinden tutuşan bir modda çalışmasıdır. Uygulamada sadece dizel ve benzinli motorlarda değil, aynı zamanda benzinli dizel motorlarda ve zayıf yanmalı benzinli motorlarda kullanılan süreçleri de birleştirir. İkincisinde normal ve kötü alanlar da oluşur, ancak sürecin tamamen flaşın önünden geçtiği onlardan farklı olarak, Mazda durumunda kötü karışım bir buji yardımıyla kendiliğinden tutuşur.

Skyactiv X'te neler oluyor? Bugüne kadar oluşturulan HCCI modu temelinde çalışan tüm deneysel motorlar, bir dizi modda meydana gelen dengesiz çalışma parametreleri ile çok karmaşık kendiliğinden tutuşma kontrolüne (sıkıştırma sırasındaki ısı ve basınca ve yakıt, gazlar ve hava arasındaki ön kimyasal reaksiyonlara dayalı olarak) dayanmaktadır. normal motor çalışmasına. Bir Mazda motoru, yanma başlatıcısı olarak her zaman bir buji kullanır. Bununla birlikte, bir benzinli motorun normal çalışmasından farkı, sonraki olaylarda yatmaktadır. Bu, farklı modlara geçişi çok daha dengeli hale getirir ve HCCI modunda bu kontrol yöntemi, kararlı ve kararlı bir süreçle sonuçlanır.

Teoride şeyler

Skyactiv X, kendi içinde yüksek verimlilikle iyi bir temel oluşturan, emişli, dört silindirli Skyactiv G 0,5 litreye dayanmaktadır. Ek olarak, yanma işlemlerinin hızı açısından optimal olan, silindir başına 16,3 litrelik bir deplasmana sahiptir. HCCI çalışması için koşullar yaratmak için, geometrik sıkıştırma oranı 1: 95'e yükseltildi. Böylece, karışım, benzindeki çoğu fraksiyonun kendiliğinden tutuşma sıcaklığına yakın bir sıcaklığa, ortalama XNUMXH oktan sayısı ve normal motor çalışma sıcaklığı ile kalınlaşır.

Aralarında her bir silindirdeki dört basınç sensörünün de bulunduğu çeşitli sensörlerden alınan verilere dayanarak, bilgisayar hangi çalışma modunun seçileceğine karar verir. İkincisi, motorun hızına ve yüküne (başka bir deyişle gaz pedalına basma derecesine) bağlı olarak birkaç işlevsel bölge temelinde belirlenir. SCV adı verilen özel bir girdap modülü (giriş portlarından birinde özel bir hava kontrol valfi dahil) yardımıyla, silindir ekseni etrafında yoğun bir türbülanslı akış oluşturulur. Koşullara bağlı olarak ve sıkıştırma ve yanma basıncı oluşturma eğrisi ile önceden ayarlanmış "haritalardaki" diğer birçok parametrenin karşılaştırılmasına bağlı olarak, çok portlu enjektör yakıtı ilk nesil common rail'inkine yaklaşan basınçlarda enjekte eder. dizel sistemler. - 300 ila 1200 bar arası - birkaç porsiyonda. Bu, emme ve sıkıştırma stroku (kendi kendine tutuşma işleminde) sırasında bir uzun darbeden (normal alev alma işleminde) birkaç darbeye kadar yapılır. Açıkçası, bir benzinli motor için rekor enjeksiyon basıncı da karışımın oluşumunda önemli bir unsurdur. Bununla birlikte, mantıklı bir soru ortaya çıkıyor - silindirdeki basınçta bir artış ve ayrıca yakıt kısımlarını artırma ihtiyacı ile daha düşük motor gücüne ve turboşarja geçilirse ve ne zaman geçilirse tüm parametreler nasıl değişecek ...

Her şey daha hızlı gerçekleşir

Mazda'nın SPCCI patenti 44 sayfa uzunluğundadır ve otomobilin zamanın önemli bir bölümünde buji otomatik ateşleme (SPCCI) modunda çalıştığının ayrıntılarını verir. Kontrol, çalışması sırasında çeşitli SPCCI kendi kendine tutuşma modlarına dayanmaktadır - biri çoğunlukla zayıf karışım, çoğunlukla normal karışım ve biraz zengin karışım. Her durumda, enjeksiyon ve girdap konfigürasyonu, daha zengin bir iç bölge (hava:yakıt oranı yaklaşık 14,7-20:1) ve daha ince bir dış bölge (35) ile eksen etrafında eşmerkezli olarak farklı bileşimde (tabakalaşma) katmanlar oluşturur. -50:1). İç kısım yeterli "alevlenebilirliğe" sahiptir ve dış kısım, sıkıştırma sırasında pistonun üst ölü merkezinin yakınında kendi kendine tutuşma için neredeyse kritik sıcaklığa ulaşmıştır. Bujinin kıvılcımı iç bölgenin tutuşmasını başlatarak sıcaklık ve basıncın keskin bir şekilde yükselmesine neden olur ve bu da diğerlerinin aynı anda kendiliğinden tutuşmasına neden olur. Parlama cephesi olmadığı için, nitrojen oksitlerin varlığını büyük ölçüde azaltan nitrojen oksit oluşumu eşiğinin altındaki sıcaklıklarda meydana gelir ve zayıf homojen bir karışım daha eksiksiz yanma ve çok düşük seviyelerde partikül madde, karbon monoksit ve karbon monoksit sağlar. hidrokarbonlar.

Orta hız ve yüksek yük ve her durumda yüksek hız gibi çalışma koşullarına bağlı olarak, mekanik kompresör devreye girerek daha fazla hava sağlamaya ve karışımı daha fazla tüketmeye yardımcı olur. Amacı gücü artırmak olmasa da, arabanın iyi dinamik niteliklerine katkıda bulunur. Patent ayrıca otomobilin turboşarjlı olabileceğinden ve mantıksal olarak daha düşük egzoz sıcaklığının değişken geometrili bir türbin kullanımına izin verebileceğinden bahsediyor. Ancak şimdilik, daha duyarlı bir mekanik kompresörle kontrol daha kolay hale geldi (böyle bir tanımın Skyactiv X ile uyumlu olması koşuluyla). Mazda mühendislerine göre turboşarj kullanımı daha sonraki bir aşamada gelebilir.

Başka hiç kimsenin yapamadığı bir şeyi - en azından seri biçimde - yaratmayı başardıklarına dikkat etmek önemlidir. Birçok sensör parametresi, mod seçimi için önceden ayarlanmış davranışlarla karşılaştırılır, ancak gerçek şu ki, pratikte "SPCCI Modu" işareti Mazda ekranında çoğu zaman, hatta çok düşük ve çok yüksek devir aralıklarında - çok düşük devirlerde bile - gösterilir. rpm Mazda3 altıncı viteste sorunsuz hareket ediyor.

Bu gerçek hayatta nasıl olur?

Bu kadar uzun bir teorik bölümden sonra, nihayet soruyu cevaplamanın zamanı geldi - tüm bunlar sonunda pratikte neye yol açıyor? Benzinli muadili gibi, araba da kolayca hız kazanıyor ve hızlı tepki veriyor. Iskar Boğazı'ndaki tırmanışlar ve dönüşler, normal şehirlerarası ve otoyol modu dahil olmak üzere testler sırasında, Mazda 3 Skyactiv X tüketimini yaklaşık 5,2 l / 100 km aralığında koruyor. Almanya'daki meslektaşlarımız tarafından elde edilen ortalama test tüketimi 6,6 l / 100 km'dir, ancak buna yüksek hızda sürüş de dahildir. Ekonomik bir sürüş testinde, Audi A5,4 100 TDI, BMW 124d ve Mercedes A 100d ile eşit olan 2 g/3 km CO2.0 olan 118 l/200 km'ye ulaşıyorlar. Ancak, karmaşık çalışma sürecine rağmen, bu makinenin karmaşık gaz arıtma teknolojilerine ihtiyaç duymadığını, ancak öte yandan çok yüksek basınçlı enjeksiyon sisteminin maliyetini artırdığını belirtmek gerekir. Öte yandan, küçük bir mekanik kompresör turboşarjdan daha ucuzdur, bu nedenle dizel ve benzinli motorlar arasında bir fiyat olarak konumlandırılmalıdır.

Motor, Mazda 3'ün dinamik karakteri ve rahat viraj alma için iyi ayarları ile uyum içindedir. Direksiyon hassas bir şekilde düzenlenmiştir ve araç nötr bir tavır sergileyerek arka tekerlekleri yalnızca keskin provokasyonlarda döndürme eğilimi gösterir. Buna ek olarak, Mazda'da çeşitli seviyelerde ekipmanın bir parçası olan yardım sistemleri ve ekipmanın iyi bir karışımı da vardır. Kumandanın yeni ergonomik bileşimi hakkında yeterince konuştuk. İşlevler monitör tarafından kontrol edilmez ve çalıştırması basit ve kullanışlıdır. Genel olarak, iç mekan, yıllar önce yalnızca lüks modellerde bulunan ince bir hafiflik ve kalite hissine sahiptir. Kısacası - Skyactiv X çalışıyor - ve sizi gerçekten tahrik ediyor.