Mazda SkyActiv G мотор - бензинец и SkyActiv D - дизел

Производителите на автомобили имаат за цел да ги намалат емисиите на COXNUMX₂ поинаку. Понекогаш, на пример, о Сепак, Mazda одлучи да оди во поинаква насока и да ги намали емисиите на штетни гасови со ново решение с--во-едно што не го одзема задоволството од возењето. Покрај новиот дизајн на бензински и дизел мотори, решението вклучува и нова шасија, каросерија и менувач. Намалувањето на тежината на целото возило оди рака под рака со новата технологија.

Неодамнешните истражувања сугерираат дека конвенционалните мотори со согорување ќе продолжат да доминираат во автомобилскиот свет во следните 15 години, па затоа вреди да се продолжи да се вложува многу напор во развојот на истите. Како што знаете, поголемиот дел од хемиската енергија содржана во горивото не се претвора во механичка работа за време на согорувањето, туку буквално испарува во форма на отпадна топлина низ издувните цевки, радијаторот итн., А тие исто така ги објаснуваат загубите предизвикани од триење на механичките делови на моторот. Во развојот на новата генерација на бензински и дизел мотори SkyActiv, инженерите од Хирошима, Јапонија, се фокусираа на шест главни фактори кои влијаат на добиената потрошувачка и емисии:

• сооднос на компресија,
• сооднос гориво со воздух,
• времетраењето на фазата на согорување на смесата,
• времето на фазата на согорување на смесата,
• загуби на пумпање,
• триење на механичките делови на моторот.

Во случај на бензински и дизел мотори, односот на компресија и намалувањето на загубата од триење се покажаа како најважните фактори за намалување на емисиите и потрошувачката на гориво.

Мотор SkyActiv Д

Моторот од 2191 кубика е опремен со систем за вбризгување на обична шина со висок притисок со пиезоелектрични инјектори. Се одликува со невообичаено низок сооднос на компресија од само 14,0: 1 за дизел. Полнењето се обезбедува со пар турбополначи со различна големина, што има позитивен ефект врз намалувањето на одложувањето на одговорот на моторот при притискање на педалата за гас. Возот со вентили вклучува променливо патување со вентили, кое се загрева побрзо кога моторот е ладен, бидејќи некои од издувните гасови се враќаат во цилиндрите. Поради сигурното ладно стартување и стабилното согорување за време на фазата на загревање, конвенционалните дизел мотори бараат висок сооднос на компресија, кој е обично во опсег од 16: 1 до 18: 1. Нискиот сооднос на компресија од 14,0: 1 за SkyActiv -Д моторот овозможува оптимизирање на времето на процесот на согорување. Со намалување на односот на компресија, температурата и притисокот на цилиндерот исто така се намалуваат во горниот мртов центар. Во овој случај, смесата гори подолго дури и ако горивото се вбризгува во цилиндерот непосредно пред да стигне до горниот мртов центар. Како резултат на продолжено согорување, области со недостаток на кислород не се формираат во запалива смеса, а температурата останува униформа, така што формирањето на NOx и саѓи е значително исклучено. Со вбризгување на гориво и согорување во близина на горниот мртов центар, моторот е поефикасен. Ова значи поефикасна употреба на хемиската енергија содржана во горивото, како и повеќе механичка работа по единица гориво, отколку во случај на дизел мотор со висок сооднос на компресија. Резултатот е намалување на потрошувачката на дизел и логични емисии на CO2 за повеќе од 20% во споредба со моторот 2,2 MZR-CD кој работи со сооднос на компресија 16: 1. Јаглерод. Така, дури и без дополнителен систем за отстранување на NOx, моторот ги исполнува стандардите за емисија на Euro 6 што треба да стапат на сила во 2015 година. Така, на моторот не му треба селективно каталитичко намалување или катализатор за елиминирање на NOx.

Поради ниската компресија, моторот не може да генерира доволно висока температура за да ја запали смесата за време на ладни стартувања, што може да доведе до многу проблематично стартување и наизменично работење на моторот, особено во зима. Поради оваа причина, SkyActiv-D е опремен со керамички светилки и VVL издувен вентил со променлив удар. Ова овозможува внатрешните циркулации на топлите издувни гасови во комората за согорување. Првото палење е потпомогнато со светилка, што е доволно за издувните гасови да ја достигнат потребната температура. По палењето на моторот, издувниот вентил нема да се затвори како нормален мотор за внесување. Наместо тоа, останува подотворен и топлите издувни гасови се враќаат во комората за согорување. Ова ја зголемува температурата во неа и затоа го олеснува последователното палење на смесата. Така, моторот работи непречено и без прекин од првиот момент.

Во споредба со дизел моторот 2,2 MZR-CD, внатрешното триење е исто така намалено за 25%. Ова се рефлектира не само со натамошно намалување на вкупните загуби, туку и во побрз одговор и подобрени перформанси. Друга придобивка од понискиот сооднос на компресија е помалиот максимален притисок во цилиндрите и затоа помалиот стрес на поединечните компоненти на моторот. Поради оваа причина, нема потреба од таков робустен дизајн на моторот, што резултира со дополнителна заштеда на тежина. Главата на цилиндерот со интегриран колектор има потенки ѕидови и тежи три килограми помалку од претходно. Алуминиумскиот цилиндричен блок е полесен за 25 kg. Тежината на клиповите и коленестото вратило е намалена за уште 25 проценти. Како резултат на тоа, вкупната тежина на моторот SkyActiv-D е за 20% помала од онаа на моторот 2,2 MZR-CD што се користеше досега.

Моторот SkyActiv-D користи двостепено преполнување. Ова значи дека е опремен со еден мал и еден голем турбополнач, секој работи со различен опсег на брзина. Помалиот се користи при ниски и средни вртежи. Поради помалата инерција на ротирачките делови, ја подобрува кривата на вртежниот момент и го елиминира таканаречениот турбо ефект, односно доцнењето во одговорот на моторот при ненадеен скок на гас при мала брзина кога нема доволно притисок во издувниот гас На разгранета цевка за брзо вртење на турбината со турбополнач. Спротивно на тоа, поголемиот турбополнач е целосно вклучен во опсегот со средна брзина. Заедно, двата турбополначи му овозможуваат на моторот рамна крива на вртежен момент при ниски вртежи во минута и голема моќност при високи вртежи во минута. Благодарение на доволното снабдување со воздух од турбополначите за широк опсег на брзина, емисиите на NOx и честички се сведени на минимум.

Досега, две верзии на моторот 2,2 SkyActiv-D се произведуваат за Европа. Посилниот има максимална моќност од 129 kW при 4500 вртежи во минута и максимален вртежен момент од 420 Nm при 2000 вртежи во минута. Послабиот има 110 kW при 4500 вртежи во минута и вртежен момент од 380 Nm во опсег 1800-2600 вртежи во минута, при макс. брзината на вртење на двата мотори е 5200. Во пракса, моторот делува прилично летаргично до 1300 вртежи во минута, од оваа граница почнува да добива брзина, додека за нормално возење доволно е да се одржува на околу 1700 вртежи во минута и повеќе дури и за потреби за непречено забрзување.

Мотор SkyActiv G

Природно аспирираниот бензински мотор, означен Skyactiv-G, има невообичаено висок сооднос на компресија од 14,0:1, моментално највисок во масовно производство на патнички автомобил. Зголемувањето на односот на компресија ја зголемува термичката ефикасност на бензинскиот мотор, што во крајна линија значи пониски вредности на CO2 и со тоа помала потрошувачка на гориво. Ризикот поврзан со висок сооднос на компресија во случај на бензински мотори е таканареченото согорување - детонација и како резултат на намалување на вртежниот момент и прекумерно абење на моторот. За да се спречи ударното согорување на смесата поради високиот сооднос на компресија, моторот Skyactiv-G користи намалување на количината, како и притисокот на преостанатите топли гасови во комората за согорување. Затоа, се користи издувна цевка во конфигурација 4-2-1. Поради оваа причина, издувната цевка е релативно долга и на тој начин ефикасно ги спречува издувните гасови да се вратат во комората за согорување веднаш откако ќе се испуштат од неа. Добиениот пад на температурата на согорувањето ефикасно спречува појава на детонација согорување - детонација. Како друго средство за спречување на детонација, времето на согорување на смесата е намалено. Побрзо согорување на смесата значи пократко време во кое несогорената мешавина од гориво и воздух е изложена на високи температури, така што детонацијата воопшто нема време да се случи. На дното на клиповите има и посебни вдлабнатини, така што пламенот на запалената смеса што се формира во многу правци може да се прошири без да се прекрстува, а системот за вбризгување е опремен и со ново развиени инјектори со повеќе дупки, што овозможува гориво да се атомизираат.

Исто така, потребно е да се намалат таканаречените загуби на пумпање за да се зголеми ефикасноста на моторот. Ова се случува при помали оптоварувања на моторот кога клипот влече воздух додека се движи надолу за време на фазата на внесување. При мало оптоварување на моторот, потребна е само мала количина на воздух. Вентилот за гас е речиси затворен, што доведува до фактот дека притисокот во влезниот тракт и во цилиндерот е под атмосферскиот. Затоа, клипот мора да надмине значителен негативен притисок - речиси вакуум, што негативно влијае на потрошувачката на гориво. Дизајнерите на Mazda користеа бескрајно променливо тајминг на вентилите за довод и издувни гасови (S-VT) за да ги минимизираат загубите на пумпата. Овој систем ви овозможува да ја контролирате количината на влезниот воздух користејќи вентили наместо гас. При мали оптоварувања на моторот, потребен е многу малку воздух. Така, променливиот систем за тајминг на вентилите ги одржува вентилите за довод отворени на почетокот на фазата на компресија (кога клипот се крева) и ги затвора само кога потребната количина на воздух е во цилиндерот. Така, системот S-VT на крајот ги намалува загубите при пумпање за 20% и ја подобрува ефикасноста на процесот на согорување. Слично решение долго време користи и BMW, нарекувајќи го овој систем Двоен ВАНОС.

Кога го користите овој систем за контрола на јачината на воздухот за внесување, постои ризик од недоволно согорување на смесата поради помалиот притисок, бидејќи вентилите за внесување остануваат отворени на почетокот на фазата на компресија. Во овој поглед, инженерите на Мазда го користеа високиот сооднос на компресија на моторот Skyactiv G од 14,0: 1, што значи повисока температура и притисок во цилиндерот, така што процесот на согорување останува стабилен и моторот работи поекономично.

Ниската ефикасност на моторот е олеснета и со неговиот лесен дизајн и помалото механичко триење на подвижните делови. Во споредба со вградениот бензински мотор 2,0 MZR, моторот Skyactiv G има 20% полесни клипови, 15% полесни спојници и помали главни лежишта на коленестото вратило, што резултира со вкупно намалување на тежината од 10%. Со преполовување на триењето на вентилите и триењето на клипните прстени за речиси 40%, вкупното механичко триење на моторот е намалено за 30%.

Сите споменати модификации резултираа со подобра маневрирање на моторот при ниски до средни вртежи и намалување на потрошувачката на гориво за 15% во споредба со класичниот 2,0 MZR. Денес, овие важни емисии на СО2 се дури и помали од 2,2 MZR-CD дизел моторот што се користи денес. Предност е и употребата на класичен бензин БА 95.

Сите бензински и дизел мотори SkyActiv во Европа ќе бидат опремени со i-stop систем, односно систем за стоп-старт за автоматско исклучување на моторот кога ќе се запре. Followе следат други електрични системи, регенеративно сопирање итн.