هذا يبدو وكأنه مازدا 3 ، لكنه في الواقع مليون دولار نموذج أولي للهيكل الجديد لشركة Skyactiv محرك Skyactiv-X الجديد. مازدا
يشرح مهندس مازدا Jay Chen كيف يسيطر Spark Controlled ضغط يعمل الاشتعال ولماذا هذا الاختراق. جوناثان جيتلين
محرك Skyactiv-X. جوناثان جيتلين
Skyactiv-X من زاوية أخرى. جوناثان جيتلين
وأكثر واحد من الحظ. جوناثان جيتلين
Contents
قراءة متعمقة
مازدا تقول إنها حققت طفرة طال انتظارها في المحرك technologyIRVINE ، كاليفورنيا – على الرغم من الشائعات على العكس ، فإن محرك الاحتراق الداخلي هو أبعد ما يكون عن القتلى. في الآونة الأخيرة رأينا العديد من التطورات التكنولوجية التي من شأنها أن تعزز بشكل كبير كفاءة المحركات التي تعمل بالبنزين. واحد من هؤلاء ، أولا ذكرت مرة أخرى في أغسطس 2017 ، هو انفراج مازدا مع ضغط الاشتعال. On Tuesday, مازدا invited us to its R&Dمنشأة في ولاية كاليفورنيا لمعرفة المزيد عن هذا ذكي جديد محرك Skyactiv-X ، ولكن الأهم من ذلك أننا وصلنا بالفعل إلى قيادته على الطريق.
ما هو خاص جدا حول هذا المحرك بعد ذلك؟
Enlargeمازدا
الفكرة وراء Skyactiv-X هي أن تكون قادرًا على تشغيل المحرك العجاف خليط الوقود والهواء (المعروف باسم λ) ممكن. لأن جدا الاحتراق العجاف أكثر برودة من تفاعل العناصر المتكافئة (حيث λ = 1 وهناك ما يكفي من الهواء لحرق كل جزيء بالكامل الوقود ولكن ليس أكثر) ، يضيع طاقة أقل كحرارة. ما هو أكثر من ذلك ، و غازات العادم تحتوي على عدد أقل من أكاسيد النيتروجين سيئة ، وغير المستخدمة يحصل وضع الهواء في العمل. تمتص حرارة الاحتراق ثم يوسع ويدفع لأسفل على المكبس. والنتيجة أنظف ، محرك أكثر كفاءة ، وأكثر قوة. و Skyactiv-X يستخدم مزيج هزيل للغاية: ما يصل إلى 2.5.
هذا يبدو وكأنه الكأس المقدسة السيارات ، لذلك قد تكون أتساءل لماذا الجميع لا يفعل ذلك. كما هو الحال في كثير من الأحيان ، فإن العالم الحقيقي ليس بهذه البساطة. المشكلة مع العجاف جدا مخاليط الهواء / الوقود هي أن احتراقها ليس خاصًا مستقرة. لأن جزيئات الوقود أقل تركيزًا بكثير ، من السهل أن يتلاشى حدث الاحتراق. ال الحل ، إذن ، هو ضغط الأشياء إلى حد أكبر بكثير من المعتاد. وإذا قمت بضغط الوقود والهواء بشكل كافي ، يحدث شيء رائع: إنه يشعل دون الحاجة إلى شرارة.
قراءة متعمقة
الطريق إلى الأمام: كيف سنصل إلى 54.5 ميلا في الغالون بحلول عام 2025 ويعرف هذا باسم متجانسة تهمة ضغط الاشتعال ، أو HCCI ، وهي فكرة أن كايل غطت Niemeyer في العمق بالنسبة لنا مرة أخرى في عام 2012. HCCI لديه بعض الآخر المزايا أيضا. علاوة على حرق برودة ومع أقل الملوثات ، حدث الاحتراق يحدث بشكل أسرع ، مع ارتفاع ذروة الضغط ، حتى تحصل على مزيد من العمل من نفس الطاقة. كل هذا يبدو رائعا ، لذلك ربما تسأل نفسك لماذا كل محرك البنزين على الطريق لا يستخدم فقط HCCI.
لسوء الحظ ، كانت واحدة من تلك الأفكار التي عملت في مختبر ولكن لا يمكن أبدا أن تترجم إلى محرك إنتاج. كانت أكبر مشكلة دائما السيطرة بالضبط عندما خلال حدث اشتعال ضغط دورة المحرك ، وهو ما أنت عليه تريد أقرب ما يكون إلى مركز الموتى ممكن.
HCCI ، ولكن مع المكونات شرارة؟
كان التقدم الذي حققته مازدا في إدراك أن شمعات الإشعال يمكن لا يزال لديك دور. لقد تم تصميم محرك Skyactiv-X ليحتوي على نسبة انضغاط عالية جدًا – 16: 1 في الواقع – واستخدام نسبة ضئيلة جدًا الهواء: نسبة الوقود ، ولكن كلاهما أقل بقليل من العتبة اللازمة ل HCCI أن يحدث. بدلا من ذلك ، يستخدم محرك مازدا شرارة ل الحصول على الحزب بدأ. كرة النار الناتجة ثم يضيف المزيد من الحرارة والضغط على غرفة الاحتراق ، وفويلا! Compressionتم تشغيل الإشعال. مازدا تدعو هذه شرارة تسيطر عليها اشتعال الضغط ، أو SPCCI.
مازدا
مازدا
مازدا
مازدا
مازدا
Mazda
Mazda
Mazda
Mazda
Mazda
Mazda
Mazda
Mazda
من الواضح أن هذا لم يكن بلا تحديات. الوقود: مزيج الهواء يحتاج إلى أن يكون أكثر ثراءً قليلاً بالقرب من الشرارة حتى يشعله تريد أن تكون في جميع أنحاء الاسطوانة. هذه الحاجة أن تكون مناطق متميزة لتجنب λ الهبوط إلى 2 أو أدناه (والتي لن يخضع لضغط الاشتعال). وهذا يتحقق عن طريق الدوران الهواء داخل الاسطوانة وتوليد تأثير دوامة ، حيث مركز الهدوء لديه ما يكفي من منخفض لإشعال شرارة ، محاطة من قبل منطقة عالية والتي تخضع ثم اشتعال الضغط.
كان التحدي التالي في مازدا هو منع ما قبل الاشتعال ، أو الضرب. ارتفاع نسب الضغط تزيد من احتمال الضرب ، والتي هو السبب في أن محركات نسبة الضغط الأعلى تتطلب عادة المزيد أيضًا وقود عالي الأوكتان غالي الثمن ومقاوم للتآكل. الآن، تقنيًا ، يتم اشتعال الضغط ، لكن إذا حدث من قبل تريده – في أعلى مركز ميت – يمكن أن تحدث أشياء سيئة ، لأن سيؤدي حدث الاحتراق إلى الضغط على المكبس كما هو الصعود على ضغط السكتة الدماغية.
كان الحل هنا هو استخدام وقت أقل لتسخين الوقود: مزيج الهواء. هناك حقنة مبدئية صغيرة من الوقود في البداية ، ثم الجزء الأكبر يتم إدخال الوقود في الاسطوانة في اقرب وقت ممكن خلال ضغط السكتة الدماغية. ويتم ذلك باستخدام فتحة متعددة عن طريق الحقن لزيادة الانحلال وخلط الوقود والهواء.
إذا لم يكن كل هذا كافيًا ، فهناك مشكلة إضافية تتمثل في الحفاظ عليها مسار ضغط الاشتعال. في الماضي ، كان هذا واحدا من أصعب المشاكل لمحركات HCCI لحلها. من الناحية المثالية تريد يحدث الاحتراق في نفس النقطة في دورة المحرك لكل منهما الوقت – حوالي أربع درجات بعد أعلى مركز ميت. ولكن كما المحيطة تتغير الظروف – يوم بارد في دنفر مقابل يوم حار في هيوستن – الوقت اللازم للوصول إلى كرة النار بدرجة كافية الضغط يتغير أيضا. لذلك يجب أن يكون المحرك قادراً على التغيير شرارة توقيت للحفاظ على ذروة الضغط في المكان الصحيح.
يقوم Skyactiv-X بهذا عن طريق مراقبة الضغط في كل منهما بنشاط اسطوانة ، لذلك يعرف أثر ارتفاع الضغط من كل احتراق حدث. إذا انحرفت ، يتم ضبط توقيت الشرارة للتعويض. أوضح جاي تشن ، أحد مهندسي توليد القوة في مازدا ، ذلك كان شيئا كانت الشركة قد فكرت فيه لفترة من الوقت ، لكنه كان لقد تم تحقيق ذلك في الآونة الأخيرة بفضل التحكم في المحرك معالجات سريعة بما يكفي للسيطرة على الأشياء حدث من قبل الحدث.
يحتوي Skyactiv-X على بعض الميزات الأخرى التي تميزه عن مازدا عائلة محرك Skyactiv-G الحالية. لديها ارتفاع الضغط نظام وقود الحقن المباشر لتعزيز الانحلال الذي يعمل في مكان ما بين نظام الحقن المباشر للبنزين و نظام DI الديزل ، على الرغم من أنني لم أتمكن من الحصول على وقود معين الرقم الضغط. هناك أجهزة استشعار الضغط في الاسطوانة ، والتي هي ضروري لتغذية أدمغة المحرك الرقمية البيانات التي يحتاجها توقيت التحكم. هناك شحان منخفضة الجذور من نوع أنواع — مازدا تصف هذا العرض بتزويد الهواء عالي الاستجابة ، حيث أن مهمتها ليست كذلك لإضافة الطاقة ، وأنها تسهم فقط حقا تحت الأحمال العالية. هناك أيضا مبرد هواء إلى هواء ، غاز العادم مبرد معاد تدويره (EGR) يساعد على منع الاحتراق المبكر ، مشغلات توقيت الصمام الكهربائي المتغير (التي تستخدم محركات السائر) للحصول على توقيت أسرع للصمام ، وأخيراً ، بدء تشغيل هجين خفيف 48 فولت النظام.
صورة القائمة جوناثان غيتلين
