Вход

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 10% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 10% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 10% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 10% отстъпка.

0 продукта | 0 лв.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 10% отстъпка.

auto motor und sport Bulgaria logo

Mazda3 Skyactiv X: X=G+D+R

19.02.2020 12:01

Време е за тест на Mazda3 с дългоочаквания високотехнологичен двигател

С налягане на впръскване на бензин като в дизелов мотор, запалване от свещ, самовъзпламеняване, “λ”, която варира непрекъснато – Skyactiv X наистина е революция в автомобилостроенето. Какво се случва при шофирането на Mazda3 с тази машина, ще ви разкажем след първия състоял се в България международен автомобилен тест.

Разработките на Mazda в областта на двигателите HCCI имат над 30-годишна история и в голяма степен се коренят в изключително дълбокия анализ на горивните процеси при развитието на  ванкеловия двигател. Няколко поколения инженери се обучават върху тази основа, създаваща им много главоболия и предизвикателства, но носеща и много опит. 
Именно в дебрите на роторния двигател могат да бъдат открити първите прототипи на машини с хомогенно смесообразуване и самовъзпламеняване. Ванкеловият мотор служи и като развоен плацдарм за внедряване на различни технологии, свързани с турбопълненето – именно при RX-7 се въвеждат рудиментарни VNT турбокомпресори, двуструйни турбини и каскадно пълнене при бензинов мотор, каквото са използвали единствено от Porsche.

Досиетата Х

За директна основа на актуалния Skyactiv X обаче са послужили и вече доказали се машини от ново поколение под формата на бензиновите Skyactiv G и Skyactiv D. Ако се вгледате в решенията, въведени в тези агрегати, неминуемо ще откриете, че те в една или други степен са „имплементирани“ в новия SPCCI агрегат – от опита, натрупан при анализа на горивните камери, до завихрянето на потока.

Според една хипотеза коефициентът на полезно действие на Skyactiv X надвишава този на бензиновия мотор 2ZR-FXE, задвижващ Toyota Prius (използващ цикъл на Аткинсън), с неговите 39 процента, но от самата Мazda не пропускат да отбележат, че тази точка на максимума не е най-важната. В по-голяма част от времето двигателят работи в режими на частично натоварване, а при тях средната ефективност на бензиновия двигател драстично спада. Поради факта, че в голяма част от времето Skyactiv X функционира с широко отворена дроселова клапа, помпените загуби намаляват значително, а средният коефициент на полезно действие се увеличава. Това в съчетание с високата степен на сгъстяване води до комбинирано нарастване на ефективността. 

Голямото постижение на инженерите от Mazda е фактът, че техният Skyactiv X функционира в режим на хомогенно смесообразуване и самовъзпламеняване в много широк диапазон от обороти и натоварване. На практика той съчетава не само процеси, използвани от дизеловия и от бензиновия двигател, но и подобни на тези в газ-дизеловите мотори и бензиновите агрегати с бедни смеси. При последните също се осъществява формиране на нормални и бедни зони, но за разлика от тези мотори, в които процесът протича изцяло с факелен фронт, при този на Mazda се осъществява самовъзпламеняване на бедна смес с помощта на запалителна свещ.

Какво се случва в Skyactiv X? Всички създадени досега експериментални двигатели, функциониращи на базата на режима HCCI, се основават на много сложен контрол на самовъзпламеняването (на базата на топлината и налягането при сгъстяването и предварителните химически реакции между горивото, газовете и въздуха) с нестабилни параметри на работа, като в редица режими преминават към конвенционална работа на мотора. Двигателят на Mazda винаги използва свещта като инициатор на горенето. Разликата спрямо конвенционалния режим на работа на бензиновия мотор обаче е в последващите събития. Поради този факт преминаването в различните режими става много по-балансирано, а този начин на контрол в режим HCCI води до устойчив и стабилен процес.

Нещата на теория

Skyactiv X е базиран на четирицилиндровия двулитров Skyactiv G с атмосферно пълнене, който сам по себе си е добра основа със своята висока ефективност. Освен това е с работен обем от 0,5 л на цилиндър, оптимален от гледна точка на скоростта на горивните процеси. С цел създаване на условия за работа в HCCI режим геометричната степен на сгъстяване е увеличена до 16,3:1. Така сместа се сгъстява до температурна точка, близка до тази на самовъзпламеняване на повечето фракции в бензина при средно октаново число 95Н и нормална работна температура на двигателя.

На базата на данните от множество датчици, сред които ключови са четирите датчика за налягането на всеки цилиндър, компютърът решава какъв точно режим на работа да избере. Последният се определя на базата на няколко функционални зони в зависимост от оборотите и натоварването (другояче казано, от степента на натискане на педала за газта) на двигателя. С помощта на специфичен модул за завихряне, наречен SCV (включващ  специална регулираща въздуха клапа в единия всмукателен канал) се създава интензивен турбулентен поток около оста на цилиндъра. В зависимост от условията и на базата на сравняването на кривата на нарастване на налягането при сгъстяването и горенето, както и на множество други параметри в предварително зададени „карти“, инжекторът с много отвори впръсква горивото с налягане, достигащо това при първите поколения дизелови системи common rail – от 300 до 1200 бара – на няколко порции. Това се осъществява с от един дълъг импулс (при нормален процес на горене с факелен фронт) до няколко импулса, по време на такта на всмукване и сгъстяване (при работа със самовъзпламеняване). Очевидно е, че рекордното за бензинов мотор налягане на впръскване също е ключов елемент при формирането на сместа. С това обаче възниква и логичният въпрос – как ще се промени целият комплекс от параметри, ако и когато се премине към по-малък обем на двигателя и турбопълнене – с нарастване на налягането в цилиндъра, а също и с необходимост от по-големи порции гориво… 

Всичко става по-бързо

Патентът на Mazda SPCCI заема 44 страници и в него е описано подробно, че машината функционира в режим на контролирано от свещта самовъзпламеняване (SPCCI) в значителна част от времето. Управлението се основава на няколко вида режими на самовъзпламеняване SPCCI в хода на работата му – с основно бедна смес, с основно нормална смес и с леко богата смес. Във всички случаи чрез конфигурацията на впръскването и завихрянето се създават слоеве с различен състав (разслояване) концентрично около оста, с по-богата вътрешна зона (около 14,7–20:1 съотношение въздух–гориво) и по-бедна външна зона (35–50:1). Вътрешната притежава достатъчно „запалимост“, а външната е достигнала почти критичната за самовъзпламеняване температура в близост до горна мъртва точка на буталото в хода на сгъстяването. Искрата на свещта е инициаторът на запалването на вътрешната зона, в резултат от което температурата и налягането рязко нарастват, а това предизвиква самовъзпламеняването на цялата останала част едновременно. Тъй като няма факелен фронт, това става при температура под прага на образуване на азотни окиси, с което присъствието им драстично намалява, а бедната хомогенна смес осигурява по-пълно горене и много ниско ниво на твърди частици, въглероден окис и въглеводороди.

В зависимост от условията на работа – като например средни оборотни режими и високо натоварване и във всички случаи при високи обороти – се активира и механичният компресор, който спомага за осигуряване на повече въздух и допълнително обедняване на сместа. Въпреки че целта му не е постигане на увеличена мощност, той има принос за добрите динамични качества на машината. В патента е споменато също, че агрегатът може да бъде оборудван и с турбопълнене, а логично по-ниската температура на  отработилите газове би могла да позволи използването и на турбина с променлива геометрия. Засега обаче контролът с помощта на по-бързо реагиращия механичен компресор е по-лесен (доколкото подобно определение е съвместимо със Skyactiv X). Използването на турбокомпресор според инженерите на Mazda може би ще стане на по-късен етап.

Това, което е важно да се спомене е, че те са успели да създадат нещо, което никой друг засега не съумява – поне не и в сериен вид. Множеството параметри от датчиците се сравняват с предварително зададените модели на поведение, за да се избере режимът, но е факт, че на практика знакът “SPCCI mode” се изписва на дисплея на Mazda в основната част от времето на работа, дори и при много ниски и много високи оборотни диапазони – и с твърде ниски обороти Mazda3 се движи безпроблемно на шеста предавка. 

Както се случва в реалния живот?

След тази толкова дълга теоретична част е време най-после да си отговорим на въпроса – до какво в края на краищата води всичко това на практика. Като своя бензинов побратим машината набира обороти с лекота и реагира бързо. В теста, включващ изкачвания и завои по Искърското дефиле, нормален междуградски режим и магистрала, Mazda 3 Skyactiv X задържа разхода си в зоната около 5,2 л/100 км. Средният тестов разход, отчетен от колегите в Германия, е 6,6 л/100 км, но той включва и високоскоростно шофиране. В теста за икономично шофиране те постигат 5,4 л/100 км, а това са 124 г/100 км CO2, с което се достига нивото на  Audi A3 2.0 TDI, BMW 118d и Mercedes A 200d. Трябва да отбележим обаче, че въпреки сложния процес на работа тази машина не се нуждае от сложни технологии за обработка на газовете, но от друга страна, системата за впръскване под много високо налягане повишава стойността й. За сметка на това малкият механичен компресор е по-евтин от турбокомпресора, така че агрегатът  би трябвало да се позиционира като цена между дизеловия и бензиновия мотор.  

Двигателят е в хармония с динамичната природа на Mazda 3 и добрата й настройка за приятно шофиране по завои. Кормилното управление е прецизно композирано и автомобилът запазва неутрално поведение, показвайки склонност към завъртане на задната част едва при остро провокиране. Към това се добавя и добри комбинации от системи за асистенция и оборудване, които при Mazda се предлагат като отделни нива. За новата ергономична концепция за  управлението  на функциите вече сме говорили достатъчно. То не става с помощта на монитора и с него се работи чисто и удобно. Като цяло интериорът радва с финото си усещане за лекота и качество, каквито преди години бяха присъщи само за луксозни модели. С две думи: Skyactiv X работи – и наистина те запалва.

Текст: Георги Колев

Коментари
comments powered by Disqus