Injan Mazda SkyActiv G - petrol a SkyActiv D - diesel
Nod awtomeiddwyr yw lleihau allyriadau CO2 yn wahanol. Weithiau, er enghraifft, o Cyfaddawdu sy'n symud y llawenydd o yrru i'r cyrion. Fodd bynnag, mae Mazda wedi penderfynu mynd i gyfeiriad gwahanol a thorri allyriadau gyda datrysiad popeth-mewn-un newydd nad yw’n cael gwared ar y pleser o yrru. Yn ogystal â dyluniad newydd peiriannau gasoline a disel, mae'r datrysiad hefyd yn cynnwys siasi, corff a blwch gêr newydd. Mae lleihau pwysau'r cerbyd cyfan yn mynd law yn llaw â thechnoleg newydd.
Mae astudiaethau diweddar yn dangos y bydd peiriannau tanio confensiynol yn parhau i ddominyddu'r byd modurol am y 15 mlynedd nesaf, felly mae'n werth parhau i fuddsoddi llawer o ymdrech i'w datblygu. Fel y gwyddoch, nid yw'r rhan fwyaf o'r egni cemegol a gynhwysir yn y tanwydd yn cael ei droi'n waith mecanyddol yn ystod hylosgi, ond yn llythrennol mae'n anweddu ar ffurf gwres gwastraff trwy'r pibellau gwacáu, rheiddiadur, ac ati ac maent hefyd yn esbonio'r colledion a achosir gan ffrithiant rhannau mecanyddol yr injan. Wrth ddatblygu’r genhedlaeth newydd o beiriannau gasoline a disel SkyActiv, canolbwyntiodd peirianwyr o Hiroshima, Japan, ar chwe phrif ffactor sy’n effeithio ar y defnydd a’r allyriadau sy’n deillio o hynny:
- cymhareb cywasgu,
- cymhareb tanwydd i aer,
- hyd cyfnod hylosgi'r gymysgedd,
- amser cam hylosgi'r gymysgedd,
- colledion pwmpio,
- ffrithiant rhannau mecanyddol yr injan.
Yn achos peiriannau gasoline a disel, mae cymhareb cywasgu a lleihau colli ffrithiant wedi profi i fod y ffactorau pwysicaf wrth leihau allyriadau a defnyddio tanwydd.
Modur SkyActiv D.
Mae'r injan 2191 cc wedi'i chyfarparu â system chwistrelliad rheilffordd cyffredin pwysedd uchel gyda chwistrellwyr piezoelectric. Mae'n cynnwys cymhareb cywasgu anarferol o isel o ddim ond 14,0: 1 ar gyfer disel. Darperir ail-wefru gan bâr o turbochargers o wahanol feintiau, sy'n cael effaith gadarnhaol ar leihau'r oedi wrth ymateb injan i wasgu'r pedal cyflymydd. Mae'r trên falf yn cynnwys teithio falf amrywiol, sy'n cynhesu'n gyflymach pan fydd yr injan yn oer, wrth i rai o'r nwyon gwacáu ddychwelyd i'r silindrau. Oherwydd cychwyn oer dibynadwy a hylosgi sefydlog yn ystod y cyfnod cynhesu, mae angen cymhareb cywasgu uchel ar beiriannau disel confensiynol, sydd fel rheol yn yr ystod o 16: 1 i 18: 1. Y gymhareb cywasgu isel o 14,0: 1 ar gyfer yr SkyActiv Mae injan -D yn caniatáu optimeiddio amser y broses hylosgi. Wrth i'r gymhareb gywasgu ostwng, mae tymheredd a gwasgedd silindr hefyd yn gostwng yn y canol marw uchaf. Yn yr achos hwn, mae'r gymysgedd yn llosgi'n hirach hyd yn oed os yw tanwydd yn cael ei chwistrellu i'r silindr ychydig cyn cyrraedd y canol marw uchaf. O ganlyniad i hylosgi hirfaith, nid yw ardaloedd â diffyg ocsigen yn cael eu ffurfio yn y gymysgedd llosgadwy, ac mae'r tymheredd yn parhau i fod yn unffurf, fel bod ffurfio NOx a huddygl yn cael ei eithrio'n sylweddol. Gyda chwistrelliad tanwydd a hylosgi ger y ganolfan farw uchaf, mae'r injan yn fwy effeithlon. Mae hyn yn golygu defnydd mwy effeithlon o'r egni cemegol sydd wedi'i gynnwys yn y tanwydd yn ogystal â mwy o waith mecanyddol fesul uned tanwydd nag yn achos injan diesel cymhareb cywasgu uchel. Y canlyniad yw gostyngiad yn y defnydd o ddisel ac allyriadau CO2 rhesymegol o fwy nag 20% o'i gymharu ag injan 2,2 MZR-CD sy'n gweithredu gyda chymhareb gywasgu 16: 1. Fel y soniwyd, cynhyrchir llawer llai o ocsidau nitrogen yn ystod hylosgi a bron dim carbon technegol . Felly, hyd yn oed heb system dynnu NOx ychwanegol, mae'r injan yn cwrdd â safon allyriadau Ewro 6 sydd i fod i ddod i rym yn 2015. Felly, nid oes angen gostyngiad catalytig dethol na chatalydd dileu NOx ar yr injan.
Oherwydd y cywasgiad isel, ni all yr injan gynhyrchu tymheredd digon uchel i danio'r gymysgedd yn ystod cychwyniadau oer, a all arwain at gychwyn problemus iawn a gweithrediad ysbeidiol injan, yn enwedig yn y gaeaf. Am y rheswm hwn, mae gan SkyActiv-D blygiau glow ceramig a falf wacáu VVL strôc amrywiol. Mae hyn yn caniatáu ail-gylchredeg nwyon gwacáu poeth yn fewnol yn y siambr hylosgi. Mae'r tanio cyntaf yn cael ei gynorthwyo gan plwg tywynnu, sy'n ddigonol i'r nwyon gwacáu gyrraedd y tymheredd gofynnol. Ar ôl cychwyn yr injan, ni fydd y falf wacáu yn cau fel injan cymeriant arferol. Yn lle, mae'n parhau i fod yn ajar ac mae'r nwyon gwacáu poeth yn dychwelyd i'r siambr hylosgi. Mae hyn yn codi'r tymheredd ynddo ac felly'n hwyluso'r tanio dilynol o'r gymysgedd. Felly, mae'r injan yn rhedeg yn llyfn a heb ymyrraeth o'r eiliad gyntaf.
O'i gymharu â'r injan diesel 2,2 MZR-CD, mae ffrithiant mewnol hefyd wedi'i leihau 25%. Adlewyrchir hyn nid yn unig mewn gostyngiad pellach mewn colledion cyffredinol, ond hefyd mewn ymateb cyflymach a gwell perfformiad. Mantais arall o gymhareb cywasgu is yw pwysau silindr uchaf is ac felly llai o straen ar gydrannau injan unigol. Am y rheswm hwn, nid oes angen dyluniad injan mor gadarn, gan arwain at arbedion pwysau pellach. Mae gan y pen silindr gyda manifold integredig waliau teneuach ac mae'n pwyso tri cilogram yn llai nag o'r blaen. Mae'r bloc silindr alwminiwm yn 25 kg yn ysgafnach. Mae pwysau'r pistons a'r crankshaft wedi'i leihau 25 y cant arall. O ganlyniad, mae pwysau cyffredinol yr injan SkyActiv-D 20% yn is na phwysau'r injan 2,2 MZR-CD a ddefnyddiwyd hyd yn hyn.
Mae'r injan SkyActiv-D yn defnyddio codi tâl dau gam. Mae hyn yn golygu bod ganddo un turbocharger bach ac un mawr, pob un yn gweithredu ar ystod cyflymder gwahanol. Defnyddir yr un llai mewn adolygiadau isel a chanolig. Oherwydd syrthni is y rhannau cylchdroi, mae'n gwella cromlin y torque ac yn dileu'r effaith turbo fel y'i gelwir, hynny yw, yr oedi yn ymateb yr injan i naid cyflymydd sydyn ar gyflymder isel pan nad oes digon o bwysau yn y gwacáu. . pibell gangen ar gyfer troi'r tyrbin turbocharger yn gyflym. Mewn cyferbyniad, mae'r turbocharger mwy yn cymryd rhan lawn yn yr ystod cyflymder canolig. Gyda'i gilydd, mae'r ddau turbochargers yn darparu cromlin torque gwastad i'r injan ar rpm isel a phwer uchel ar rpm uchel. Diolch i'r cyflenwad aer digonol o'r turbochargers dros ystod cyflymder eang, mae NOx ac allyriadau gronynnol yn cael eu cadw i'r lleiafswm.
Hyd yn hyn, mae dwy fersiwn o'r injan 2,2 SkyActiv-D yn cael eu cynhyrchu ar gyfer Ewrop. Mae gan yr un cryfaf bŵer uchaf o 129 kW ar 4500 rpm ac uchafswm trorym o 420 Nm yn 2000 rpm. Mae gan yr un gwannaf 110 kW ar 4500 rpm a torque o 380 Nm yn yr ystod 1800-2600 rpm, ar y mwyaf. cyflymder y ddwy injan yw 5200. Yn ymarferol, mae'r injan yn gweithredu braidd yn swrth hyd at 1300 rpm, o'r terfyn hwn mae'n dechrau ennill cyflymder, ond ar gyfer gyrru arferol mae'n ddigon i'w gynnal ar oddeutu 1700 rpm neu fwy hyd yn oed ar gyfer yr anghenion. o gyflymiad llyfn.
Peiriant SkyActiv G.
Mae gan yr injan betrol â dyhead naturiol, Skyactiv-G, gymhareb gywasgu anarferol o uchel o 14,0:1, sef yr uchaf ar hyn o bryd mewn car teithwyr masgynhyrchu. Mae cynyddu'r gymhareb cywasgu yn cynyddu effeithlonrwydd thermol yr injan gasoline, sydd yn y pen draw yn golygu gwerthoedd CO2 is ac felly'n defnyddio llai o danwydd. Y risg sy'n gysylltiedig â chymhareb cywasgu uchel yn achos peiriannau gasoline yw'r hylosgiad cnocio fel y'i gelwir - tanio a'r gostyngiad canlyniadol mewn trorym a thraul gormodol ar yr injan. Er mwyn atal y cymysgedd rhag hylosgi oherwydd y gymhareb gywasgu uchel, mae'r injan Skyactiv-G yn defnyddio gostyngiad yn y maint yn ogystal â phwysau'r nwyon poeth gweddilliol yn y siambr hylosgi. Felly, defnyddir pibell wacáu mewn cyfluniad 4-2-1. Am y rheswm hwn, mae'r bibell wacáu yn gymharol hir ac felly i bob pwrpas yn atal nwyon llosg rhag dychwelyd i'r siambr hylosgi yn syth ar ôl iddynt gael eu rhyddhau ohoni. Mae'r gostyngiad canlyniadol yn y tymheredd hylosgi i bob pwrpas yn atal rhag digwydd hylosgiad tanio - tanio. Fel ffordd arall o atal tanio, mae amser llosgi'r cymysgedd wedi'i leihau. Mae llosgi'r cymysgedd yn gyflymach yn golygu amser byrrach pan fydd y cymysgedd heb ei losgi o danwydd ac aer yn agored i dymheredd uchel, fel nad oes gan danio amser i ddigwydd o gwbl. Mae rhan isaf y pistons hefyd yn cael cilfachau arbennig fel y gall fflamau'r cymysgedd llosgi sy'n ffurfio i lawer o gyfeiriadau ehangu heb groesi ei gilydd, ac mae'r system chwistrellu hefyd wedi'i chyfarparu â chwistrellwyr aml-twll sydd newydd eu datblygu, sy'n caniatáu i'r tanwydd i gael ei atomized.
Mae hefyd angen lleihau'r colledion pwmpio fel y'u gelwir er mwyn cynyddu effeithlonrwydd yr injan. Mae hyn yn digwydd ar lwythi injan is pan fydd y piston yn tynnu aer i mewn wrth iddo symud i lawr yn ystod y cyfnod cymeriant.Mae faint o aer sy'n mynd i mewn i'r silindr fel arfer yn cael ei reoli gan falf throtl sydd wedi'i lleoli yn y llwybr derbyn. Ar lwythi injan ysgafn, dim ond ychydig bach o aer sydd ei angen. Mae'r falf throttle bron ar gau, sy'n arwain at y ffaith bod y pwysau yn y llwybr cymeriant ac yn y silindr yn is na'r atmosffer. Felly, rhaid i'r piston oresgyn pwysau negyddol sylweddol - bron gwactod, sy'n effeithio'n negyddol ar y defnydd o danwydd. Defnyddiodd dylunwyr Mazda cymeriant ac amseriad falf gwacáu anfeidrol amrywiol (S-VT) i leihau colledion pwmp. Mae'r system hon yn eich galluogi i reoli faint o aer cymeriant gan ddefnyddio falfiau yn lle sbardun. Ar lwythi injan isel, ychydig iawn o aer sydd ei angen. Felly, mae'r system amseru falf amrywiol yn cadw'r falfiau cymeriant ar agor ar ddechrau'r cyfnod cywasgu (pan fydd y piston yn codi) ac yn eu cau dim ond pan fydd y swm gofynnol o aer yn y silindr. Felly, mae'r system S-VT yn y pen draw yn lleihau colledion pwmpio 20% ac yn gwella effeithlonrwydd y broses hylosgi. Mae datrysiad tebyg wedi'i ddefnyddio gan BMW ers amser maith, gan alw'r system hon VANOS Dwbl.
Wrth ddefnyddio'r system reoli cyfaint aer cymeriant hwn, mae risg o hylosgiad digonol o'r gymysgedd oherwydd y gwasgedd is, gan fod y falfiau cymeriant yn aros ar agor ar ddechrau'r cyfnod cywasgu. Yn hyn o beth, defnyddiodd peirianwyr Mazda gymhareb cywasgu uchel injan Skyactiv G o 14,0: 1, sy'n golygu tymheredd a gwasgedd uwch yn y silindr, felly mae'r broses hylosgi yn aros yn sefydlog ac mae'r injan yn rhedeg yn fwy economaidd.
Mae effeithlonrwydd isel yr injan hefyd yn cael ei hwyluso gan ei ddyluniad ysgafn a ffrithiant llai mecanyddol rhannau symudol. O'i gymharu â'r injan gasoline 2,0 MZR sydd wedi'i gosod, mae injan Skyactiv G yn cynnwys pistonau ysgafnach 20%, gwiail cysylltu ysgafnach 15% a phrif gyfeiriannau crankshaft llai, gan arwain at ostyngiad pwysau cyffredinol o 10%. Trwy haneru ffrithiant y falfiau a ffrithiant y cylchoedd piston bron i 40%, mae cyfanswm ffrithiant mecanyddol yr injan wedi'i leihau 30%.
Arweiniodd yr holl addasiadau a grybwyllwyd at well gallu i symud injan ar adolygiadau isel i ganolig a gostyngiad o 15% yn y defnydd o danwydd o'i gymharu â'r clasur 2,0 MZR. Heddiw, mae'r allyriadau CO2 pwysig hyn hyd yn oed yn is na'r injan diesel 2,2 MZR-CD sy'n cael ei defnyddio heddiw. Y fantais hefyd yw defnyddio gasoline BA 95 clasurol.
Bydd gan bob injan betrol a disel SkyActiv yn Ewrop system i-stop, h.y. system stopio i gau'r injan yn awtomatig pan fydd yn cael ei stopio. Bydd systemau trydanol eraill, brecio adfywiol, ac ati yn dilyn.
