Методът на Mazda: X = R × G × D

20 снимки

На 1 февруари 2024 година Mazda обяви че създава RE Development Group като специален отдел на развойния център за системи за задвижване Powertrain Technology Development. Отделът ще има грижа да ускори разработването на роторни двигатели, които ще бъдат адаптирани към предизвикателствата на нашето съвремие. На практика обаче в голяма степен създаденото от Mazda през последните години се основава на познанието, постигнато благодарение на роторния двигател. За хората, историята и това как горивните процеси са реализирани в двигателите Skyactiv R и Skyactiv X на Mazda можете да прочетете на следващите редове.

В поредица свързана с горивните процеси няма как да не споменем творенията на Mazda в областта на двигателите, наречени Skyactiv. Те заслужават особено внимание и са път към познанието, независимо дали към името се добавя буквата G, D, X или R. Блуждаенето из дебрите на предизвикателствата в горивните процеси при своенравните роторни машини осигури на инженерите от Mazda огромен опит в тази насока и бе основата на всичко създадено от тях през последните години. Но за да създадеш всичко това, трябва и да си малко луд.

Да мислиш извън рамките 

От Mazda обичат девизите „Небето е лимитът“ и „Ние имаме топло сърце“ и често правят неща, които изглеждат невъзможни. През миналата година, едно десетилетие след спирането на RX-8, роторният мотор на Mazda се завърна. С определени условности, като двигател задвижващ генератор в ролята на Рange Extender, но пък покриващ стандарта за емисии Euro 6d. А в същността на създаването на новия изследователски център има нотка на поклон към духа на историята и родения преди 60 години първи изследователския център по роторни двигатели на Mazda.

Всъщност, по този начин новият роторен двигател се събра с побратими като бензиновия двигател с атмосферно пълнене и висока степен на сгъстяване, агрегатът с хомогенно смесообразуване и запалване инициирано от свещ SPCCI и дизеловия мотор с частично предварително смесообразуване DCPCI.

Пословичната скромност на хората от японската компания понякога водят до дефицит от истинска информация относно същността на създаденото от тях. А то може да бъде доста ценно. Подобно нещо можем да открием в заявката към американското патентно ведомство, заведена под номер 0381190 A1 и наречена скромно „Контролен апарат за електрически автомобил“. Патентът от 1 декември 2022 г. почти съвпада с представянето на хибридната технология на Mazda MX-30 e-Skyactiv R-EV. Именно в него може да се открие как по удивителен начин от компанията са успели да постигнат това невероятно за ванкелов двигател ниво на емисии и как включването му в хибридна система като агрегат, задвижващ генератор, не само му помага да работи в ефективни режими, но и как електрическата машина е използвана, за да променя активно фазите на работата му. Нека обаче караме подред.

Всичко започва през 60-те години

В Mazda се движат по свой собствен екзистенциален път, когато става дума за разбирането за автомобила и вярват, че всичко е само въпрос на време, вяра и упоритост. Ако се поровим малко повече в историята на еволюцията на ванкеловия двигател при Mazda, ще открием невероятни неща. Тази машина е основа на множество новаторски решения и експерименти включително двуструен турбокопресор, турбокомпресор с променлива геометрия и каскадно пълнене при бензинов двигател, с което по-известен става Porsche. Всички проблеми на горивните процеси във ванкеловия двигател дават изключително богат опит в контрола на горивните процеси, които пък са база за всичко, което напоследък създава Mazda под формата технологиите Skyactiv, включително новия Skyactiv X и предишното и новото поколение Skyactiv D. Ето за какво става дума.

Преди 60 години, през април 1963 година, Mazda създава свой собствен изследователски отдел по роторни мотори, който има за цел да развие целия процес свързан с конструирането и подготвянето за серийно производство на ванкелови агрегати. Първият проблем, с който инженерите трябва да се справят, е склонността към образуване на дълбоки напречни канали върху статора в резултат от естествените честоти на вибрация на уплътнителните пластини, както и повишеният разход на масло. След множество опити, те заедно с Nippon Piston Ring и Nippon Oil Seal, създават изцяло нова концепция за конструиране и производство на уплътнителни пластини.

Но те са само част от проблемите. В началото на 60-те години, по време на първоначалните фази на разработка, Mazda създава различни проекти за роторни двигатели преди да се спре на най-подходящата от гледна точка на съчетание от балансирана работа и себестойност решение с два ротора. Двуроторният двигател има вибрации близки до тези на редови шестцилиндров бутален двигател (въпреки въртеливото движение, при еднороторния все още са налице колебания поради факта, че има само един работен такт на оборот на вала). След множество тестове се ражда и първият сериен двуроторен мотор на Mazda под името L10A, който от 1967 година започва да се монтира на Cosmo Sport. Машината е с работен обем от 2 х 491 см3 и има новоразработени уплътнителни пластини, изработени от изключително здравия пирографит и синтерован алуминий, които са със значително намалено износване. Те са и първият същински пробив на Mazda по отношение на надеждността на ванкеловия двигател. Компанията започва монтажа на мотора и в други модели на компанията, и точно когато хоризонтът пред роторния двигател започва да изгледа по-чист, през 1970 години той се сблъсква с нови предизвикателства. Американското правителство започва въвеждането на нормите свързани с т.нар. „Мъски акт“, според който автомобилите значително трябва да намалят нивото си на замърсяване в отработилите газове. Поради спецификите на работа, като по-големия топлообмен на камерата, ванкеловият двигател генерира по-малко азотни окиси, но променливата сърповидна форма води до образуване на повече въглеводороди от конвенционалния бутален мотор. Затова от Mazda интегрират в изпускателните системи на машините си първоначално устройство наречено термореактор, а по-късно, когато катализаторът става достатъчно съвършен, то е заменено именно с такъв.

Да живее ванкеловият мотор!

Именно в това разделно време компанията за първи път има шанса да демонстрира духа, който ще стане характерен за нейния облик – когато настъпва първата петролна криза през 1973 година и изискванията към емисиите се съчетават с изисквания и към разход на гориво, повечето компании напълно изоставят плановете си за развитие на ванкеловия двигател. Вместо да поемат по този консервативен път, отговорните фактори от Mazda поставят началото на така наречения Projеct Phoenix, в основата на който стои целта от намаляване с 20 процента на разхода на гориво на ванкеловия мотор още през първата следваща година от развойната работа и с още 40 процента през следващите. За целта инженерите трябва да се върнат на чертожните маси и фундаментално да преразгледат работата на двигателя с вътрешно горене и този на роторния двигател в частност, прецизирайки всичко – от горивните процеси до карбураторите. След поредица от детайлни промени и с въвеждането на топлобоменник (още едно иновативно решение) на изпускателната система, намалението вече достига 40 процента. Израз на фундаменталните промени, постигнати в тези години благодарение на проекта „Феникс“, е спортната (Savanna) RX-7, представена през 1978 година. Като част от усъвършенстването на използваните технологични решения са въведени високоенергийна запалителна система, а впоследствие и процес на работа с бедни смеси с предкамера. Към това се добавят всмукателни тръбопроводи с променлив контур за двигателя 12А (2 х 573 см3), които са особено ценни за подобен двигател, пълнещ се по подобие на двутактовите двигатели чрез всмукателни отвори, а не с клапани. През 1983 година версията на вероятно най-култовият роторен двигател 13B с атмосферно пълнене се сдобива с развитие на всмукателната система с променливи контури наречено Dynamic Supercharging, използващо ефектите от образуване на поредици от вълни с високо и ниско налягане пред всеки всмукателен отвор за създаване на ефект на подобрено пълнене. Благодарение на тази система, версията на 13B с шест всмукателни отвора, отваряни в зависимост от натоварването и оборотите, както и два инжектора, става значително по-ефективен.

Роторните турбо мотори 

Година по-рано, през 1982-ра, Mazda представя и своя Cosmo RE Turbo, с който компанията отново става първопроходец в дадена област. Това е първият автомобил, задвижван от роторен двигател оборудван с турбопълнене. Този тип машина и турбокомпресорът се оказват създадени един за друг. Рязкото отваряне на изпускателния отвор създава мощна вълна на газовете с висока кинетична енергия насочена към турбокомпресора, с което изключително се подобрява ефективността му. При това то компенсира по-ниския въртящ момент спрямо конвенционалните бутални двигатели заради кинематиката на мотора и по-малкият „лост“ на ексцентриковия вал спрямо този на коляновия. Но дори и това не достатъчно на инженерите от Mazda. За още по-добра работа на съчетанието от двигател и турбина те създават два типа системи за двуструйно пълнене. Технологията, която още по това време Mazda нарича Twin Scroll Turbo и се използва във версията 13B, задвижваща второто поколение на RX-7, е опростена разновидност на VNT турбокомпресор, която вместо насочващи газовете лопатки използва два отделни канала, по които те се отправят към турбината. При по-ниски оборотни режими единият канал се затваря с клапа, а движението на газовете само в другия им осигурява по-висока скорост и среща с турбината в нейната периферна част. При високи обороти и натоварване газовете преминават и по двата канала и удрят турбинното колело по цялата дължина на лопатките. Като част от развитието на 13B през 1989 година Twin Scroll Turbo е заменена със системата Independent Twin Scroll Turbo, работеща на класическия принцип за отделяне в различни канали на взаимно гасящите се пулсации на газовете от отделните горивни камери, както при съвременните двуструйни турбокомпресори.

Още от 1983 година компанията вече използва система за впръскване на горивото, заменяща карбуратора, като за целта се монтират два инжектора на ротор. При по-късните версии на двуроторният 13B-REW и трироторният 20B-REW инжекторите са различни като при по-малко натоварване и обороти се използва такъв с по-малък капацитет, но по-фино разпрашаване.

След почти три десетилетия борба с тъмните сили на роторния двигател, в която Mazda отдавна е поела ролята на единствен актьор в този моноспектакъл, е създаден и най-мощният сериен роторен двигател. По това време Mazda вече е въвела името Eunos за част от най-престижните си модели, а Eunos Cosmo се задвижва от трироторния 20B-REW, чийто баланс на работа почти достига нивото на V12 двигател. Оказва се обаче, че конструирането и производството на трироторен мотор е доста сложен процес – това не е просто „наслагване“ на ротори и изисква специфични технологични решения. Помощ за разработката идва и от спортния отдел, чийто модели участват в различни състезания, голяма част от които маратонски, имащи за цел определяне на границите на надеждността на роторните двигатели. Като част от тях през 1991 година състезателната 787B успява да спечели 24-те часа на Льо Ман. Но това е една друга митична история.

Версията на 20B-REW с мощност от 280 к.с. има 410 Нм въртящ момент при едва 3000 об./мин (много ниски предвид спецификите на мотора – при тях буталото се върти с едва 1000 об./мин). В поредния етап на еволюцията на двата агрегата както 13B-REW, така и 20B-REW се сдобиват със система за каскадно пълнене с малък и голям турбокомпресор (Hitachi HT15). До този момент единствено Porsche със свърхскъпия си 959 е използвала подобно нещо в бензинов двигател. През следващите години и 13B ще бъдe значително усъвършенстван, най-вече по отношение на електронното управление – с по-добри инжектори, дигитален контрол на процесите, детонационни датчици, система за прецизен контрол на смазването на различните детайли (който сам по себе е огромен труд в областта на трибологията) с измерване на температурата на уплътнителните пластини като пряка връзка с триенето, водещ до значително намаляване на разхода на масло, и т.н.

Генезисът достига до Renesis…

През деветдесетте години обаче Mazda търси начин за създаване на още по-ефективен роторен двигател. Въпреки огромната еволюция на 13B с всички гореспоменати промени и допълнителни агрегати, от компанията решават отново да се върнат към атмосферното пълнене, но да променят някои фундаментални елементи от управлението и цялостната геометрия на роторната машина. Така през 1995 година на изложението в Токио за първи път се появява двигателят MSP-RE, задвижващ концептуалния модел RX-01. След няколко студийни версии те ще еволюират съответно до Renesis и RX-8.

Основаната промяна при Renesis (с вътрешнофирмено име 13B MSP) спрямо предшествениците е поставянето на всмукателните и изпускателните отвори в страничната част на статора. Главното предимство на това решение е елиминиране на припокриването на фазите на отваряне на всмукателните и изпускателните тръбопроводи. По-свободното им разполагане позволява и оформяне на по-големи отвори, в резултат от това по-добро пълнене и позиционирането им, така че да се удължи фазата на работния такт и да се подобри ефективността на мотора. Страничната позиция позволява и по-спокойно проектиране на контурите на всмукателните и изпускателните тръбопроводи. Двуроторният двигател се изработва в два варианта, съответно с общо четири и общо шест всмукателни отвора (с различна мощност), всеки от които със сложна система от променливи контури за оптимизиране на пълненето с вълнови ефекти в различните оборотни диапазони. По-мощният (250 к.с.) постига параметрите си благодарение на възможността за оптимално пълнене и при по-високи обороти от по-слабата 215/232 к.с. в зависимост от пазара, за който е насочена, макар че въртящият момент и при двата е близък и в диапазона 216-222 Нм.

Представеният официално през 2003 година RX-8 се задвижва от новия Renesis, който разполага и с дигитална система за управление с електронна дроселова клапа. Renesis постига максималната си мощност при цели 8500 об./мин (при атмосферната версия на предшественика 13B-REW те са 6500) в немалка степен и благодарение на олекотения ротор и тройката инжектори на ротор – по един с 12 и два с 4 отвора. Напълно нови са и на уплътнителните и маслосъбиращи елементи с изцяло различна конструкция. Последните в много по-малка степен допускат преминаване на газове от един сектор в друг, което заедно със страничните отвори не позволява преминаването им в изпускателната система. Вместо това те остават в горивните камери като химически и топлинен буфер при следващите процеси. При това проектирането на този сложен от гледна точка на процесите двигател е едната страна на медала. Mazda създава изцяло нови производствени процеси, машини, съоръжения и поточни линии, за да го произвежда. Уникален е моделът RX-8 Hydrogen RE задвижван от водород, който е предшестван и от версии на предишните мотори, захранвани с това гориво. Въпросът е в това, че най-големият проблем при контрола на работата с водород е ниската му енергия на самовъзпламеняване (въпреки високата температура на самовъзпламеняване и респективно високото октаново число – над 130). Това означава, че по време на процеса на сгъстяване сместа от водород и кислород може лесно да се самовъзпламени от локално прегрети места. Инженерите от BMW често се сблъскваха с тези проблеми при създаването на своите прототипи със захранвани с водород двигатели с вътрешно горене. При ванкеловият двигател обаче всмукването става в сравнително хладна част на двигателя и практически тези рискове се елиминират.

През 2012 година след девет години и 192 094 произведени броя окончателно е прекратено производството на RX-8 без да се обявява наследник. С него на този етап е сложен краят и на ерата „роторен двигател“ и за Mazda продължила 50 години. Въпреки огромните усилия на инженерите от Mazda, фундаменталните проблеми на ванкеловия двигател, водещи в края на краищата до висок разход и емисии, водят до постепенното намаляване на и без това ниските му продажби. Макар и невероятно иновативна компания, Mazda е относително малък производител на фона на гиганти като Toyota, Renault-Nissan-Mitsubishi, Hyundai-Kia, PSA-Opel и прочее. Дори теоретично да има технологичен потенциал да създаде ванкелов двигател, постигащ изискваните съвременни нива на емисии при директно задвижване без хибридна система, Mazda няма как да отдели подобни ресурси и да ги абсорбира в производството. Успешното проектиране на HCCI мотор обаче в голяма степен се дължи на развитието на ванкеловия мотор. Ако това е била неговата мисия за Mazda, значи всичко си е заслужавало. Роторният мотор не донесе големи финансови ползи за Mazda, но в голяма степен и помогна да бъде това което е…

Rotary Reborn

И тук идва голямото но...Защото, ако все пак бъдат взети предвид съвременните възможности за проектиране, електрониката, системите за впръскване и материалите и наличието на хибридни системи, може да се окаже, че роторният двигател може и да бъде възроден. Да, както обикновено, от Mazda решават да експериментират след вече натрупания опит при разработването на сложния горивен процес на Skyactiv X. Така се ражда двигателят 8C, използван от Mazda MX-30. Новият агрегат вече използва директно впръскване с високо налягане, което е новост за този тип машини. Това се оказва изключително полезно, защото позволява много по-добро разпрашаване и смесване на горивото с въздуха и значително подобрява хомогенността на сместа. Решенията с впръскване във всмукателните колектори водеха до образуване на по-богати зони в периферията на сърповидната и изменяща конфигурацията си камера. Връщането на отработили газове пък играе ролята не само на средство за редукция на азотните окиси, но и на компенсация за увеличените загуби на топлина заради големите площи на камерата. Страничните корпуси на двигателя вече са от алуминий, върху който с процес на плазмено инжектиране е нанесено керамично покритие. Това също помага за намаляване на загубите на топлина. Увеличена е дебелината на уплътнителните пръстени, с което се намалява утечката на газове и разходът на масло.

Принципно ванкеловият двигател е по-малко податлив към детонации заради увеличаващия площта си факелен фронт, при което се намаляват температурата и налягането, респективно склонността към образуване на прекиси и хидропрекиси и последващите детонационни явления. Едно от най-съществените решения свързани с ефективността е начинът, по който електрическата машина се използва за постигане на по-ефективно пълнене. Въпросът е в това, че докато при конвенционалните бутални двигатели фазите и ходът на клапаните могат да се управляват, като например при по-високи оборотни режими се осигурява по-продължително време за отваряне, при ванкеловите двигатели всмукването на въздух и процеса на изпускане на газовете са фиксирани от така нареченото време-сечение – процесите се определят, когато въртящият се ротор отваря с периферията си всеки от отворите. Логично е при по-високи оборотни режими времето за зареждане с пресен въздух и отделянето на газове да става по-кратко и това да влияе на ефективността на работата на двигателя.

Патентът на Mazda всъщност е фокусиран върху това как с помощта на електрическа машина може да се повлияе на този процес. Ако двигателят се настрои да работи оптимално при определени средни оборотни режими и в хода на движението на ротора, в рамките на периода, в който той отваря и затваря всмукателния канал и в зависимост от това дали той работи в по-високи или по-ниски от оптималните обороти, може да се приложи отрицателен въртящ момент (съпротивление) или положителен въртящ момент (тяга) от електрическа машина. Така роторът ще ускори движението си когато отваря всмукателния канал, ако се движи с по-ниски обороти или ще го забави, ако се движи с по-високи. Това би довело до неравномерно, но оптимизиращо пълненето движение. Подобни флуктуации не биха се усещали и в автомобила в случай, че няма пряка механична връзка между двигателя и колелата. Компановката изисква по-сложни софтуерни решения, но на фона на контрола на горивния процес при двигателя със самовъзпламеняване SPCCI или на новия дизелов двигател DCPCI, той не е проблем за инженерите на Mazda.

Специално при MX-30 не се използва отделна електрическа машина – в тази роля се включва самият генератор. Двигателят от своя страна е настроен да бъде най-ефективен в оборотите на максималната си мощност. Така електрическата машина трябва само да ограничава съпротивлението си, респективно генерираното електричество във времето, когато роторът преминава покрай отвора за да може той да се ускори. Все едно за миг двигателят да вдигне оборотите и отново да ги върне. Примерът с това да натиснете за кратко съединителя докато се движите и двигателят повиши оборотите си е много подходящ за случая. За да бъде ефективен и екологичен обаче, ексцентриковият вал (играещ ролята на колянов в роторния мотор) достига максимално 4500 об./мин, (където постига максималната си мощност), за които е оптимално настроен, както споменахме по-горе. Това не са толкова високи обороти за един ванкелов мотор – поради естеството на предаване на въртящия момент и взаимодействието на ротора с ексцентриковия механикъм, въпросният ротор се върти със значително по-ниски обороти – в случая около 1500 об./мин. Изводът от всичко това може да бъде изречен само с една дума: Mazda.

Единственият сериен HCCI мотор

Разработването на актуалния Skyactiv X представен преди няколко години се движи паралелно с описаната система, а за основа са послужили доказали се машини под формата на бензиновите Skyactiv G и предишния 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 хипотезата, коефициентът на полезно действие на Skyactiv X надвишава този на много от модерните бензинови агрегати като машините на Toyota с КПД от над 40 процента, работещи по цикъл на Аткинсън (благодарение на хибридната система). От Мazda обаче 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 се намаляват значително, а средният коефициент на полезно действие се запазва на високо ниво. 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 смесоообразуване и самовъзпламеняване в много широк диапазон от обороти и натоварване. На практика той съчетава процеси използвани не само от дизеловия и от бензиновия двигатели, но 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 тях, където процесът протича изцяло с факелен фронт, при този на Mazda се осъществява самовъзпламеняване на бедната смес с помощта на запалителната свещ.

Какво се случва в Skyactiv X? Всички експериментални двигатели, функциониращи на базата на режима HCCI създавани досега, се основават на много сложен контрол на самовъзпламеняване (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 двигателя. 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 на тази на самовъзпламеняване на повечето фракции в бензина при средно октаново число от 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 - 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 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 необходимостта от по-големи порции гориво…

Всичко става по-бързо

Патентът на Mazda SPCCI е описан на 44 страници и в него е обяснено 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 – такъв с основно бедна смес, основно нормална смес и 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 които 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 увеличаване на мощността, той има принос за добрите динамични качества на машината. В патента е споменато също, че машината може да бъде оборудвана 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 реагиращият 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 – дори и при много ниски обороти Mazda3 Skyactiv X се движи безпроблемно на шеста предавка. Какво се случва на практика и как всичко това се използва в дизелов двигател ще ви разкажем в следващия материал.

• Tweet
• Pin it
• Share