Mazda SkyActiv G ძრავი - ბენზინი და SkyActiv D - დიზელი
ინფორმაციის
ავტომწარმოებლები მიზნად ისახავენ CO- ს ემისიების შემცირებას2 სხვანაირად. ხანდახან, მაგალითად, o კომპრომისები მართვის სიხარულს გვერდით აყენებს. თუმცა, Mazda– მ გადაწყვიტა წასულიყო სხვა მიმართულებით და შეამციროს გამონაბოლქვი ახალი ყოვლისმომცველი გადაწყვეტილებით, რომელიც არ წაართმევს ავტომობილის მართვის სიამოვნებას. ბენზინისა და დიზელის ძრავების ახალი დიზაინის გარდა, გამოსავალი ასევე მოიცავს ახალ შასის, კორპუსს და გადაცემათა კოლოფს. მთლიანი ავტომობილის წონის შემცირება თან ახლავს ახალ ტექნოლოგიებს.
ბოლოდროინდელმა კვლევებმა აჩვენა, რომ ჩვეულებრივი წვის ძრავები გააგრძელებენ დომინირებას საავტომობილო სამყაროში მომდევნო 15 წლის განმავლობაში, ამიტომ ღირს გაგრძელდეს ბევრი ძალისხმევა მათ განვითარებაში. როგორც მოგეხსენებათ, საწვავში შემავალი ქიმიური ენერგიის უმეტესი ნაწილი არ გადადის მექანიკურ მუშაობაში წვის დროს, მაგრამ ფაქტიურად აორთქლდება ნარჩენების სახით გამონაბოლქვი მილებით, რადიატორებით და ა.შ. და ისინი ასევე ხსნიან ხახუნის შედეგად გამოწვეულ დანაკარგებს ძრავის მექანიკური ნაწილები. ახალი თაობის SkyActiv ბენზინისა და დიზელის ძრავების შემუშავებისას, იაპონიის ჰიროსიმადან ინჟინრებმა ყურადღება გაამახვილეს ექვს ძირითად ფაქტორზე, რომლებიც გავლენას ახდენენ მოხმარებასა და გამონაბოლქვზე:
- შეკუმშვის კოეფიციენტი,
- საწვავის და ჰაერის თანაფარდობა,
- ნარევის წვის ფაზის ხანგრძლივობა,
- ნარევის წვის ფაზის დრო,
- სატუმბი დანაკარგები,
- ძრავის მექანიკური ნაწილების ხახუნი.
ბენზინისა და დიზელის ძრავების შემთხვევაში, შეკუმშვის კოეფიციენტი და ხახუნის დაკარგვის შემცირება უმნიშვნელოვანესი ფაქტორი გახდა ემისიებისა და საწვავის მოხმარების შემცირებაში.
SkyActiv D ძრავა
2191 კუბური მეტრი ძრავა აღჭურვილია მაღალი წნევის საერთო სარკინიგზო ინექციის სისტემით პიეზოელექტრული ინჟექტორებით. მას აქვს უჩვეულოდ დაბალი შეკუმშვის კოეფიციენტი მხოლოდ 14,0: 1 დიზელზე. დატენვას უზრუნველყოფს სხვადასხვა ზომის წყვილი ტურბო შემავსებელი, რაც დადებითად აისახება ძრავის რეაქციის შეფერხების შემცირებაზე ამაჩქარებლის პედლის დაჭერაზე. სარქველების მატარებელი მოიცავს ცვლადი სარქველის მოძრაობას, რომელიც უფრო სწრაფად ათბობს ძრავის ცივისას, რადგან გამონაბოლქვი აირების ნაწილი ბრუნდება ცილინდრებში. გათბობის ფაზის დროს საიმედო ცივი დაწყებისა და სტაბილური წვის გამო, ჩვეულებრივი დიზელის ძრავები საჭიროებენ შეკუმშვის მაღალ კოეფიციენტს, რაც ჩვეულებრივ 16: 1-დან 18: 1-მდეა. SkyActiv– ის დაბალი შეკუმშვის კოეფიციენტი 14,0: 1 -D ძრავა იძლევა წვის პროცესის დროის ოპტიმიზაციას. შეკუმშვის კოეფიციენტის შემცირებით, ცილინდრის ტემპერატურა და წნევა ასევე მცირდება ზედა მკვდარ ცენტრში. ამ შემთხვევაში, ნარევი უფრო მეტხანს იწვის მაშინაც კი, თუ ბენზინი შეედინება ცილინდრში უშუალოდ ზედა მკვდარ ცენტრამდე მისვლამდე. გახანგრძლივებული წვის შედეგად, ჟანგბადის დეფიციტის მქონე ადგილები არ წარმოიქმნება აალებადი ნარევით და ტემპერატურა რჩება ერთგვაროვანი, ისე რომ NOx და ჭვარტლის წარმოქმნა მნიშვნელოვნად გამოირიცხოს. საწვავის ინექციით და წვის ზედა მკვდარი ცენტრის მახლობლად, ძრავა უფრო ეფექტურია. ეს ნიშნავს საწვავში შემავალი ქიმიური ენერგიის უფრო ეფექტურ გამოყენებას, ასევე უფრო მეტ მექანიკურ მუშაობას საწვავის ერთეულზე, ვიდრე მაღალი შეკუმშვის დიზელის ძრავის შემთხვევაში. შედეგი არის დიზელის მოხმარებისა და ლოგიკური CO2 გამონაბოლქვის შემცირება 20% -ზე მეტი 2,2 MZR-CD ძრავასთან შედარებით, რომელიც მუშაობს 16: 1 შეკუმშვის კოეფიციენტით. როგორც აღვნიშნეთ, გაცილებით ნაკლები აზოტის ოქსიდები წარმოიქმნება წვის დროს და თითქმის არ არის ტექნიკური ნახშირბადი რა ამრიგად, NOx მოხსნის დამატებითი სისტემის გარეშეც კი, ძრავა აკმაყოფილებს ევრო 6 -ის ემისიის სტანდარტს, რომელიც ამოქმედდება 2015 წელს. ამრიგად, ძრავას არ სჭირდება შერჩევითი კატალიზური შემცირება ან NOx კატალიზატორი.
დაბალი შეკუმშვის გამო, ძრავას არ შეუძლია წარმოქმნას საკმარისად მაღალი ტემპერატურა ნარევის გასათბობად ცივი დაწყების დროს, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ძალიან პრობლემური დაწყება და ძრავის წყვეტილი მუშაობა, განსაკუთრებით ზამთარში. ამ მიზეზით, SkyActiv-D აღჭურვილია კერამიკული სანათურის სანთლებით და ცვლადი ინსულტის VVL გამოსაბოლქვი სარქველით. ეს საშუალებას აძლევს ცხელი გამონაბოლქვი აირების შიდა რეცირკულაციას წვის პალატაში. პირველი ანთება ხელს უწყობს სანათურის დანამატს, რაც საკმარისია იმისათვის, რომ გამონაბოლქვი აირები მიაღწიონ საჭირო ტემპერატურას. ძრავის დაწყების შემდეგ, გამონაბოლქვი სარქველი არ დაიხურება, როგორც ჩვეულებრივი შემავალი ძრავა. სამაგიეროდ, ის ღია რჩება და ცხელი გამონაბოლქვი აირები ბრუნდება წვის პალატაში. ეს ზრდის მასში ტემპერატურას და, შესაბამისად, ხელს უწყობს ნარევის შემდგომ ანთებას. ამრიგად, ძრავა მუშაობს შეუფერხებლად და შეფერხების გარეშე პირველი მომენტიდან.
2,2 MZR-CD დიზელის ძრავთან შედარებით, შიდა ხახუნი ასევე შემცირდა 25%-ით. ეს აისახება არა მხოლოდ საერთო დანაკარგების შემდგომ შემცირებაში, არამედ უფრო სწრაფ რეაგირებასა და გაუმჯობესებულ შესრულებაზე. შეკუმშვის დაბალი კოეფიციენტის კიდევ ერთი უპირატესობა არის ცილინდრზე დაბალი მაქსიმალური წნევა და, შესაბამისად, ნაკლები დატვირთვა ძრავის ცალკეულ კომპონენტებზე. ამ მიზეზით, არ არის საჭირო ასეთი გამძლე ძრავის დიზაინი, რაც გამოიწვევს წონის შემდგომ დაზოგვას. ცილინდრის თავს ინტეგრირებული კოლექტორით აქვს თხელი კედლები და იწონის სამ კილოგრამით ნაკლებს, ვიდრე ადრე. ალუმინის ცილინდრიანი ბლოკი 25 კგ-ით მსუბუქია. დგუშებისა და ამწე ლილვის წონა კიდევ 25 პროცენტით შემცირდა. შედეგად, SkyActiv-D ძრავის საერთო წონა 20%-ით დაბალია, ვიდრე აქამდე გამოყენებული 2,2 MZR-CD ძრავის წონა.
SkyActiv-D ძრავა იყენებს ორეტაპიან გადატვირთვას. ეს ნიშნავს, რომ იგი აღჭურვილია ერთი პატარა და ერთი დიდი ტურბო შემავსებლით, თითოეული მუშაობს სხვადასხვა სიჩქარის დიაპაზონში. უფრო მცირე გამოიყენება დაბალი და საშუალო ბრუნვის დროს. მბრუნავი ნაწილების ქვედა ინერციის გამო, იგი აუმჯობესებს ბრუნვის მრუდს და გამორიცხავს ეგრეთ წოდებულ ტურბო ეფექტს, ანუ ძრავის რეაქციის შეფერხებას უეცარი ამჩქარებლის ხტუნვაზე დაბალი სიჩქარით, როდესაც გამონაბოლქვში არ არის საკმარისი წნევა რა ფილიალი მილის ტურბინგის ტურბინის სწრაფი შემობრუნებისთვის. ამის საპირისპიროდ, უფრო დიდი ტურბო შემავსებელი სრულად არის ჩართული საშუალო სიჩქარის დიაპაზონში. ერთად, ორივე ტურბო შემავსებელი უზრუნველყოფს ძრავას ბრტყელი ბრუნვის მოსახვევში დაბალი ბრუნვის წუთში და მაღალი სიმძლავრის მაღალ ბრუნზე. ტურბოჩარჯერებიდან ჰაერის საკმარისი რაოდენობის წყალობით ფართო სპექტრის სიჩქარით, NOx და ნაწილაკების ემისიები მინიმუმამდეა დაყვანილი.
ჯერჯერობით, 2,2 SkyActiv-D ძრავის ორი ვერსია იწარმოება ევროპისთვის. უფრო ძლიერს აქვს მაქსიმალური სიმძლავრე 129 კვტ 4500 rpm და მაქსიმალური ბრუნვის მომენტი 420 Nm 2000 rpm. სუსტს აქვს 110 კვტ 4500 rpm და ბრუნვის მომენტი 380 Nm დიაპაზონში 1800-2600 rpm, მაქსიმუმზე. ორივე ძრავის სიჩქარეა 5200. პრაქტიკაში ძრავა საკმაოდ ლეტარგიულად მოქმედებს 1300 rpm– მდე, ამ ლიმიტიდან ის იწყებს სიჩქარის მომატებას, ხოლო ნორმალური მართვისთვის საკმარისია მისი შენარჩუნება დაახლოებით 1700 rpm– ზე ან უფრო მეტიც საჭიროებისთვის გლუვი აჩქარების.
SkyActiv G ძრავა
ბუნებრივ ასპირაციულ ბენზინის ძრავას, სახელწოდებით Skyactiv-G, აქვს უჩვეულოდ მაღალი შეკუმშვის კოეფიციენტი 14,0:1, რაც ამჟამად ყველაზე მაღალია მასობრივი წარმოების სამგზავრო მანქანაში. შეკუმშვის კოეფიციენტის გაზრდა ზრდის ბენზინის ძრავის თერმული ეფექტურობას, რაც საბოლოო ჯამში ნიშნავს CO2-ის დაბალ მნიშვნელობებს და, შესაბამისად, საწვავის მოხმარებას. მაღალი შეკუმშვის კოეფიციენტთან დაკავშირებული რისკი ბენზინის ძრავების შემთხვევაში არის ეგრეთ წოდებული დარტყმითი წვა - დეტონაცია და შედეგად მომენტის შემცირება და ძრავის გადაჭარბებული ცვეთა. შეკუმშვის მაღალი კოეფიციენტის გამო ნარევის დარტყმის თავიდან ასაცილებლად, Skyactiv-G ძრავა იყენებს წვის პალატაში ნარჩენი ცხელი აირების რაოდენობის შემცირებას და წნევას. ამიტომ, გამოსაბოლქვი მილი გამოიყენება 4-2-1 კონფიგურაციაში. ამ მიზეზით, გამონაბოლქვი მილი შედარებით გრძელია და, შესაბამისად, ეფექტურად აფერხებს გამონაბოლქვი აირების წვის პალატაში დაბრუნებას მისგან გამოშვებისთანავე. შედეგად წვის ტემპერატურის ვარდნა ეფექტურად აფერხებს დეტონაციური წვის - დეტონაციის წარმოქმნას. როგორც დეტონაციის პრევენციის კიდევ ერთი საშუალება, შემცირდა ნარევის წვის დრო. ნარევის უფრო სწრაფი წვა ნიშნავს უფრო მოკლე დროს, რომლის დროსაც საწვავის და ჰაერის დაუწვავი ნარევი ექვემდებარება მაღალ ტემპერატურას, ასე რომ დეტონაციას საერთოდ არ ექნება დრო. დგუშების ქვედა ნაწილი ასევე აღჭურვილია სპეციალური ჩაღრმავებით, რათა მრავალი მიმართულებით წარმოქმნილი დამწვარი ნარევის ალი გაფართოვდეს ერთმანეთის გადაკვეთის გარეშე, ასევე ინექციის სისტემა აღჭურვილია ახლად შემუშავებული მრავალხვრიანი ინჟექტორებით, რაც საშუალებას იძლევა საწვავი ატომიზებული.
ასევე აუცილებელია ძრავის ეფექტურობის გაზრდის მიზნით ე.წ. ეს ხდება ძრავის დაბალი დატვირთვის დროს, როდესაც დგუში ჰაერს ატარებს, როდესაც ის ქვევით მოძრაობს შეყვანის ფაზაში. ცილინდრში შემავალი ჰაერის რაოდენობა ჩვეულებრივ კონტროლდება შემომყვან ტრაქტში მდებარე დროსელის სარქველით. მსუბუქი ძრავის დატვირთვისას საჭიროა მხოლოდ მცირე რაოდენობით ჰაერი. დროსელის სარქველი თითქმის დახურულია, რაც იწვევს იმ ფაქტს, რომ წნევა მიმღებ ტრაქტში და ცილინდრში არის ატმოსფერულის ქვემოთ. ამიტომ, დგუში უნდა გადალახოს მნიშვნელოვანი უარყოფითი წნევა - თითქმის ვაკუუმი, რაც უარყოფითად მოქმედებს საწვავის მოხმარებაზე. Mazda-ს დიზაინერებმა გამოიყენეს უსასრულოდ ცვლადი ამომყვანი და გამონაბოლქვი სარქვლის დრო (S-VT) ტუმბოს დანაკარგების შესამცირებლად. ეს სისტემა საშუალებას გაძლევთ აკონტროლოთ შემომავალი ჰაერის რაოდენობა დროსელის ნაცვლად სარქველების გამოყენებით. ძრავის დაბალი დატვირთვისას საჭიროა ძალიან ცოტა ჰაერი. ამრიგად, სარქვლის დროის ცვლადი სისტემა ინარჩუნებს შემავალი სარქველებს ღიად შეკუმშვის ფაზის დასაწყისში (როდესაც დგუში ამოდის) და ხურავს მათ მხოლოდ მაშინ, როდესაც ცილინდრში ჰაერის საჭირო რაოდენობაა. ამრიგად, S-VT სისტემა საბოლოოდ ამცირებს სატუმბი დანაკარგებს 20%-ით და აუმჯობესებს წვის პროცესის ეფექტურობას. მსგავს გადაწყვეტას BMW დიდი ხანია იყენებს, ამ სისტემას უწოდებს ორმაგი VANOS.
ამ ჰაერის მოცულობის კონტროლის სისტემის გამოყენებისას, არსებობს დაბალი წნევის გამო ნარევის არასაკმარისი წვის რისკი, ვინაიდან შესასვლელი სარქველები ღია რჩება შეკუმშვის ფაზის დასაწყისში. ამასთან დაკავშირებით, Mazda– ს ინჟინრებმა გამოიყენეს Skyactiv G ძრავის მაღალი შეკუმშვის კოეფიციენტი 14,0: 1, რაც ნიშნავს ცილინდრში უფრო მაღალ ტემპერატურასა და წნევას, ამიტომ წვის პროცესი სტაბილური რჩება და ძრავა უფრო ეკონომიურად მუშაობს.
ძრავის დაბალი ეფექტურობა ასევე ხელს უწყობს მის მსუბუქ დიზაინს და მოძრავი ნაწილების ნაკლებ მექანიკურ ხახუნს. დაინსტალირებულ 2,0 MZR ბენზინის ძრავასთან შედარებით, Skyactiv G ძრავას აქვს 20% მსუბუქი დგუში, 15% მსუბუქია შემაერთებელი წნელები და მცირე ზომის ამწე ლილვის ძირითადი საკისრები, რის შედეგადაც წონის საერთო კლება 10% -ით. სარქველების ხახუნისა და დგუშის რგოლების ხახუნის განახევრებით თითქმის 40%-ით, ძრავის მთლიანი მექანიკური ხახუნი შემცირდა 30%-ით.
აღნიშნულმა ყველა მოდიფიკაციამ განაპირობა ძრავის უკეთესი მანევრირება დაბალ და საშუალო ბრუნებზე და საწვავის ხარჯის 15% შემცირება კლასიკურ 2,0 MZR– თან შედარებით. დღეს, ამ მნიშვნელოვანი CO2 გამონაბოლქვი უფრო დაბალია, ვიდრე 2,2 MZR-CD დიზელის ძრავა, რომელიც დღეს გამოიყენება. უპირატესობა ასევე არის კლასიკური BA 95 ბენზინის გამოყენება.
ყველა SkyActiv ბენზინისა და დიზელის ძრავა ევროპაში აღჭურვილი იქნება i-stop სისტემით, ანუ გაჩერების დაწყების სისტემით, რომ ავტომატურად გამორთოს ძრავა გაჩერებისას. სხვა ელექტრული სისტემები, რეგენერაციული დამუხრუჭება და ა.შ.
