Mazda SkyActiv G engine - petrolyo at SkyActiv D - diesel

Nilalayon ng mga automaker na bawasan ang mga emissions ng CO₂ iba Minsan ito ay, halimbawa, o Mga Kompromiso na naglilipat ng kagalakan ng pagmamaneho sa gilid. Gayunpaman, nagpasya ang Mazda na pumunta sa ibang direksyon at gupitin ang mga emisyon gamit ang isang bagong solusyon sa lahat na hindi maaalis ang kasiyahan ng pagmamaneho. Bilang karagdagan sa bagong disenyo ng mga gasolina at diesel engine, ang solusyon ay nagsasama rin ng mga bagong chassis, katawan at gearbox. Ang pagbawas ng bigat ng buong sasakyan ay kasabay ng bagong teknolohiya.

Ipinakita ng mga kamakailang pag-aaral na ang maginoo na mga engine ng pagkasunog ay magpapatuloy na mangibabaw sa mundo ng automotive sa susunod na 15 taon, kaya't sulit na magpatuloy na mamuhunan ng maraming pagsisikap sa pagbuo ng mga ito. Tulad ng iyong nalalaman, ang karamihan sa enerhiya ng kemikal na nilalaman ng gasolina ay hindi ginawang mekanikal na gawain sa panahon ng pagkasunog, ngunit literal na sumisingaw sa anyo ng pag-aaksaya ng init sa pamamagitan ng mga tubo ng tambutso, radiator, atbp. At ipinaliwanag din nila ang mga pagkalugi sanhi ng alitan ng ang mga bahagi ng makina ng makina. Sa pagbuo ng bagong henerasyon ng SkyActiv gasolina at diesel engine, ang mga inhinyero mula sa Hiroshima, Japan, ay nakatuon sa anim na pangunahing mga kadahilanan na nakakaimpluwensya sa nagresultang pagkonsumo at emissions:

• ratio ng compression,
• ratio ng fuel to air,
• ang tagal ng yugto ng pagkasunog ng pinaghalong,
• ang oras ng yugto ng pagkasunog ng pinaghalong,
• pumping pagkalugi,
• pagkikiskisan ng mga bahagi ng makina ng makina.

Sa kaso ng gasolina at diesel engine, ang compression ratio at pagbawas ng pagkawala ng alitan ay napatunayan na pinakamahalagang mga kadahilanan sa pagbawas ng emissions at pagkonsumo ng gasolina.

SkyActiv D motor

Ang 2191 cc engine ay nilagyan ng mataas na presyon ng karaniwang rail injection system na may mga piezoelectric injection. Nagtatampok ito ng isang hindi karaniwang mababang compression ratio na 14,0: 1 lamang para sa diesel. Ang pag-recharging ay ibinibigay ng isang pares ng turbocharger na may iba't ibang laki, na may positibong epekto sa pagbawas ng pagkaantala ng tugon ng engine sa pagpindot sa accelerator pedal. Kasama sa tren ng balbula ang variable na paglalakbay ng balbula, na mas mabilis na nagpapainit kapag malamig ang makina, dahil ang ilan sa mga gas na maubos ay bumalik sa mga silindro. Dahil sa maaasahang malamig na pagsisimula at matatag na pagkasunog sa panahon ng pag-init, ang mga maginoo na diesel engine ay nangangailangan ng isang mataas na ratio ng compression, na karaniwang nasa saklaw na 16: 1 hanggang 18: 1. Ang mababang ratio ng compression na 14,0: 1 para sa SkyActiv Pinapayagan ng -D engine na i-optimize ang oras ng proseso ng pagkasunog. Habang bumababa ang ratio ng compression, ang temperatura ng silindro at presyon ay bumababa din sa tuktok na patay na sentro. Sa kasong ito, mas matagal ang pagkasunog kahit na ang fuel ay na-injected sa silindro bago maabot ang tuktok na patay na sentro. Bilang isang resulta ng matagal na pagkasunog, ang mga lugar na may kakulangan ng oxygen ay hindi nabuo sa nasusunog na halo, at ang temperatura ay nananatiling pare-pareho, upang ang pagbuo ng NOx at uling ay makabuluhang naibukod. Sa fuel injection at pagkasunog malapit sa tuktok na patay na sentro, ang engine ay mas mahusay. Nangangahulugan ito ng mas mahusay na paggamit ng enerhiya ng kemikal na nilalaman sa gasolina pati na rin mas maraming gawaing mekanikal bawat yunit ng gasolina kaysa sa kaso ng isang mataas na compression ratio na diesel engine. Ang resulta ay isang pagbawas sa pagkonsumo ng diesel at lohikal na emissions ng CO2 ng higit sa 20% kumpara sa isang 2,2 MZR-CD engine na nagpapatakbo na may 16: 1. compression ratio. Tulad ng nabanggit, mas mababa ang mga nitrogen oxide na nabuo sa panahon ng pagkasunog at halos walang teknikal na carbon . Samakatuwid, kahit na walang isang karagdagang sistema ng pag-aalis ng NOx, natutugunan ng engine ang pamantayang pagpapalabas ng Euro 6 dahil sa naisakatuparan sa 2015. Kaya, ang engine ay hindi nangangailangan ng pumipili catalytic pagbabawas o isang NOx aalis catalista.

Dahil sa mababang compression, ang makina ay hindi makakabuo ng sapat na mataas na temperatura upang maapaso ang halo sa panahon ng malamig na pagsisimula, na maaaring humantong sa napaka problemadong pagsisimula at paulit-ulit na operasyon ng engine, lalo na sa taglamig. Para sa kadahilanang ito, ang SkyActiv-D ay nilagyan ng ceramic glow plugs at isang variable stroke VVL exhaust balbula. Pinapayagan nitong maiinit ang panloob na mga gas na maubos sa loob ng silid ng pagkasunog. Ang unang pag-aapoy ay tinutulungan ng isang glow plug, na sapat para maabot ng mga gas na maubos ang kinakailangang temperatura. Matapos simulan ang makina, ang balbula ng tambutso ay hindi isasara tulad ng isang normal na makina ng paggamit. Sa halip, nananatili itong katahimik at ang mga mainit na maubos na gas ay bumalik sa silid ng pagkasunog. Tinaasan nito ang temperatura dito at samakatuwid pinapabilis ang kasunod na pag-aapoy ng pinaghalong. Kaya, ang makina ay tumatakbo nang maayos at walang pagkagambala mula sa unang sandali.

Kung ikukumpara sa 2,2 MZR-CD diesel engine, ang panloob na friction ay nabawasan din ng 25%. Ito ay makikita hindi lamang sa isang karagdagang pagbawas sa pangkalahatang pagkalugi, kundi pati na rin sa mas mabilis na pagtugon at pinahusay na pagganap. Ang isa pang benepisyo ng mas mababang compression ratio ay ang mas mababang maximum cylinder pressures at samakatuwid ay mas kaunting stress sa mga indibidwal na bahagi ng engine. Para sa kadahilanang ito, hindi na kailangan para sa isang mahusay na disenyo ng makina, na nagreresulta sa karagdagang pagtitipid sa timbang. Ang cylinder head na may pinagsamang manifold ay may mas manipis na mga pader at mas mababa ng tatlong kilo kaysa dati. Ang aluminum cylinder block ay 25 kg na mas magaan. Ang bigat ng mga piston at crankshaft ay nabawasan ng isa pang 25 porsyento. Bilang resulta, ang kabuuang bigat ng SkyActiv-D engine ay 20% na mas mababa kaysa sa 2,2 MZR-CD engine na ginamit sa ngayon.

Gumagamit ang makina ng SkyActiv-D ng dalawang yugto na supercharging. Nangangahulugan ito na nilagyan ito ng isang maliit at isang malaking turbocharger, bawat isa ay tumatakbo sa iba't ibang saklaw ng bilis. Ang mas maliit ay ginagamit sa mababa at katamtamang mga rev. Dahil sa mas mababang pagkawalang-kilos ng mga umiikot na bahagi, pinapabuti nito ang curve ng metalikang kuwintas at tinatanggal ang tinatawag na epekto ng turbo, iyon ay, ang pagkaantala sa tugon ng makina sa isang biglaang pagtalon ng tulin sa mababang bilis kapag walang sapat na presyon sa maubos . sangay ng tubo para sa mabilis na pagikot ng turboine turbine. Sa kaibahan, ang mas malaking turbocharger ay ganap na nakikibahagi sa saklaw ng mid-speed. Sama-sama, ang parehong mga turbocharger ay nagbibigay sa makina ng isang flat torque curve sa mababang rpm at mataas na lakas sa mataas na rpm. Salamat sa sapat na supply ng hangin mula sa mga turbocharger sa loob ng isang malawak na saklaw ng bilis, ang mga emisyon na NOx at particulate ay pinananatili sa isang minimum.

Sa ngayon, dalawang bersyon ng 2,2 SkyActiv-D engine ang ginagawa para sa Europa. Ang mas malakas ay may maximum na lakas na 129 kW sa 4500 rpm at isang maximum na metalikang kuwintas ng 420 Nm sa 2000 rpm. Ang mas mahina ay may 110 kW sa 4500 rpm at isang metalikang kuwintas na 380 Nm sa saklaw na 1800-2600 rpm, sa max. ang bilis ng parehong mga makina ay 5200. Sa pagsasagawa, ang makina ay kumikilos sa halip nakakatawa hanggang sa 1300 rpm, mula sa limitasyong ito nagsisimula itong makakuha ng bilis, habang para sa normal na pagmamaneho sapat na ito upang mapanatili ito sa humigit-kumulang na 1700 rpm o higit pa para sa mga pangangailangan ng makinis na pagpabilis.

SkyActiv G engine

Ang naturally aspirated petrol engine, na itinalagang Skyactiv-G, ay may hindi pangkaraniwang mataas na compression ratio na 14,0:1, na kasalukuyang pinakamataas sa isang mass-produce na pampasaherong sasakyan. Ang pagtaas ng compression ratio ay nagdaragdag sa thermal efficiency ng gasolina engine, na sa huli ay nangangahulugan ng mas mababang mga halaga ng CO2 at samakatuwid ay mas mababa ang pagkonsumo ng gasolina. Ang panganib na nauugnay sa isang mataas na ratio ng compression sa kaso ng mga makina ng gasolina ay ang tinatawag na knocking combustion - detonation at ang nagresultang pagbawas sa metalikang kuwintas at labis na pagkasira ng makina. Upang maiwasan ang katok na pagkasunog ng pinaghalong dahil sa mataas na compression ratio, ang Skyactiv-G engine ay gumagamit ng pagbawas sa dami pati na rin ang presyon ng mga natitirang mainit na gas sa combustion chamber. Samakatuwid, ang isang tambutso sa isang 4-2-1 na pagsasaayos ay ginagamit. Para sa kadahilanang ito, ang tubo ng tambutso ay medyo mahaba at sa gayon ay epektibong pinipigilan ang mga maubos na gas mula sa pagbabalik kaagad sa silid ng pagkasunog pagkatapos na maalis ang mga ito mula dito. Ang nagresultang pagbaba sa temperatura ng pagkasunog ay epektibong pumipigil sa paglitaw ng pagkasunog ng pagsabog - pagsabog. Bilang isa pang paraan ng pagpigil sa pagsabog, ang oras ng pagkasunog ng pinaghalong ay nabawasan. Ang mas mabilis na pagsunog ng halo ay nangangahulugan ng isang mas maikling panahon kung saan ang hindi nasusunog na pinaghalong gasolina at hangin ay nakalantad sa mataas na temperatura, upang ang pagsabog ay walang oras na mangyari. Ang ibabang bahagi ng mga piston ay binibigyan din ng mga espesyal na recess upang ang apoy ng nasusunog na timpla na bumubuo sa maraming direksyon ay maaaring lumawak nang hindi tumatawid sa isa't isa, at ang sistema ng pag-iniksyon ay nilagyan din ng mga bagong binuo na multi-hole injector, na nagpapahintulot sa gasolina na dapat atomized.

Kinakailangan din na bawasan ang tinatawag na pumping losses upang mapataas ang kahusayan ng makina. Ito ay nangyayari sa mas mababang pag-load ng engine kapag ang piston ay kumukuha ng hangin habang ito ay gumagalaw pababa sa panahon ng intake phase. Ang dami ng hangin na pumapasok sa cylinder ay karaniwang kinokontrol ng isang throttle valve na matatagpuan sa intake tract. Sa magaan na pag-load ng makina, kaunting hangin lamang ang kailangan. Ang balbula ng throttle ay halos sarado, na humahantong sa ang katunayan na ang presyon sa intake tract at sa silindro ay nasa ibaba ng atmospera. Samakatuwid, ang piston ay dapat pagtagumpayan ang isang makabuluhang negatibong presyon - halos isang vacuum, na negatibong nakakaapekto sa pagkonsumo ng gasolina. Gumamit ang mga taga-disenyo ng Mazda ng walang katapusang variable na paggamit at timing ng tambutso ng balbula (S-VT) upang mabawasan ang pagkawala ng bomba. Pinapayagan ka ng system na ito na kontrolin ang dami ng intake na hangin gamit ang mga balbula sa halip na isang throttle. Sa mababang load ng engine, napakakaunting hangin ang kailangan. Kaya, pinapanatili ng variable valve timing system na bukas ang mga intake valve sa simula ng compression phase (kapag tumaas ang piston) at isinasara lamang ang mga ito kapag ang kinakailangang dami ng hangin ay nasa cylinder. Kaya, ang S-VT system sa huli ay binabawasan ang mga pagkalugi sa pumping ng 20% ​​at pinapabuti ang kahusayan ng proseso ng pagkasunog. Ang isang katulad na solusyon ay ginamit ng BMW sa loob ng mahabang panahon, na tinatawag ang sistemang ito Dobleng VANOS.

Kapag ginagamit ang paggamit ng system ng kontrol ng dami ng hangin na ito, may peligro ng hindi sapat na pagkasunog ng halo dahil sa mas mababang presyon, dahil ang mga valve ng pag-inom ay mananatiling bukas sa simula ng yugto ng pag-compress. Kaugnay nito, ginamit ng mga inhinyero ng Mazda ang mataas na compression ratio ng Skyactiv G engine na 14,0: 1, na nangangahulugang mas mataas ang temperatura at presyon sa silindro, kaya't ang proseso ng pagkasunog ay nananatiling matatag at ang engine ay nagpapatakbo ng mas matipid.

Ang mababang kahusayan ng makina ay pinadali din ng magaan na disenyo at hindi gaanong mekanikal na alitan ng mga gumagalaw na bahagi. Kung ikukumpara sa naka-install na 2,0 MZR gasolina engine, nagtatampok ang makina ng Skyactiv G na 20% mas magaan na mga piston, 15% na mas magaan na pagkonekta na mga baras at mas maliit na pangunahing mga bearings ng crankshaft, na nagreresulta sa isang pangkalahatang pagbawas ng timbang na 10%. Sa pamamagitan ng paghati ng alitan ng mga balbula at ang alitan ng mga piston ring ng halos 40%, ang kabuuang mekanikal na alitan ng engine ay nabawasan ng 30%.

Ang lahat ng binago na nabanggit ay nagresulta sa mas mahusay na kakayahang manu-manong makina sa mababa sa daluyan na revs at isang 15% na pagbawas sa pagkonsumo ng gasolina kumpara sa klasikong 2,0 MZR. Ngayon, ang mga mahahalagang emissions ng CO2 na ito ay mas mababa pa kaysa sa 2,2 MZR-CD diesel engine na ginagamit ngayon. Ang kalamangan ay ang paggamit din ng klasikong BA 95 na gasolina.

Ang lahat ng mga SkyActiv petrol at diesel engine sa Europa ay nilagyan ng isang i-stop system, ibig sabihin, isang stop-start system na awtomatikong isara ang makina kapag tumigil. Ang iba pang mga electrical system, regenerative braking, atbp.