Technika

2018. március 14. szerda, 09:02

A Mazda Skyactiv-X benzinmotorja - Nagy nyomás

A Mazda még egyet csavarintott a régóta ismert, de összetettsége miatt nem terjedő kompresszió-gyújtásos (diesotto) benzinmotor-technikán: a 2,0 l-es Skyactiv-X akár 50% feletti hatásfokot is ígér, 2019-től sorozatgyártásban.

Az eleve rossz hatásfokú belső égésű motorok közül nem vitás, hogy energetikai és CO2-emissziós szempontból is a dízel a jobb, célszerűbb választás lenne az elektromos hajtás felé vezető úton, akár a hibridekben is. De túl nagy a kompressziója, ettől magas az égési csúcsnyomása és hőmérséklete, ami jót tesz ugyan a hatásfoknak (vagyis a fogyasztásnak), viszont elrontja az emissziót. Ezért is utálják mostanában sok helyen annyira. Égéstereiben a körülmények főleg a korom és a nitrogénoxidok keletkezésének kedveznek, és mivel a beszívott levegő bő 78%-ban nitrogén, a kipufogógáz nitrózus része csak kisebb sűrítéssel csökkenthető, amitől viszont megnő a fogyasztás. A dologra jó megoldás a ma már általános nitrogénredukciós katalizátor, de a nem látható koromkibocsátás (ami egyébként a közvetlen befecskendezéses benzineseknél is egyre nagyobb gond) a részecskeszűrővel sem tüntethető el teljesen. Az emisszió és a hatásfok szempontjából a benzinüzem és a kompresszió-gyújtás összehozása lenne a legkívánatosabb, néhány márka már több mint tíz éve kutatja ezt a területet (Mercedes, Ford, Opel, Hyundai), de úgy tűnik, az égésfolyamatok szabályozásának összetettsége miatt eddig mindenki meghátrált.

A félig dízel, félig benzines (Otto) működési elvű (innen a diesotto elnevezés) kísérleti szerkezetek kivétel nélkül nagy nyomású közvetlen befecskendezéssel mennek, de sűrítésük általában nem magasabb az átlagos szívó benzinmotorokénál. Égéstereikben nem gyújtógyertyák, hanem a kompresszió okozta hőmérsékletemelkedés gyújtja be a töltetet. A dízelekben a befecskendezés a sűrítéstől már felhevült levegőbe porlasztja az ott azonnal begyulladó gázolajat, így a töltet időzítésével szabályozható a gyújtás időpontja. A diesottókban nem így van: a dugattyúk eleve benzin-levegő keveréket sűrítenek, a sűrítési hőemelkedés „véletlenszerűen” indítja be az égést, egyszerre, a töltet több pontján is. Ez jót tesz a hatásfoknak és az emissziónak, de nagyon nehéz szabályozni. Időzíteni azért – ha nem is könnyen – lehet, a befecskendezés állítgatásával, örvénykeltő égésterekkel, trükkös szívócsővel, többlyukú befecskendező fúvókákkal és a benzin-levegő arány finom, számítógépes állítgatásával. Mindezekkel is csak szűk tartományban működőképes a benzines öngyújtás: hidegindításnál és nagy terheléskor minden diesotto-motorban hagyományos gyertyák gyújtanak, a motorirányítás pedig az egyes hengerek nyomás- és hőmérsékletviszonyai alapján dönt; ha nem megy a dízeles üzem, azonnal átáll szikragyújtásra. Néhányan a beszívott (vagy kompresszorral, turbóval az égésterekbe pumpált) levegő terhelés- és fordulatszámfüggő előmelegítésével is próbálják befolyásolni a működést, s léteznek a kipufogógáz-visszavezetés arányával szabályozó megoldások is. Valamennyi diesotto-motor közös jellemzője a szívó- és kipufogóoldalon is folyamatosan változó vezérlés, többségük a teljes működési tartományban szegénykeverékes üzemű, azaz benzin-levegő keverékük ritkább a szikragyújtású gépekben szokásos 1:14,7 körüli értéknél. Ennek fő oka, hogy így alacsonyan tartható az égés hőmérséklete, azaz eleve nincsenek nitrózus kipufogógáz-összetevők. A kibocsátott gázokban viszonylag magas a CO és az elégetlen szénhidrogének aránya, de ez egy egyszerű háromutas katalizátorral kezelhető.

A változó vezérlés állítóműve a szívóoldalon elektromechanikus, a kipufogón hidraulikus. A kipufogógáz-visszavezetés nagyarányú és hűtött

Mazda Skyactiv-X

A mazdás mérnökök csavarintottak egyet az egész alapelven: az eddigi kísérleti diesottók szűk kompresszió-gyújtásos üzemi tartományát – és így a jó hatásfokú, tiszta működést – kiszélesítendő a gyertyákat is használják az égésfolyamatokban (innen a motor, gyári kódneve az SPCCI: Spark Controlled Compression Ignition, azaz Szikraszabályozású Kompressziógyújtás), nagyon trükkösen. A Skyactiv-X fantázianevű motor 2,0 l-es, és ma még csak annyit tudni róla, hogy 190 LE körül teljesít (280 Nm). Befecskendezése nagynyomású és közvetlen, változó benzin-levegő keverési aránya pedig általában annyira szegény, hogy a keverékét szikrával be sem lehet gyújtani. Az égésterekbe áramló friss levegőt a szívócső csappantyúi teszik gyorsan örvénylővé, ebbe a levegőbe érkezik meg a benzinpermet, már a szívóütemben, azaz amikor a dugattyú még lefelé mozog. Fölfelé jövet, a sűrítés végén jön egy újabb benzinadag, de csak nagyon kevés, és az is közvetlenül a gyújtógyertya közelébe. Miután a szikra ezt begyújtja, az égés nyomáshulláma lefelé terjed (vagyis szembemegy a még mindig felfelé jövő dugattyúval), és a lökés (nem az égés) begyújtja az áramló töltet benzintartalmát is. A Mazda a szikra és a befecskendezés folyamatos állítgatásával, valamint a keverési arány finom módosítgatásával is szabályozza a nyomáshullám lefutását, azaz valójában (a mechanikai jellemzők módosítása nélkül) a motor kompresszióját. Így a kompressziós működés a korábbiaknál sokkal szélesebb működési tartományban fenntartható, ráadásul nagyobb teljesítményigények mellett is. Ebben segít a mindössze 0,5 bar csúcsnyomású, szíjhajtású kompresszor: fő feladata nem a teljesítmény növelése, hanem folyamatos levegőszállítással a szegénykeverékes üzem és vele a kompresszió-gyújtásos működés fenntartása magasabb fordulaton és nagyobb terhelésnél is. Alacsony fordulatszámon egy elektromos kuplung leválasztja a hajtásról, így elkerülhető a keverék (túl sok levegő miatti) túlszegényedése.

Az új (csupa könnyűfém szerkezetű) motorokat a tervek szerint 2019-től már sorozatban gyártja a Mazda

A Skyactiv-X nagyarányú hűtött kipufogógáz-visszavezetése is az égési hőmérsékleteket csökkenti, változó vezérlése – akárcsak a Mazda mai szívó benzineseiben – a szívó oldalon elektromechanikus, a kipufogón elektrohidraulikus szabályozású. A Skyativ-X működés közben mindig minimális szelepösszenyitásokkal operál, a kompresszor segítsége nélkül Atkinson-, feltöltős üzemben pedig a Miller-ciklus szerint dolgozik, és csak nagyon ritkán kapcsol át valódi szikragyújtásra (de olyankor is szegénykeverékes marad). Az új motor gyártása állítólag csak kicsivel drágább a Mazda mai benzineséinél, miközben egyes üzemállapotokban hatásfoka a 60%-ot is megközelítheti! Meglátjuk majd 2019-ben…

SZG

Comments

comments

Címkék: , ,
nyomtatóbarát verzió

Hozzászólások

Comments

comments

Powered by Facebook Comments

Eseménynaptár

Friss anyagok

Szeretne egy Suzukit? Tőlünk megkaphatja!

Válaszoljon kérdéseinkre és két Suzuki Jimny közül Öné lehet...

Új Iveco Daily

Új motor és vezetéstámogató rendszer hét funkcióval

Autobest 2020 – itt vannak a döntősök!

Az Autobest 31 tagú összeurópai zsűrije a Frankfurti Autószalonon...

Csillapítás, okosan!

Bánjunk úgy a lengéscsillapítóval, mint a hímes tojással!

Renault Master Red Edition

A 9 év után megújult kishaszongépjármű hatféle duplaturbós motorral...

A honlap további használatához a sütik használatát el kell fogadni. További információ

A süti beállítások ennél a honlapnál engedélyezett a legjobb felhasználói élmény érdekében. Amennyiben a beállítás változtatása nélkül kerül sor a honlap használatára, vagy az "Elfogadás" gombra történik kattintás, azzal a felhasználó elfogadja a sütik használatát.

Bezárás