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

Vége a Beetle-nek

A Volkswagen a jövő év nyarán leállítja a kultikus...

Elektromos autót gyárt Katar

Japán fejlesztő cég közreműködésével elektromos autót készül gyártani 2023-tól...

Megjelent a Retro Mobil októberi száma

A Retro Mobil októberi számában beszámolunk a XI. Ikarus-Csepel-Rába-találkozóról,...

Alakváltó

Az Opel Grandland X és a Peugeot 3008 ikertestvére...

Megbírságolták a BMW-t

A BMW autógyárnak tízmillió euró büntetést kell fizetnie egyes...

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