מנוע Skyactiv-X: בנזין שעובד כמו דיזל?

עם הרבה סיקור תקשורתי, המנוע החדש של מאזדה מבטיח להיות מנוע בנזין מהפכני שיכול לפעול כמו דיזל. באמת? מהם המאפיינים של המנוע הזה?

לכן, נראה את העקרונות הבסיסיים של Skyactiv-X עם מידע שמקורו במאזדה.

ראה גם: הבדלים בין בנזין לדיזל

עקרון הפעולה

Skyactiv-X מבטיח לפעול בתערובת רזה מאוד כדי להגביל את הצריכה ככל האפשר, כך שיש לנו שני מצבי פעולה:

• קלאסי: עושר רגיל ביחס אוויר/דלק, כמו כל מנוע בנזין. אנחנו מזריקים אוויר ודלק בפרופורציה הנכונה ומדליקים הכל עם נר, נר שבעצמו מאפשר להכל להתלקח.
• רע עם בעירה ספונטנית: אנחנו מחדירים חלק קטן מאוד מהדלק בהשוואה למחמצן (אוויר), אנחנו מציתים הכל מלחץ/דחיסה, לא מהניצוץ מהמצת. חובה להבין שעלייה בלחץ הגז (ריסוק אותו) מביאה לחימום שלו. ואנחנו יכולים לגרום לו להתחמם מספיק כדי להצית את הדלק: זה העיקרון של סולר. כאן מנסים לחסוך בדלק על ידי הזרקת הרבה יותר אוויר מבנזין (יש גם מדחס שמאפשר הזרקת אוויר).

הבעיה היא שהתערובת שמאזדה רוצה היא כל כך רזה שכבר אי אפשר להצית אותה רק על ידי המצת... אז מצאו פתרון: השתמשו בשיטה דומה לדיזל, כלומר בהצתה עצמית.

פעולה קלאסית

גלה את ההסברים לכל שלב בתחתית התרשים.

כמו כל מנוע בנזין רגיל, Skyactiv-X פועל באופן הבא:

• שלב 1: צריכת אוויר ודלק בפרופורציות רגילות כמו כל מנוע בנזין.
• שלב 2: אנו נעים לכיוון ה-PMB, כלומר המרכז המת התחתון של הבוכנה. אוויר ודלק מתערבבים ומערבבים בצורה הומוגנית, מה שמבטיח איכות בעירה טובה במנועי בנזין, אשר בתורם מייצרים פחות חלקיקים עדינים.
• שלב 3: תערובת הדלק/אוויר (תערובת סטוכיומטרית, ומכאן הרוויה הקלאסית) נדחסת ועולה לטמפרטורה (לא אכפת לנו כאן...)
• שלב 4: הנר נדלק והלהבה מתפשטת כמו שובל של אבקה. תערובת הדלק והאוויר עמוסה מספיק בדלק, כך שהלהבה מתפשטת והכל נשרף לגמרי: זה מרחיב את האוויר, מה שדוחף את הבוכנה כלפי מטה.

השקת Skyactiv-X על רזה / דמוי דיזל

כעת זו דרך אחרת לעבודה, כלומר, כמנוע דיזל המשתמש בעירה ספונטנית (הסבר מפורט יותר תחת התרשים).

SPCCI להפעלה

SPארון Controlled Cסחיטה Iהבנה

"דיזל אופנתי"

כמו כל מנוע בנזין רגיל, Skyactiv-X פועל באופן הבא:

• שלב 1: צריכת אוויר ודלק בפרופורציות מסוימות: יש עודף אוויר ביחס לדלק, ולכן מוביל לתערובת רזה.
• שלב 2: אנו מגיעים ל-PMB עם תערובת רזה עוד יותר
• שלב 3: סוחטים הכל כדי להתחמם. אך על מנת למנוע בעירה ספונטנית בלתי מבוקרת, התערובת רזה מאוד ואינה נדלקת מעצמה, כמו במנוע דיזל.
• שלב 4: על מנת לגרום לשריפה צריך מעט לחץ יתר (כשהגז נלחץ הוא מתחמם, להזכירכם), ולחץ היתר הזה יתקבל בהזרקת כמות קטנה של דלק, שמתלקח מיד ע"י המצת. כדור האש הקטן הזה יתרחב ויכווץ את כל השאר בתא האש. שימו לב ששלב זה דומה מאוד לפעולה רב-שכבתית של כמה מנועי בנזין (זוהי עוד שיטת צריבה רזה).

  
  אם אי פעם הגבלתי את עצמי לניצוץ ללא הזרקה, התערובת לא תספיק עד הסוף כי היא רזה מדי, רק אזור קטן מסביב למצת יתפוס מעט...

• שלב 5: לחץ יתר זה יפיק אז מספיק חום כדי להצית את התערובת הרזה בשאר תא הבעירה (תערובת מותרת בשלב 1). אין להבה, שמתפשטת כמו בפעולה רגילה, אך בעירה ספונטנית של תערובת הדלק-אוויר מתרחשת עקב החום המתקבל בלחץ. כדור האש מועך את הגז שמסביב ומצית את "חלקיקי" הבנזין (למרות היותו עניים). בעירה מסוג זה, כמו במקרה של מנוע דיזל, גם מפיק כוח רב.

שלבי עבודה?

ניתן להשתמש במצב חיסכון / דיזל רק בטווח מהירות מנוע מוגבל, עד כ-4500 סל"ד. אם הביצועים הם מה שאתה רוצה, נחזור לפעולה רגילה, ולכן בעומס מלא (מצערת מלאה) נפעל בעיקר במצב סטנדרטי.

Skyactiv-X תכונות / מפרטים

זריקה

ל-Skyactiv-X הזרקה ישירה שמגיעה ל-700 בר (לחץ הזרקה), שהוא גבוה בהרבה ממנועי בנזין אחרים, המוגבלים ל-300 בר. אכן, מצב הבעירה הספונטנית גורם להזרקה לכיוון המרכז המת עליון כאשר התערובת דחוסה מאוד, לכן יש צורך להגביר את לחץ ההזרקה על מנת לקבל אידוי נכון בתא הבעירה.

יחס דחיסה

השיא כאן הוא 16: 1, בעוד שהבנזין בדרך כלל אינו עולה על 12: 1 (14: 1 עבור מאזדה עם Skyactiv-G, אבל הם יוצאי דופן). אכן, הכללת הטורבו גורמת לירידה ביחס הדחיסה של המנועים (אך הדחיסה שלהם מוגברת על ידי מגדשי הטורבו, אז ראה כאן). בקיצור, כדאי שתדעו גם שככל שיש לכם יותר דחיסה גבוהה יותר, כך יעילות המנוע גבוהה יותר (ולכן כך הוא צורך פחות). אבל הבעיה תמיד קשורה לעובדה שאם אנחנו מגבירים את המחוון הזה יותר מדי, יש לנו מנוע שמצית את התערובת ל-TDC (פתאום הוא קורס ולא עובד), אז אנחנו מנסים להגדיל אותו כמה שאפשר. מניעת תופעה זו: לכן, כף היד הולכת אל המנוע הזה, המספק יחס דחיסה גבוה מאוד הודות לתערובת רזה במיוחד שאינה מתלקחת מאליה (ואז יוצאת פקודה לבעירה ספונטנית, כפי שראית למעלה).

לבסוף, שים לב לכך יחס הדחיסה הזה נשלט (לכן פחות או יותר חשוב) בשל הסובלנות המשתנה, המאפשרת לשנות את חוק הפתיחה (משך הזמן שלהם) של השסתומים.

אכילה מופרזת?

כן, ואם מאזדה רגילה להציע מנועים בשאיבה טבעית, כאן אנחנו זכאים למדחס. מצד שני, האחרון לא ממש נחוץ לביצועים על ידי הגברת המנוע, אלא הוא משמש לתערובת רזה, טעינת הצילינדרים באוויר (אם לא נפצה על ידי הזרקת יותר דלק, נקבל תערובת רזה) .

הַכלָאָה?

כן, אבל הוא קל מאוד ואין לו שום קשר למצב צריבה רזה. זוהי עזרה קטנה (מיקרוהיברידיזציה) שפשוט כוללת עזרה למנוע דרך רצועת האביזרים (אלטרנטור-מתנע).

האם Skyactiv-X עומדת בהבטחותיה?

ברמת השיווק, אנחנו יכולים לומר שכן! ואכן, כל התקשורת משדרת חידושים טכניים בחינם, תוכנית טובה מאוד למאזדה... שימו לב, אני לא מבקר את זה (תמיד חידוש מעניין), אני רק מתאר את זה. מנקודת מבט טכנית, עדיין ניתן לומר שהיתרונות מוגזמים ...

• המותג מעריך את רמת הצריכה של 20-30% פחות צריכה בהשוואה ל-Skyactiv-G (בנזין), אבל אנחנו לא יודעים על מה זה מבוסס, ובעיקר בעובדות שקשה לראות (נעדיף 10% ושוב , זה באמת תלוי בסוג הנהיגה ולכן בהפעלת מצב רזה).
• רמת הזיהום היא אפוא ברמה של פליטת CO2, המופחתת באותו שיעור, כלומר מ-20 ל-30%, ובמציאות ב-10%. מצד שני, וכאן אני לא אוהב את המנוע הזה, זה שהוא יפיק יותר NOx וחלקיקים עדינים בהשוואה לבנזין רגיל ולכן Skyactiv-G. עם שריפה רזה יש יותר חום ולכן NOx, והבעירה הספונטנית פחות נקייה, אנחנו מקבלים חלקיקים עדינים... שוב, כדי להפחית מעט CO2, אנחנו פולטים הרבה דברים במקום מזיקים לבריאות (CO2 זה רק בערך אפקט החממה ולכן עליית הטמפרטורות בכדור הארץ).
• מבחינת הספק אנחנו רחוקים מלהיות בשיאו של דיזל, כי המומנט פה מאכזב מאוד למנוע 180 כ"ס. כאן יש לנו 224 ננומטר, ול- 2.0 HDI של PSA יש 400! בקיצור, מדובר במנוע שנשאר חלול למדי (למרות המומנט

הבדלים בנזין / דיזל: הבהרה

אחד ההבדלים העיקריים בין בנזין לדיזל הוא שמנוע בנזין צריך ניצוץ כדי להצית את הדלק, בעוד שדיזל עושה זאת על ידי דחיסת אוויר. הדחיסה הזו מייצרת כל כך הרבה חום שהדלק מתלקח מעצמו (טוב, לא ממש, אם נרצה לדייק, זה בעצם חימום הגז בצילינדר שמצית את הסולר).

דיזל צורך פחות בגלל תערובת רזה יותר (פועל עם עודף אוויר) ויחס דחיסה גבוה (מה שמאפשר גם דחיסה משמעותית, וכתוצאה מכך טמפרטורה גבוהה: בעירה ספונטנית).

אז מאזדה רצתה לעשות את אותו הדבר עם מנוע הבנזין.

למידע נוסף על אופן הפעולה של Skactiv-X

אז האם מאזדה תוכל להצליח בתעלול הקסם שלה על ידי מתן עדיפות למותגים אחרים? כן ולא, כי מנוע הבנזין Skyactiv-X של מאזדה עובד אחרת מדיזל, למרות מה ששומעים. הוא פשוט משתמש באחד המאפיינים שלו: היכולת לשרוף תערובת רזה ו לְנַסוֹת הצתה עצמית לשיפור יעילות הבעירה.

מצד שמאל אנחנו מכניסים אוויר ודלק, יותר ויותר קלאסי. אנחנו לוחצים על ימין, גם שום דבר חדש...

עם ההצתה הכל שונה. אנחנו יוצרים ניצוץ קטן שלא מספיק כדי להדליק הכל (מעט מדי!). אבל הוא שורף מעט דלק, מה שגורם להתרחבות מקומית. זה בנוסף לדחיסה הגבוהה ממילא בשאר החדר. כתוצאה מכך, הלחץ כל כך גבוה שהוא מייצר מספיק חום כדי לשרוף הכל (כמו בסולר).

לפיכך, עסקינן במנוע שפועל כמו בנזין קלאסי בקור ובסיבובים גבוהים. לכן, בשאר הזמן זה עובד בצורה מסוימת, שדומה במקצת לסולר, אבל לא הופך להיות כזה.

בשלב זה של הפעולה, נזריק תחילה מעט דלק (תערובת רזה מאוד, כלומר חצי לחסכון) בשלב היניקה (כאשר הבוכנה יורדת, שסתום היניקה פתוח ולכן כאשר האוויר נכנס. כאשר המנוע פועל. שאיבה / מציצת אוויר). האוויר והדלק המוזרקים יתערבבו בצורה מושלמת בשלב זה, העובדה שהוא הומוגני היא קריטית כדי לייעל את הבעירה/יעילות ולהפחית את היווצרות NOx.

בשלב זה לרוב אנו רואים בעירה ספונטנית, כמו בסולר, שכן הדחיסה מחממת את המחמצן (אוויר הצריכה), אך אין הדבר כך. ואכן, המהנדסים תכננו את המנוע בצורה כזו שלא יתלקח באופן ספונטני, בניגוד למנוע דיזל! המטרה היא להימנע מכל דפיקה מוקדמת (ולכן בשלב הדחיסה) שיכולה להתרחש גם במנוע בנזין רגיל (כאשר ההצתה מתבצעת מוקדם מדי, ישנו גם חיישן דפיקה שימנע זאת ויעזור. מחשב לשליטה בהצתת ניצוץ כאילו לא יכול להיות טוב יותר).

אנימציה מאזדה SkyActiv-X

אז איך כל זה מתלקח אם אין לנו מספיק לחץ, כמו דיזל? ובכן, המחשב יצור חוסר לחץ קל במצת... אכן בשלב זה מספיק שהמצת יפיק ניצוץ קטן מאוד כדי שהלחץ יהפוך להספיק (מוסיף "פיצוץ" קטן לחץ לסך הכול בצילינדר, שכן מה שנשרף מתרחב): זוהי טיפת מים שעולה על גבו של הגמל ולכן יוצרת לחץ גבוה מספיק כדי להצית את כל התערובת כולה (תערובת חמצון/דלק). לכן מדובר בעירה ספונטנית בהצתה מבוקרת (ביטוי פרדוקסלי לחלוטין, אחרי הכל, קצת כמו הביטוי "קטן גדול"). זה נקרא SPCCI עבור הצתת ניצוץ דחיסה.

בקיצור, כל זה אומר שמאזדה הצליחה היכן שאחרות נכשלו: הימנעות מבעיות הצתה מוקדמות (המובילות לדפיקות הרסניות) על ידי שליטה מדויקת מתי מתרחשת בעירה ספונטנית בלחץ.

שיטה זו של שריפת התערובת בגליל הופכת אותה לאופטימלית יותר מבחינת יעילות. כל תערובת הדלק/מחמצן נדלקת בפתאומיות, בעוד שבדלק מתרחשת הצתה מתקדמת: ההצתה מתפשטת מהמצת. כתוצאה מכך, הדחף הנשלח אל הבוכנה (להורדתה) חד וישיר יותר, בעוד שהחלקיקים מצטמצמים ככל האפשר.

מנוע מאזדה SKYACTIV-X מהדור החדש

לצורך פעולה תקינה, המנוע דורש מדחס מכני ליניקה והזרקה, בעל לחץ גבוה יותר ממנועי בנזין רגילים.

רווח קוויל?

לפי מאזדה, נוכל להגדיל את המומנט על פני בנזין רגיל (למשל מנוע דיזל, כלומר מ-10 ל-30%), ונפחית את הזיהום והצריכה בכ-15-20%.

מתי ?

לא מיד, הטכנולוגיה עדיין בפיתוח ואנחנו אמורים לראות אותה יוצאת לדרכים שלנו ב-2020.

מקביל למצב מרובה רמות?

לבסוף, אנו יכולים לצייר הקבלה למשטר השכבתי של מנועי בנזין מודרניים בהזרקה ישירה (למשל TSI, S מייצג שכבת), כלומר להפחית את כמות הדלק הנשלחת למנוע. ההבדל הוא שהמצב השכבתי אינו עוסק בעיקר בערבוב דלק עם אוויר בצילינדר, אלא בשמירה על הריכוז המרבי שלו בחלל קטן. למעשה, המטרה היא לא למלא את החדר בדיוק כדי להזריק פחות דלק. למרבה הצער, זה מייצר חלקיקים עדינים מאוד בכמויות גדולות, ומכאן הצורך להתקין מסנני חלקיקים על מנועי בנזין מודרניים.

כל התגובות והתגובות

דרנייר תגובה שפורסמה:

לואי הקטן (תאריך: 2021, 09:05:15)

מהנדסי מאזדה קיבלו את פרס טכנולוגיית המנוע Skyactiv ביפן.

אומנם הם הגדילו את יחס הדחיסה (לא נשמע)...אבל גם נגעו בצורת ראש הבוכנה...ושינו את היציאה לצילינדרים 3 ו-4 (מנסים להוציא את כל הגז השרוף שנותר בגלילים).

כובע מאזדה.

חבל שהם כל כך מפותחים בצרפת (סוחר אחד לכל מחלקה ועוד)

Я. 1 תגובה לתגובה זו:

• מנהל מנהל האתר (2021-09-08 11:36:53): תודה על המידע המועט והברור.

  עם זאת, אני לא רואה מהפכה במנוע החום הזה (שאין לה השפעה גדולה על היעילות).

(הפוסט שלך יהיה גלוי מתחת לתגובה לאחר האימות)

כתוב תגובה

האם אתה בעד ריסון מכוניות במהירות של 130 קמ"ש?