Mazda SkyActiv G dvigateli - benzin va SkyActiv D - dizel

Avtomobil ishlab chiqaruvchilari CO chiqindilarini kamaytirishga intilishadi₂ har xil. Ba'zida, masalan, haydash quvonchini chetga surib qo'yadigan murosalar. Biroq, Mazda boshqa yo'nalishda ketishga qaror qildi va chiqindilarni haydash zavqidan mahrum qilmaydigan yangi yechim bilan kamaytirishga qaror qildi. Yechim benzin va dizel dvigatellarining yangi dizaynidan tashqari, yangi shassi, korpus va vites qutisini ham o'z ichiga oladi. Butun avtomobilning og'irligini kamaytirish yangi texnologiya bilan birga ketadi.

So'nggi tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, an'anaviy yonish dvigatellari kelgusi 15 yil davomida avtomobil dunyosida hukmronlik qilishda davom etadi, shuning uchun ularni ishlab chiqish uchun ko'p kuch sarflashni davom ettirishga arziydi. Ma'lumki, yonilg'i tarkibidagi kimyoviy energiyaning ko'p qismi yonish paytida mexanik ishga aylanmaydi, balki chiqindi quvurlari, radiator va boshqalar orqali chiqindi issiqlik ko'rinishida bug'lanadi va ular ishqalanish natijasida yuzaga keladigan yo'qotishlarni ham tushuntiradi. dvigatelning mexanik qismlari. Yangi avlod SkyActiv benzinli va dizel dvigatellarini ishlab chiqarishda, Yaponiyaning Xirosima shahridan kelgan muhandislar iste'mol va chiqindilarga ta'sir etuvchi oltita asosiy omilga e'tibor qaratdilar:

• siqilish nisbati,
• yoqilg'i va havo nisbati,
• aralashmaning yonish fazasining davomiyligi,
• aralashmaning yonish fazasi vaqti,
• nasos yo'qotishlari,
• dvigatelning mexanik qismlarining ishqalanishi.

Benzin va dizel dvigatellarida siqilish nisbati va ishqalanish yo'qotilishini kamaytirish emissiya va yoqilg'i sarfini kamaytirishning eng muhim omillari ekanligi isbotlangan.

Dvigatel SkyActiv D.

2191 kubometrli dvigatel piezoelektrik injektorli yuqori bosimli umumiy temir yo'l in'ektsiya tizimi bilan jihozlangan. Dizel yoqilg'isi uchun juda past siqilish nisbati atigi 14,0: 1. Qayta zaryadlash har xil o'lchamdagi turbo zaryadlovchilar bilan ta'minlanadi, bu gaz pedalini bosishga dvigatel javobining kechikishini kamaytirishga ijobiy ta'sir ko'rsatadi. Vana poyezdi o'zgaruvchan valfli harakatlanishni o'z ichiga oladi, bu dvigatel sovuq bo'lganda tezroq isiydi, chunki chiqindi gazlarning bir qismi tsilindrlarga qaytadi. Isitish bosqichida ishonchli sovuq ishga tushirish va barqaror yonish tufayli an'anaviy dizel dvigatellari yuqori siqilish nisbatini talab qiladi, bu odatda 16: 1 dan 18: 1 oralig'ida bo'ladi. SkyActiv uchun past siqilish nisbati 14,0: 1. -D dvigateli yonish jarayonini optimallashtirishga imkon beradi. Siqilish nisbati pasayishi bilan silindrning harorati va bosimi ham o'lik markazda pasayadi. Bu holda, tsilindrga yoqilg'i quyi o'lik markazga yetguncha yuborilsa ham, aralash uzoqroq yonadi. Uzoq muddatli yonish natijasida yonuvchi aralashmada kislorod yetishmaydigan joylar hosil bo'lmaydi va harorat bir xil bo'lib qoladi, shuning uchun NOx va kuyik hosil bo'lishi sezilarli darajada istisno qilinadi. Yoqilg'i quyish va yuqori o'lik markaz yonishi bilan dvigatel yanada samarali bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, yoqilg'ida mavjud bo'lgan kimyoviy energiyadan yanada samarali foydalanish, shuningdek, yuqori bosimli dizel dvigateliga qaraganda, har bir yoqilg'i uchun mexanik ish. Natijada, dizel yoqilg'isi va mantiqiy CO2 chiqindilarini 20: 2,2 siqish nisbati bilan ishlaydigan 16 MZR-CD dvigateli bilan solishtirganda 1% dan ko'proq kamayishiga olib keldi.Yuqorida aytilganidek, yonish paytida azot oksidi ancha kam hosil bo'ladi va texnik uglerod deyarli yo'q. . Shunday qilib, qo'shimcha NOx chiqarish tizimisiz ham, dvigatel 6 yilda kuchga kirishi kerak bo'lgan Evro 2015 emissiya standartiga javob beradi. Shunday qilib, dvigatelga selektiv katalitik reduktsiya yoki NOx yo'q qiluvchi katalizator kerak emas.

Kam siqilish tufayli dvigatel sovuq ishga tushganda aralashmani yoqish uchun etarlicha yuqori haroratni ishlab chiqara olmaydi, bu esa juda muammoli ishga tushirish va dvigatelning uzilishlariga olib kelishi mumkin, ayniqsa qishda. Shu sababli, SkyActiv-D seramika porlash tiqinlari va o'zgaruvchan zarbali VVL egzoz valfi bilan jihozlangan. Bu issiq chiqindi gazlarni yonish kamerasida ichki aylanishga imkon beradi. Birinchi ateşleme, chiqadigan gazlar kerakli haroratga yetishi uchun etarli bo'lgan, bir yonish vilkasi bilan yordam beradi. Dvigatelni ishga tushirgandan so'ng, chiqish valfi oddiy qabul qilish dvigateli kabi yopilmaydi. Buning o'rniga, u ochiq qoladi va issiq chiqindi gazlar yonish kamerasiga qaytadi. Bu undagi haroratni ko'taradi va shuning uchun aralashmaning keyingi yoqilishini osonlashtiradi. Shunday qilib, dvigatel muammosiz va birinchi daqiqadan to'xtovsiz ishlaydi.

2,2 MZR-CD dizel dvigateli bilan solishtirganda, ichki ishqalanish ham 25% ga kamaydi. Bu nafaqat umumiy yo'qotishlarning yanada qisqarishida, balki tezroq javob berish va ish faoliyatini yaxshilashda ham namoyon bo'ladi. Pastroq siqish nisbatining yana bir afzalligi silindrdagi maksimal bosimning pastligi va shuning uchun alohida dvigatel komponentlarida kamroq stressdir. Shu sababli, bunday mustahkam dvigatel dizayniga ehtiyoj yo'q, natijada og'irlik yanada tejaladi. Integratsiyalashgan kollektorli silindr boshi yupqaroq devorlarga ega va og'irligi avvalgidan uch kilogramm kamroq. Alyuminiy silindr bloki 25 kg engilroq. Pistonlar va krank milining og'irligi yana 25 foizga kamaydi. Natijada, SkyActiv-D dvigatelining umumiy og'irligi hozirgacha ishlatilgan 20 MZR-CD dvigatelidan 2,2% pastroq.

SkyActiv-D dvigateli ikki bosqichli zaryadlashdan foydalanadi. Bu shuni anglatadiki, u har biri har xil tezlik diapazonida ishlaydigan bitta kichik va bitta katta turbocharger bilan jihozlangan. Kichikroq past va o'rta aylanishlarda ishlatiladi. Aylanadigan qismlarning past inertligi tufayli, u burilish momentini yaxshilaydi va turbo effektini yo'q qiladi, ya'ni egzozda etarli bosim bo'lmasa, past tezlikda to'satdan tezlatgichning sakrashiga dvigatel javobining kechikishi. . turbokompressor turbinasini tez aylantirish uchun tarmoq trubkasi. Bundan farqli o'laroq, kattaroq turbocharger to'liq o'rta tezlikda ishlaydi. Birgalikda, ikkala turbo zaryadlovchi dvigatelni past aylanish tezligida tekis aylanish momenti va yuqori aylanish tezligida yuqori quvvat bilan ta'minlaydi. Turbo zaryadlovchilardan keng tezlik oralig'ida etarlicha havo ta'minlanishi tufayli NOx va zarracha chiqindilari minimal darajada saqlanadi.

Hozircha Evropada 2,2 SkyActiv-D dvigatelining ikkita versiyasi ishlab chiqarilmoqda. Kuchliroq 129 aylanish tezligida maksimal quvvati 4500 kVt, 420 aylanish tezligida maksimal moment 2000 Nm. Zaifroq 110 aylanish tezligida 4500 kVt va 380-1800 rpm oralig'ida 2600 Nm momentga ega. Har ikkala dvigatelning tezligi 5200. Amalda, dvigatel 1300 rpmgacha juda letargik harakat qiladi, shu chegaradan boshlab u tezlikni oshira boshlaydi, normal haydash uchun uni taxminan 1700 rpm yoki undan ham ko'proq ehtiyojlar uchun ushlab turish kifoya. silliq tezlanish.

SkyActiv G dvigateli

Skyactiv-G nomini olgan tabiiy atmosfera benzinli dvigateli noodatiy yuqori siqish nisbati 14,0:1 ga ega bo‘lib, hozirda ommaviy ishlab chiqarilgan yengil avtomobildagi eng yuqori ko‘rsatkichdir. Siqilish koeffitsientini oshirish benzinli dvigatelning issiqlik samaradorligini oshiradi, bu oxir-oqibat CO2 qiymatining pastligini va shuning uchun yoqilg'i sarfini kamaytiradi. Benzinli dvigatellar uchun yuqori siqilish nisbati bilan bog'liq xavf bu taqillatish deb ataladigan yonish - portlash va natijada momentning pasayishi va dvigatelning haddan tashqari aşınması. Yuqori siqilish nisbati tufayli aralashmaning taqillatib yonishini oldini olish uchun Skyactiv-G dvigateli yonish kamerasidagi qoldiq issiq gazlar miqdorini va bosimini kamaytirishdan foydalanadi. Shuning uchun 4-2-1 konfiguratsiyasidagi egzoz trubkasi ishlatiladi. Shu sababli, egzoz trubkasi nisbatan uzun va shuning uchun chiqindi gazlar undan chiqarilgandan so'ng darhol yonish kamerasiga qaytishini samarali ravishda oldini oladi. Natijada yonish haroratining pasayishi portlash yonishi - detonatsiyaning paydo bo'lishini samarali ravishda oldini oladi. Portlashning oldini olishning yana bir usuli sifatida aralashmaning yonish vaqti qisqartirildi. Aralashmaning tezroq yonishi yonmagan yoqilg'i va havo aralashmasi yuqori haroratga ta'sir qiladigan qisqa vaqtni anglatadi, shuning uchun portlash umuman sodir bo'lmaydi. Porshenlarning pastki qismi, shuningdek, ko'p yo'nalishlarda hosil bo'ladigan yonayotgan aralashmaning alangasi bir-birini kesib o'tmasdan kengayishi uchun maxsus chuqurchalar bilan ta'minlangan va in'ektsiya tizimi yangi ishlab chiqilgan ko'p teshikli injektorlar bilan jihozlangan, bu esa atomizatsiya qilinadigan yoqilg'i.

Bundan tashqari, dvigatelning samaradorligini oshirish uchun nasos yo'qotishlarini kamaytirish kerak. Bu dvigatelning pastroq yuklanishida, piston qabul qilish bosqichida pastga harakatlanayotganda havo tortganda sodir bo'ladi.Tsilindrga kiradigan havo miqdori odatda qabul qilish traktida joylashgan gaz kelebeği klapan tomonidan boshqariladi. Dvigatelning engil yuklarida faqat oz miqdordagi havo talab qilinadi. Gaz kelebeği valfi deyarli yopiq, bu esa qabul qilish traktidagi va silindrdagi bosim atmosferadan past bo'lishiga olib keladi. Shuning uchun piston sezilarli salbiy bosimni engib o'tishi kerak - deyarli vakuum, bu yoqilg'i sarfiga salbiy ta'sir qiladi. Mazda dizaynerlari nasos yo'qotishlarini minimallashtirish uchun cheksiz o'zgaruvchan qabul qilish va chiqarish klapanlari vaqtini (S-VT) ishlatgan. Ushbu tizim gaz kelebeği o'rniga klapanlar yordamida qabul qilinadigan havo miqdorini nazorat qilish imkonini beradi. Dvigatelning past yuklarida juda kam havo talab qilinadi. Shunday qilib, o'zgaruvchan valf vaqtini hisoblash tizimi siqish bosqichining boshida (piston ko'tarilganda) qabul qilish klapanlarini ochiq holda ushlab turadi va ularni faqat kerakli miqdordagi havo tsilindrda bo'lganda yopadi. Shunday qilib, S-VT tizimi oxir-oqibatda nasos yo'qotishlarini 20% ga kamaytiradi va yonish jarayonining samaradorligini oshiradi. Shunga o'xshash yechim BMW tomonidan uzoq vaqt davomida ushbu tizimni chaqirib kelgan Ikkita VANOS.

Ushbu qabul qilish havosi hajmini nazorat qilish tizimidan foydalanganda, past bosim tufayli aralashmaning etarli darajada yonib ketish xavfi mavjud, chunki siqish fazasining boshida qabul qilish klapanlari ochiq qoladi. Shu nuqtai nazardan, Mazda muhandislari Skyactiv G dvigatelining 14,0: 1 yuqori siqilish koeffitsientidan foydalangan, bu silindrdagi yuqori harorat va bosimni bildiradi, shuning uchun yonish jarayoni barqaror bo'lib qoladi va dvigatel ancha tejamkor ishlaydi.

Dvigatelning past samaradorligi uning engil dizayni va harakatlanuvchi qismlarning mexanik ishqalanishining kamayishi bilan ham osonlashadi. O'rnatilgan 2,0 MZR benzinli dvigatel bilan taqqoslaganda, Skyactiv G dvigateli 20% engilroq pistonlar, 15% engil biriktirgichlar va kichikroq krank mili asosiy rulmanlariga ega, natijada umumiy og'irlik 10% ga kamayadi. Vana ishqalanishini va piston halqalarining ishqalanishini deyarli 40%ga kamaytirish orqali dvigatelning umumiy mexanik ishqalanishi 30%ga kamaydi.

Yuqorida aytib o'tilgan barcha o'zgartirishlar past va o'rta aylanishlarda dvigatelning yaxshi manevrligini va klassik 15 MZRga qaraganda yoqilg'i sarfini 2,0% ga kamayishini ta'minladi. Bugungi kunda bu muhim CO2 chiqindilari bugungi kunda ishlatilayotgan 2,2 MZR-CD dizel dvigatelidan ham past. Afzallik, shuningdek, klassik BA 95 benzinidan foydalanishdir.

Evropadagi barcha SkyActiv benzinli va dizel dvigatellari i-stop tizimi bilan jihozlanadi, ya'ni to'xtaganida dvigatelni avtomatik o'chirish uchun to'xtash-ishga tushirish tizimi. Boshqa elektr tizimlari, regenerativ tormozlash va hk.