Mazda SkyActiv G-enjin - petrol en SkyActiv D - diesel

Motorvervaardigers streef daarna om CO -uitstoot te verminder₂ anders. Soms is dit byvoorbeeld o Kompromisse wat die vreugde van ry na die kantlyn skuif. Mazda het egter besluit om in 'n ander rigting te gaan en emissies te verminder met 'n nuwe alles-in-een-oplossing wat die plesier van bestuur nie wegneem nie. Benewens die nuwe ontwerp van petrol- en dieselenjins, bevat die oplossing ook nuwe onderstel, bak en ratkas. Die vermindering van die gewig van die hele voertuig gaan hand aan hand met nuwe tegnologie.

Onlangse studies toon dat konvensionele verbrandingsenjins die motorwêreld die komende 15 jaar steeds sal oorheers, daarom is dit die moeite werd om baie moeite te doen om dit te ontwikkel. Soos u weet, word die meeste van die chemiese energie in die brandstof nie tydens die verbranding omgeskakel in meganiese werk nie, maar verdamp dit letterlik in die vorm van afvalhitte deur die uitlaatpype, verkoeler, ens. die meganiese dele van die enjin. By die ontwikkeling van die nuwe generasie SkyActiv -petrol- en dieselenjins, het ingenieurs van Hiroshima, Japan, gefokus op ses hooffaktore wat die verbruik en emissies daaruit beïnvloed:

• kompressieverhouding,
• brandstof tot lug verhouding,
• die duur van die verbrandingsfase van die mengsel,
• die tyd van die verbrandingsfase van die mengsel,
• pompverliese,
• wrywing van die meganiese dele van die enjin.

In die geval van petrol- en dieselenjins, was die drukverhouding en die vermindering van wrywing die belangrikste faktore wat die uitstoot en brandstofverbruik verminder.

SkyActiv D motor

Die 2191 cc -enjin is toegerus met 'n hoë druk common rail -inspuitingstelsel met piëzo -elektriese inspuiters. Dit beskik oor 'n buitengewoon lae kompressieverhouding van slegs 14,0: 1 vir diesel. Herlaai word verskaf deur 'n paar turbo -aanjaers van verskillende groottes, wat 'n positiewe uitwerking op die vermindering van die vertraging in die reaksie van die enjin op die versnellerpedaal het. Die kleptrein bevat veranderlike klepbewegings, wat vinniger opwarm as die enjin koud is, aangesien sommige uitlaatgasse na die silinders terugkeer. As gevolg van betroubare koue aanvang en stabiele verbranding tydens die opwarmingsfase, benodig konvensionele dieselenjins 'n hoë kompressieverhouding, wat gewoonlik tussen 16: 1 en 18: 1 is. Die lae kompressieverhouding van 14,0: 1 vir die SkyActiv -D -enjin kan die tyd van die verbrandingsproses optimaliseer. Namate die kompressieverhouding afneem, neem die silinder se temperatuur en druk ook af in die boonste dooie sentrum. In hierdie geval brand die mengsel langer, selfs al word brandstof in die silinder ingespuit net voordat dit by die boonste dooie sentrum kom. As gevolg van langdurige verbranding word gebiede met 'n tekort aan suurstof in die brandbare mengsel nie gevorm nie en bly die temperatuur uniform, sodat die vorming van NOx en roet aansienlik uitgesluit word. Met brandstofinspuiting en verbranding naby die boonste dooie sentrum, is die enjin doeltreffender. Dit beteken meer doeltreffende gebruik van die chemiese energie in die brandstof sowel as meer meganiese werk per eenheid brandstof as in die geval van 'n hoë kompressieverhouding dieselenjin. Die gevolg is 'n vermindering in dieselverbruik en logiese CO2-uitstoot met meer as 20% in vergelyking met 'n 2,2 MZR-CD-enjin wat werk met 'n 16: 1-kompressieverhouding. Koolstof. Selfs sonder 'n bykomende NOx -verwyderingstelsel, voldoen die enjin dus aan die Euro 6 -emissiestandaard wat in 2015 in werking tree. Die enjin het dus nie 'n selektiewe katalitiese reduksie of 'n NOx -uitskakelingskatalisator nodig nie.

As gevolg van die lae kompressie kan die enjin nie 'n hoë genoeg temperatuur genereer om die mengsel tydens koue aansteek te ontsteek nie, wat kan lei tot 'n baie problematiese aanvang en onderbrekende werking van die enjin, veral in die winter. Om hierdie rede is SkyActiv-D toegerus met keramiek gloeibougies en 'n veranderlike slag VVL uitlaatklep. Hierdeur kan warm uitlaatgasse intern in die verbrandingskamer hersirkuleer word. Die eerste ontsteking word ondersteun deur 'n gloeilamp, wat voldoende is vir die uitlaatgasse om die vereiste temperatuur te bereik. Nadat die enjin begin is, sal die uitlaatklep nie sluit soos 'n normale inlaatmotor nie. In plaas daarvan bly dit kier en die warm uitlaatgasse keer terug na die verbrandingskamer. Dit verhoog die temperatuur daarin en vergemaklik dus die daaropvolgende ontsteking van die mengsel. Die enjin loop dus vanaf die eerste oomblik glad en sonder onderbreking.

In vergelyking met die 2,2 MZR-CD-dieselenjin is interne wrywing ook met 25% verminder. Dit word weerspieël nie net in 'n verdere vermindering in algehele verliese nie, maar ook in vinniger reaksie en verbeterde werkverrigting. Nog 'n voordeel van 'n laer kompressieverhouding is laer maksimum silinderdruk en dus minder spanning op individuele enjinkomponente. Om hierdie rede is daar geen behoefte aan so 'n robuuste enjinontwerp nie, wat lei tot verdere gewigsbesparings. Die silinderkop met geïntegreerde verdeelstuk het dunner wande en weeg drie kilogram minder as voorheen. Die aluminiumsilinderblok is 25 kg ligter. Die gewig van die suiers en krukas is met nog 25 persent verminder. Gevolglik is die algehele gewig van die SkyActiv-D-enjin 20% laer as dié van die 2,2 MZR-CD-enjin wat tot dusver gebruik is.

Die SkyActiv-D-enjin gebruik tweestadige superlading. Dit beteken dat dit toegerus is met een klein en een groot turbo -aanjaer, wat elk met 'n ander snelheidsbereik werk. Die kleiner word by lae en medium toere gebruik. As gevolg van die laer traagheid van die roterende dele, verbeter dit die wringkragkromme en elimineer die sogenaamde turbo-effek, dit wil sê die vertraging in die enjin se reaksie op 'n skielike versnellersprong teen lae spoed as daar nie genoeg druk in die uitlaat is nie . takpyp vir 'n vinnige draai van die turbo -turbine. In teenstelling hiermee is die groter turbo-aanjaer ten volle in die middel-spoedreeks ingeskakel. Saam bied beide turbo -aanjaers 'n plat wringkragkromme aan die enjin teen lae rpm en hoë drywing teen hoë rpm. Danksy die voldoende luchttoevoer van die turbo -aanjaers oor 'n wye snelheidsbereik, word NOx en deeltjiesvrystellings tot die minimum beperk.

Tot dusver word twee weergawes van die 2,2 SkyActiv-D-enjin vir Europa vervaardig. Die sterker een het 'n maksimum drywing van 129 kW by 4500 rpm en 'n maksimum wringkrag van 420 Nm by 2000 rpm. Die swakker een het 110 kW by 4500 rpm en 'n wringkrag van 380 Nm in die reeks 1800-2600 rpm, by maks. die rotasiesnelheid van albei enjins is 5200. In die praktyk werk die enjin taamlik traag tot 1300 rpm, vanaf hierdie limiet begin dit spoed kry, terwyl dit vir normale ry genoeg is om dit by ongeveer 1700 rpm of meer te handhaaf, selfs vir die behoeftes van gladde versnelling.

SkyActiv G -enjin

Die petrolenjin met natuurlike aspirasie, aangewys Skyactiv-G, het 'n buitengewone hoë kompressieverhouding van 14,0:1, tans die hoogste in 'n massavervaardigde passasiersmotor. Die verhoging van die kompressieverhouding verhoog die termiese doeltreffendheid van die petrolenjin, wat uiteindelik laer CO2-waardes en dus laer brandstofverbruik beteken. Die risiko verbonde aan 'n hoë kompressieverhouding in die geval van petrolenjins is die sogenaamde klopverbranding - ontploffing en die gevolglike vermindering in wringkrag en oormatige enjinslytasie. Om klopverbranding van die mengsel as gevolg van die hoë kompressieverhouding te voorkom, gebruik die Skyactiv-G-enjin 'n vermindering in die hoeveelheid sowel as die druk van die oorblywende warm gasse in die verbrandingskamer. Daarom word 'n uitlaatpyp in 'n 4-2-1-konfigurasie gebruik. Om hierdie rede is die uitlaatpyp relatief lank en verhoed dus doeltreffend dat uitlaatgasse onmiddellik na die ontbrandingskamer terugkeer nadat dit daaruit afgevoer is. Die gevolglike daling in verbrandingstemperatuur verhoed effektief die voorkoms van ontploffing verbranding - ontploffing. As nog 'n manier om ontploffing te voorkom, is die brandtyd van die mengsel verminder. Vinniger verbranding van die mengsel beteken 'n korter tyd waartydens die onverbrande mengsel van brandstof en lug aan hoë temperature blootgestel word, sodat ontploffing glad nie tyd het om te voorkom nie. Die onderste deel van die suiers is ook van spesiale uitsparings voorsien sodat die vlamme van die brandende mengsel wat in baie rigtings vorm kan uitsit sonder om mekaar te kruis, en die inspuitstelsel is ook toegerus met nuut ontwikkelde veelgat-inspuiters, wat die brandstof wat atomiseer moet word.

Dit is ook nodig om die sogenaamde pompverliese te verminder om die doeltreffendheid van die enjin te verhoog. Dit vind plaas by laer enjinladings wanneer die suier lug intrek soos dit tydens die inlaatfase afbeweeg.Die hoeveelheid lug wat die silinder binnegaan word gewoonlik beheer deur 'n smoorklep wat in die inlaatkanaal geleë is. By ligte enjinvragte word slegs 'n klein hoeveelheid lug benodig. Die smoorklep is amper toe, wat daartoe lei dat die druk in die inlaatkanaal en in die silinder onder atmosferies is. Daarom moet die suier 'n aansienlike negatiewe druk oorkom - amper 'n vakuum, wat brandstofverbruik negatief beïnvloed. Mazda se ontwerpers het oneindig veranderlike inlaat- en uitlaatkleptydreëling (S-VT) gebruik om pompverliese te minimaliseer. Hierdie stelsel laat jou toe om die hoeveelheid inlaatlug te beheer deur kleppe in plaas van 'n versneller te gebruik. By lae enjinvragte word baie min lug benodig. Dus hou die veranderlike kleptydstelsel die inlaatkleppe oop aan die begin van die kompressiefase (wanneer die suier styg) en maak dit net toe wanneer die vereiste hoeveelheid lug in die silinder is. Die S-VT-stelsel verminder dus uiteindelik pompverliese met 20% en verbeter die doeltreffendheid van die verbrandingsproses. ’n Soortgelyke oplossing word al lank deur BMW gebruik, wat hierdie stelsel noem Dubbele VANOS.

As u hierdie inlaatlugvolume -beheerstelsel gebruik, bestaan ​​die risiko van onvoldoende verbranding van die mengsel as gevolg van die laer druk, aangesien die inlaatkleppe oop bly aan die begin van die kompressiefase. In hierdie verband het ingenieurs van Mazda die hoë kompressieverhouding van die Skyactiv G -enjin van 14,0: 1 gebruik, wat hoër temperatuur en druk in die silinder beteken, sodat die verbrandingsproses stabiel bly en die enjin meer ekonomies werk.

Die lae doeltreffendheid van die enjin word ook vergemaklik deur sy liggewig ontwerp en minder meganiese wrywing van bewegende dele. In vergelyking met die geïnstalleerde 2,0 MZR -petrolenjin, beskik die Skyactiv G -enjin oor 20% ligter suiers, 15% ligter verbindingsstawe en kleiner krukas -laers, wat 'n totale gewigsvermindering van 10% tot gevolg het. Deur die wrywing van die kleppe en die wrywing van die suierringe met byna 40%te halveer, is die totale meganiese wrywing van die enjin met 30%verminder.

Al die genoemde modifikasies het gelei tot 'n beter manoeuvreerbaarheid van die enjin teen lae tot medium toere en 'n vermindering van 15% in brandstofverbruik in vergelyking met die klassieke 2,0 MZR. Vandag is hierdie belangrike CO2-uitstoot selfs laer as die 2,2 MZR-CD-dieselenjin wat vandag gebruik word. Die voordeel is ook die gebruik van klassieke BA 95 -petrol.

Alle SkyActiv-petrol- en dieselenjins in Europa sal toegerus wees met 'n i-stop-stelsel, dit wil sê 'n stop-start-stelsel om die enjin outomaties af te skakel as dit stop. Ander elektriese stelsels, regeneratiewe remme, ens. Sal volg.