Mazda SkyActiv G motor - benzin és SkyActiv D - dízel

Az autógyártók célja a CO -kibocsátás csökkentése₂ eltérően. Néha például az o Kompromisszumok teszik a vezetés örömét a pálya szélére. A Mazda azonban úgy döntött, hogy más irányba megy, és csökkenti a károsanyag-kibocsátást egy új, mindent egyben megoldással, amely nem veszi el a vezetés örömét. A megoldás a benzin- és dízelmotorok új kialakítása mellett új futóművet, karosszériát és sebességváltót is magában foglal. A teljes jármű súlyának csökkentése együtt jár az új technológiával.

A legújabb kutatások azt sugallják, hogy a hagyományos égésű motorok a következő 15 évben is uralni fogják az autóipar világát, ezért érdemes továbbra is sok erőfeszítést fektetni ezek fejlesztésébe. Mint tudják, az üzemanyagban lévő kémiai energia nagy része nem alakul át mechanikai munkává az égés során, hanem szó szerint elpárolog hulladékhő formájában a kipufogócsöveken, radiátoron stb., És megmagyarázzák a súrlódás okozta veszteségeket is. a motor mechanikus részei. A SkyActiv benzin- és dízelmotorok új generációjának kifejlesztésekor a japán Hiroshima mérnökei hat fő tényezőre összpontosítottak, amelyek befolyásolják a fogyasztást és a kibocsátást:

• tömörítési arány,
• üzemanyag -levegő arány,
• a keverék égési fázisának időtartama,
• a keverék égési fázisának ideje,
• szivattyúzási veszteségek,
• a motor mechanikus részeinek súrlódása.

A benzin- és dízelmotorok esetében a sűrítési arány és a súrlódási veszteség csökkentése bizonyult a legfontosabb tényezőnek a kibocsátás és az üzemanyag -fogyasztás csökkentésében.

SkyActiv D motor

A 2191 cm14,0 -es motor piezoelektromos befecskendezőkkel ellátott nagynyomású közös nyomócsöves befecskendező rendszerrel van felszerelve. Szokatlanul alacsony, mindössze 1: 16 tömörítési arányt kínál a dízel esetében. Az újratöltést egy pár különböző méretű turbófeltöltő biztosítja, ami pozitív hatással van a gázpedál megnyomására adott motor késleltetésének csökkentésére. A szelepszerelvény változtatható szelepmenetet tartalmaz, amely gyorsabban felmelegszik, ha a motor hideg, mivel a kipufogógázok egy része visszatér a palackokba. A megbízható hidegindítás és a felmelegedési fázis alatti stabil égés miatt a hagyományos dízelmotorok nagy tömörítési arányt igényelnek, ami jellemzően 1: 18 és 1: 14,0 közötti tartományban van. -D motor lehetővé teszi az égési folyamat idejének optimalizálását. A tömörítési arány csökkenésével a henger hőmérséklete és nyomása is csökken a felső holtponton. Ebben az esetben a keverék tovább ég, még akkor is, ha üzemanyagot fecskendeznek a hengerbe közvetlenül a felső holtpont elérése előtt. A hosszan tartó égés következtében az éghető keverékben nem keletkeznek oxigénhiányos területek, és a hőmérséklet egyenletes marad, így az NOx és a korom képződése jelentősen kizárt. Az üzemanyag -befecskendezés és az égés a holtpont közelében, a motor hatékonyabb. Ez az üzemanyagban lévő kémiai energia hatékonyabb felhasználását, valamint több üzemanyag -egységre jutó mechanikus munkát jelent, mint egy nagy sűrítési arányú dízelmotor esetében. Ennek eredményeként a dízelfogyasztás és a logikai CO1-kibocsátás több mint 2% -kal csökken a 20 MZR-CD motorhoz képest, amely 2,2: 16 tömörítési arányban működik. Amint már említettük, sokkal kevesebb nitrogén-oxid keletkezik az égés során, és szinte nincs műszaki szén . Így a kiegészítő NOx -eltávolító rendszer nélkül is a motor megfelel a 1 -ben hatályba lépő Euro 6 -os kibocsátási szabványnak. Így a motornak nincs szüksége szelektív katalitikus redukcióra vagy NOx -elimináló katalizátorra.

Az alacsony kompresszió miatt a motor nem tud elég magas hőmérsékletet generálni ahhoz, hogy hideg keverés közben meggyújtsa a keveréket, ami nagyon problémás indításhoz és a motor szakaszos működéséhez vezethet, különösen télen. Ezért a SkyActiv-D kerámia izzítógyertyákkal és változó löketű VVL kipufogószeleppel van felszerelve. Ez lehetővé teszi a forró kipufogógázok belső visszavezetését az égéstérbe. Az első gyújtást izzítógyertya segíti, amely elegendő ahhoz, hogy a kipufogógázok elérjék a kívánt hőmérsékletet. A motor beindítása után a kipufogószelep nem zár le, mint egy normál szívó motor. Ehelyett nyitva marad, és a forró kipufogógázok visszatérnek az égéstérbe. Ez megemeli a hőmérsékletet, és ezáltal megkönnyíti a keverék későbbi meggyulladását. Így a motor zökkenőmentesen és megszakítás nélkül működik az első pillanattól kezdve.

A 2,2 MZR-CD dízelmotorhoz képest a belső súrlódás is 25%-kal csökkent. Ez nemcsak az általános veszteségek további csökkenésében, hanem a gyorsabb reagálásban és a jobb teljesítményben is megmutatkozik. Az alacsonyabb kompressziós arány másik előnye az alacsonyabb maximális hengernyomás, és ezáltal kisebb terhelés a motor egyes alkatrészeire. Emiatt nincs szükség ilyen robusztus motorkonstrukcióra, ami további tömegmegtakarítást eredményez. Az integrált elosztóval ellátott hengerfej vékonyabb falakkal rendelkezik, és három kilogrammal kevesebb, mint korábban. Az alumínium hengerblokk 25 kg-mal könnyebb. A dugattyúk és a főtengely tömege további 25 százalékkal csökkent. Ennek eredményeként a SkyActiv-D motor össztömege 20%-kal alacsonyabb, mint az eddig használt 2,2 MZR-CD motoré.

A SkyActiv-D motor kétfokozatú feltöltést használ. Ez azt jelenti, hogy egy kis és egy nagy turbófeltöltővel van felszerelve, amelyek mindegyike különböző fordulatszám -tartományban működik. A kisebbet alacsony és közepes fordulaton használják. A forgó alkatrészek kisebb tehetetlensége miatt javítja a nyomatékgörbét, és kiküszöböli az úgynevezett turbóeffektust, vagyis a motor késleltetett reagálását a hirtelen gyorsító ugrásra alacsony fordulatszámon, amikor nincs elég nyomás a kipufogógázban . elágazócső a turbófeltöltő turbina gyors elforgatásához. Ezzel szemben a nagyobb turbófeltöltő teljesen be van kapcsolva a középsebességi tartományba. Mindkét turbófeltöltő együtt lapos nyomatékgörbét biztosít a motornak alacsony fordulaton, és nagy teljesítményt magas fordulaton. A turbófeltöltők széles fordulatszám -tartományban elegendő levegőellátásának köszönhetően a NOx és a részecskék kibocsátása minimálisra csökken.

Eddig a 2,2 SkyActiv-D motor két változatát gyártják Európában. Az erősebb maximális teljesítménye 129 kW 4500 fordulat / percnél, maximális nyomatéka 420 Nm 2000 fordulat / percnél. A gyengébb teljesítménye 110 kW 4500 fordulat / percnél, és 380 Nm nyomatéka az 1800-2600 fordulat / perc tartományban, max. mindkét gyakorlatban a motorok fordulatszáma 5200. A gyakorlatban a motor meglehetősen letargiásan működik 1300 fordulat / perc sebességig, ettől a határtól kezd sebességet szerezni, míg normál vezetéshez elegendő körülbelül 1700 fordulat / percnél tovább tartani. sima gyorsításra van szükség.

Motor SkyActiv G

A Skyactiv-G névre keresztelt szívó benzinmotor szokatlanul magas, 14,0:1-es kompressziós aránnyal rendelkezik, amely jelenleg a legmagasabb a sorozatgyártású személygépkocsik között. A sűrítési arány növelése növeli a benzinmotor termikus hatásfokát, ami végső soron alacsonyabb CO2-értéket és ezáltal alacsonyabb üzemanyag-fogyasztást jelent. A benzinmotorok esetében a magas kompressziós aránnyal járó kockázat az úgynevezett kopogó égés - detonáció, valamint az ebből eredő nyomatékcsökkenés és túlzott motorkopás. A magas kompressziós arány miatt a keverék kopogós égésének elkerülése érdekében a Skyactiv-G motor csökkenti a maradék forró gázok mennyiségét és nyomását az égéstérben. Ezért 4-2-1 konfigurációjú kipufogócsövet használnak. Emiatt a kipufogócső viszonylag hosszú, és így hatékonyan megakadályozza, hogy a kipufogógázok azonnal visszatérjenek az égéstérbe, miután kiürültek onnan. Az ebből eredő égési hőmérséklet csökkenés hatékonyan megakadályozza a detonációs égés - detonáció előfordulását. A detonáció megelőzésének másik módjaként csökkentették a keverék égési idejét. A keverék gyorsabb égése rövidebb időt jelent, amely alatt az el nem égett üzemanyag-levegő keverék magas hőmérsékletnek van kitéve, így a detonációnak egyáltalán nincs ideje bekövetkezni. A dugattyúk alsó része is speciális bemélyedésekkel van ellátva, hogy a sokfelé képződő égő keverék lángjai egymás keresztezése nélkül tágulhassanak, valamint a befecskendező rendszert új fejlesztésű többlyukú befecskendezőkkel is ellátták, ami lehetővé teszi porlasztandó üzemanyag.

Csökkenteni kell az úgynevezett szivattyúzási veszteségeket is a motor hatásfokának növelése érdekében. Ez kisebb motorterhelésnél fordul elő, amikor a dugattyú levegőt szív be, miközben lefelé mozog a szívófázisban.A hengerbe jutó levegő mennyiségét általában a szívócsatornában elhelyezett fojtószelep szabályozza. Kis motorterhelésnél csak kis mennyiségű levegő szükséges. A fojtószelep majdnem zárva van, ami azt eredményezi, hogy a nyomás a szívócsatornában és a hengerben a légköri alatt van. Ezért a dugattyúnak jelentős negatív nyomást kell legyőznie - majdnem vákuumot, ami negatívan befolyásolja az üzemanyag-fogyasztást. A Mazda tervezői fokozatmentesen változtatható szívó- és kipufogószelep-időzítést (S-VT) alkalmaztak a szivattyú veszteségeinek minimalizálása érdekében. Ez a rendszer lehetővé teszi, hogy fojtószelep helyett szelepekkel szabályozza a beszívott levegő mennyiségét. Alacsony motorterhelésnél nagyon kevés levegő szükséges. Így a változtatható szelepvezérlés a kompressziós fázis kezdetén (amikor a dugattyú felemelkedik) nyitva tartja a szívószelepeket, és csak akkor zárja be, ha a szükséges mennyiségű levegő a hengerben van. Így az S-VT rendszer végső soron 20%-kal csökkenti a szivattyúzási veszteségeket és javítja az égési folyamat hatékonyságát. Hasonló megoldást már régóta használ a BMW is, ezt a rendszert nevezve Dupla VANOS.

Ennek a beszívott levegőmennyiség -szabályozó rendszernek a használata esetén fennáll annak a veszélye, hogy a keverék elégtelenül ég az alacsonyabb nyomás miatt, mivel a szívószelepek nyitva maradnak a kompressziós fázis elején. E tekintetben a Mazda mérnökei a Skyactiv G motor magas, 14,0: 1 tömörítési arányát alkalmazták, ami magasabb hőmérsékletet és nyomást jelent a hengerben, így az égési folyamat stabil marad, és a motor gazdaságosabban működik.

A motor alacsony hatékonyságát megkönnyíti a könnyű kialakítás és a mozgó alkatrészek kisebb mechanikai súrlódása is. A beépített 2,0 MZR benzinmotorhoz képest a Skyactiv G motor 20% -kal könnyebb dugattyúkkal, 15% -kal könnyebb hajtókarral és kisebb főtengely -főcsapágyakkal rendelkezik, ami össztömegük 10% -kal csökken. A szelepek súrlódásának és a dugattyúgyűrűk súrlódásának közel 40%-os felére csökkentésével a motor teljes mechanikai súrlódása 30%-kal csökkent.

Az összes említett módosítás jobb motor -manőverezhetőséget eredményezett alacsony és közepes fordulatszámon, és 15% -kal csökkentette az üzemanyag -fogyasztást a klasszikus 2,0 MZR -hez képest. Ma ezek a fontos CO2-kibocsátások még alacsonyabbak, mint a ma használatos 2,2 MZR-CD dízelmotor. Előnye a klasszikus BA 95 -ös benzin használata is.

Európában minden SkyActiv benzin- és dízelmotor fel lesz szerelve i-stop rendszerrel, azaz stop-start rendszerrel, amely leállításkor automatikusan leállítja a motort. Más elektromos rendszerek, regeneratív fékezés stb.