Skyactiv X na tuzo ya teknolojia ya michezo na motor

Injini ya kisasa ya Mazda yashinda Tuzo ya Mwanzilishi wa Media Paul Pietsch

Kila mwaka vyombo vya habari vya magari na michezo vinatoa tuzo ya kimataifa ya Paul Pitch kwa uvumbuzi wa kiteknolojia. Wakati ambapo uhamaji wa umeme unazidi kuonekana kama mbadala wa injini ya mwako wa ndani, tuzo ya Paul Pietsch 2020 imetolewa kwa injini kama hiyo ya joto. Walakini, ina tabia ya avant-garde. Hakuna kampuni nyingine iliyofanikiwa mchanganyiko wa homogenization kama injini ya petroli na kujiwasha kama injini ya dizeli, na faida za aina zote mbili za injini katika modeli ya uzalishaji. Hii ni hafla ya kukuambia tena juu ya jinsi vifaa hivi hufanya kazi.

Kwa shinikizo la sindano ya petroli kama katika injini ya dizeli, kuwasha kwa cheche, kujiwasha, "λ" ambayo inabadilika mara kwa mara, Skyactiv X ni mapinduzi katika sekta ya magari.

Ukuzaji wa injini ya Mazda HCCI inarudi zaidi ya miaka 30 na inategemea sana uchambuzi wa kina wa mafuta katika ukuzaji wa injini ya Wankel. Vizazi kadhaa vya wahandisi wamefundishwa kwa msingi huu, ambayo huunda maumivu ya kichwa na shida nyingi, lakini pia huleta uzoefu mwingi.

Ilikuwa katika kina cha injini ya rotary kwamba prototypes za kwanza za mashine zilizo na mchanganyiko wa homogeneous na moto wa kujitegemea zilipatikana. Injini ya Wankel pia hutumika kama jukwaa la ukuzaji wa teknolojia mbali mbali zinazohusiana na turbo - hii ni RX-7, ambayo inaleta turbocharger za msingi za VNT, turbine za ndege-mbili na kuongeza mafuta kwenye injini ya petroli ambayo ilitumiwa na Porsche tu.

Vifaa vya siri

Hata hivyo, msingi wa moja kwa moja wa Skyactiv X wa sasa ni kizazi kipya kilichothibitishwa tayari cha mashine za petroli Skyactiv G na Skyactiv D. Ikiwa unatazama ufumbuzi uliowasilishwa katika vifaa hivi, bila shaka utapata kwamba kwa kiasi fulani "hutambulika". "Katika mtambo mpya wa SPCCI, kutokana na uzoefu uliopatikana kutokana na kuchanganua vyumba vya mwako ili kutiririsha misukosuko.

Kulingana na dhana hii, Skyactiv X ina ufanisi zaidi kuliko injini ya petroli ya 2ZR-FXE inayotumiwa na Toyota Prius (ikitumia mzunguko wa Atkinson) kwa asilimia 39, lakini Mazda yenyewe inajua kuwa hatua hii ya juu sio muhimu zaidi. Wakati mwingi injini inaendesha kwa mzigo na ufanisi wa wastani wa injini ya petroli hushuka sana. Kwa sababu ya ukweli kwamba katika hali nyingi Skyactiv X inafanya kazi na valve wazi ya kipepeo, upotezaji wa pampu umepunguzwa sana na ufanisi wa wastani umeongezeka. Hii, pamoja na uwiano mkubwa wa kukandamiza, husababisha kuongezeka kwa pamoja kwa ufanisi.

Mafanikio makubwa kwa wahandisi wa Mazda ni ukweli kwamba Skyactiv X yao inafanya kazi katika hali ya kupendeza na ya kujiwasha juu ya kasi anuwai na mizigo. Katika mazoezi, inachanganya michakato inayotumiwa sio tu kwenye injini za dizeli na petroli, lakini pia sawa na zile zilizo kwenye injini za dizeli za gesi na injini za petroli zenye mafuta. Mwisho pia hutoa maeneo ya kawaida na mabaya, lakini tofauti nao, ambapo mchakato hufanyika kabisa na mbele ya taa, kwa upande wa Mazda, mchanganyiko mbaya huwaka mara moja na msaada wa kuziba cheche.

Ni nini kinachoendelea katika Skyactiv X? Injini zote za majaribio zinazofanya kazi kwa msingi wa modi ya HCCI iliyoundwa hadi sasa inategemea udhibiti ngumu wa kujiwasha (kulingana na joto na shinikizo wakati wa kukandamiza na athari za kemikali za awali kati ya mafuta, gesi na hewa) na vigezo vya utendaji visivyo na utulivu ambavyo hufanyika kwa njia kadhaa. kwa operesheni ya kawaida ya injini. Injini ya Mazda daima hutumia kuziba cheche kama kianzishi cha mwako. Walakini, tofauti kutoka kwa operesheni ya kawaida ya injini ya petroli iko katika hafla zinazofuata. Hii inafanya mabadiliko kwa njia tofauti kuwa na usawa zaidi na njia hii ya kudhibiti katika hali ya HCCI inasababisha mchakato thabiti na thabiti.

Vitu kwa nadharia

Skyactiv X inategemea takataka asili, silinda nne Skyactiv G 0,5 lita, ambayo yenyewe ni msingi mzuri na ufanisi mkubwa. Kwa kuongezea, ina makazi yao ya lita 16,3 kwa silinda, ambayo ni sawa kwa kasi ya michakato ya mwako. Ili kuunda hali ya operesheni ya HCCI, uwiano wa ukandamizaji wa kijiometri uliongezeka hadi 1: 95. Kwa hivyo, mchanganyiko unapanuka hadi joto karibu na joto la autoignition ya sehemu nyingi kwenye petroli na wastani wa octane ya XNUMXH na joto la kawaida la injini.

Kulingana na data kutoka kwa sensorer kadhaa, kati ya ambayo sensorer nne za shinikizo kwenye kila silinda ni muhimu, kompyuta huamua ni mode gani ya uendeshaji ya kuchagua. Mwisho umeamua kwa misingi ya kanda kadhaa za kazi, kulingana na kasi na mzigo (kwa maneno mengine, kiwango cha unyogovu wa kanyagio cha kasi) ya injini. Kwa msaada wa moduli maalum ya swirl inayoitwa SCV (ikiwa ni pamoja na valve maalum ya kudhibiti hewa katika moja ya bandari za ulaji), mtiririko mkali wa turbulent huundwa karibu na mhimili wa silinda. Kulingana na hali na kwa kuzingatia ulinganisho wa mikondo ya mgandamizo na mwako, na vile vile vigezo vingine vingi katika "ramani" zilizofafanuliwa awali, sindano ya bandari nyingi huingiza mafuta kwa shinikizo zinazokaribia zile za vizazi vya kwanza vya dizeli ya kawaida ya reli. mifumo. - kutoka 300 hadi 1200 bar - katika sehemu kadhaa. Hii inafanywa kutoka kwa pigo moja la muda mrefu (katika mchakato wa kawaida wa kuwaka) hadi mipigo kadhaa wakati wa ulaji na kiharusi cha kukandamiza (katika operesheni ya kuwasha). Kwa wazi, shinikizo la sindano ya rekodi kwa injini ya petroli pia ni kipengele muhimu katika malezi ya mchanganyiko. Walakini, swali la kimantiki linatokea - seti nzima ya vigezo itabadilikaje ikiwa na wakati wa kubadili kwa nguvu ya chini ya injini na turbocharging, na kuongezeka kwa shinikizo la silinda, na pia hitaji la kuongeza sehemu za mafuta ...

Kila kitu hufanyika haraka

Hati miliki ya SPCCI ya Mazda ina urefu wa kurasa 44 na ina maelezo kwamba gari huendesha katika hali ya kuwasha kiotomatiki ya spark plug (SPCCI) kwa sehemu kubwa ya muda. Udhibiti huo unategemea aina kadhaa za njia za kuwasha za SPCCI wakati wa operesheni yake - moja iliyo na mchanganyiko duni, mchanganyiko wa kawaida, na mchanganyiko tajiri kidogo. Katika hali zote, usanidi wa sindano na swirl huunda tabaka za muundo tofauti (utabakishaji) kwa umakini kuzunguka mhimili, na ukanda wa ndani wenye utajiri zaidi (uwiano wa hewa: mafuta karibu 14,7-20: 1) na ukanda wa nje wa konda (35). -50:1). Ya ndani ina "kuwaka" ya kutosha, na ya nje imefikia karibu joto muhimu la kujiwasha karibu na kituo cha juu kilichokufa cha pistoni wakati wa kukandamiza. Cheche ya cheche ya cheche huanzisha kuwaka kwa eneo la ndani, na kusababisha joto na shinikizo kuongezeka kwa kasi, na hii husababisha wengine kuwaka kwa wakati mmoja. Kwa kuwa hakuna flash mbele, hutokea kwa joto chini ya kizingiti kwa ajili ya malezi ya oksidi za nitrojeni, ambayo hupunguza kwa kiasi kikubwa uwepo wa oksidi za nitrojeni, na mchanganyiko dhaifu wa homogeneous hutoa mwako kamili zaidi na viwango vya chini sana vya chembe, monoksidi kaboni na. hidrokaboni.

Kulingana na hali ya uendeshaji - kama vile kasi ya kati na mzigo wa juu, na katika hali zote kwa kasi ya juu - compressor ya mitambo hupiga ili kusaidia kutoa hewa zaidi na kuharibu zaidi mchanganyiko. Ingawa kusudi lake sio kuongeza nguvu, inachangia sifa nzuri za nguvu za gari. Hati miliki pia inataja kuwa gari linaweza kuwa na turbocharged, na kimantiki, halijoto ya chini ya kutolea nje inaweza kuruhusu matumizi ya turbine ya jiometri inayobadilika. Kwa sasa, hata hivyo, udhibiti na compressor msikivu zaidi wa mitambo imekuwa rahisi (mradi ufafanuzi kama huo unaendana na Skyactiv X). Kulingana na wahandisi wa Mazda, matumizi ya turbocharger yanaweza kuja katika hatua ya baadaye.

Ni muhimu kutambua kwamba waliweza kuunda kitu ambacho hakuna mtu mwingine aliyeweza kufanya - angalau si kwa fomu ya serial. Vigezo vingi vya sensor vinalinganishwa na tabia zilizowekwa tayari kwa uteuzi wa modi, lakini ukweli ni kwamba kwa mazoezi ishara ya "SPCCI Mode" inaonyeshwa kwenye onyesho la Mazda mara nyingi, hata kwa safu za chini sana na za juu sana za rpm - hata chini sana. rpm Mazda3 ikisogea vizuri katika gia ya sita.

Je! Hii inatokeaje katika maisha halisi?

Baada ya sehemu hiyo ndefu ya kinadharia, wakati umefika wa kujibu swali - hii yote inaongoza nini katika mazoezi mwishowe. Kama ilivyo kwa petroli, gari hushika kasi kwa urahisi na hujibu haraka. Wakati wa majaribio, ikiwa ni pamoja na kupanda na kugeuka katika Iskar Gorge, njia ya kawaida ya kuunganishwa na barabara kuu, Mazda 3 Skyactiv X inadumisha matumizi yake katika aina mbalimbali za 5,2 l / 100 km. Kiwango cha wastani cha matumizi ya mtihani kilichofikiwa na wenzake nchini Ujerumani ni 6,6 l / 100 km, lakini hii pia inajumuisha kuendesha gari kwa kasi. Katika mtihani wa kuendesha gari wa kiuchumi, wanafikia 5,4 l/100 km, ambayo ni 124 g/100 km CO2, ambayo ni sawa na Audi A3 2.0 TDI, BMW 118d na Mercedes A 200d. Hata hivyo, ni lazima ieleweke kwamba licha ya mchakato wa operesheni ngumu, mashine hii haina haja ya teknolojia tata ya matibabu ya gesi, lakini, kwa upande mwingine, mfumo wa sindano ya shinikizo la juu sana huongeza gharama zake. Kwa upande mwingine, compressor ndogo ya mitambo ni ya bei nafuu kuliko turbocharger, hivyo inapaswa kuwekwa kama bei kati ya injini za dizeli na petroli.

Injini inalingana na tabia ya nguvu ya Mazda 3 na mipangilio yake nzuri ya kona ya kupendeza. Uendeshaji umewekwa kwa usahihi, na gari hudumisha hali ya upande wowote, ikionyesha tabia ya kugeuza magurudumu ya nyuma tu kwa uchochezi mkali. Imeongezwa kwa hii ni mchanganyiko mzuri wa mifumo ya usaidizi na vifaa, ambavyo huko Mazda ni sehemu ya vifaa katika viwango tofauti. Tayari tumezungumza vya kutosha juu ya muundo mpya wa ergonomic wa udhibiti. Kazi hazidhibitiwi na mfuatiliaji na ni rahisi na rahisi kufanya kazi. Kwa ujumla, mambo ya ndani yana hisia ya hila ya wepesi na ubora ambao ulipatikana tu katika mifano ya anasa miaka mingi iliyopita. Kwa kifupi - Skyactiv X inafanya kazi - na inakuwezesha kuwasha.