HCCI, SPCCI ja kaikki mitä sinun tarvitsee tietää Mazdan Skyactiv-X-moottoreista

Tehokkuuden aikakaudella hybridi- ja sähköautot ovat tulevaisuutta. Polttomoottorit eivät kuitenkaan ole vielä sanoneet viimeistä sanaansa, ja niillä on vielä pitkä matka edessään. Viimeisimmät edistysaskeleet tekevät tämän selväksi, ja Mazda on yksi niistä merkeistä, jotka ovat panostaneet eniten tulevaisuuden moottoreiden kehittämiseen, ja pian näemme ne teillä Skyactiv-X-nimellä.

Mazda ja sen oikeudet ovat osuneet oikeaan, ja seuraavasta on tulossa vallankumouksellinen

Japanilaiset ovat pyrkineet ajamaan ajatusta, joka ei ole tosin uusi, mutta jonka he ovat onnistuneet toteuttamaan. Muut valmistajat, kuten Nissan ja General Motors, ovat jo harkinneet sellaisen bensiinimoottorin kehittämistä, jolla on dieselin hyötysuhde, mikä on helppo sanoa, mutta erittäin monimutkainen toteuttaa. Mutta Mazda on löytänyt oikean tien, ja kun otetaan huomioon, että he kieltäytyivät downsizingista – ja syystäkin – he ansaitsevat luottamuslauseen.

HCCI, diesel vai bensiini?

Kuten sanoimme, bensiiniä dieselin kulutukseen. Tämä on Skyactiv-X-teknologian mainoslause, mutta mitä se oikeastaan tarkoittaa? Ennen kuin tähän kysymykseen vastataan, on tarpeen tietää, mitkä ovat näiden kahden lohkon erityispiirteet, jotta voidaan ymmärtää niiden liiton monimutkaisuus.

Toisaalta meillä on bensiinimoottorit, jotka Nikolaus Otto kehitti alun perin vuonna 1876. Moottorin sylinteriin syötetään ilman ja bensiinin seos, joka räjähtää sytytystulpan tuottaman kipinän avulla. Tämä tarkoittaa, että se tarvitsee kipinän apua, jotta bensiini palaa. Bensiinimoottorin puristussuhde on tyypillisesti noin 10:1, parhaimmillaan 12:1.

Skyactiv-X-moottorin muoto on pitkälti samanlainen kuin minkä tahansa muun moottorin

Toisella puolella ovat dieselmoottorilohkot, jotka Rudolf Diesel suunnitteli vuonna 1883. Niiden tärkein vetovoimatekijä on niiden tarkempi palaminen, sillä toisin kuin bensiinimoottoreissa ei tarvita sytytystulppaa räjähdyksen aikaansaamiseksi. Tämä syntyy seoksen yksinkertaisella puristamisella sylinterissä, jolloin jokainen polttoainepisara hyödynnetään paremmin, mistä johtuu sen korkeampi puristussuhde, joka on jopa 22:1.

Nyt tähän mennessä ei ole ollut yhtään hyötyajoneuvoa, jossa on niin sanottu HCCI-moottori (Homogeneus Charge Compression Ignition). Nämä bensiinilohkot käyttävät toiminnassaan niin sanotusti puristusta ja yhdistävät näin kaksi maailmaa, joita ei teoriassa pitäisi yhdistää, ja tästä juontaa juurensa edellä mainittu iskulause bensiinimoottorin taloudellisuudesta ja dieselin taloudellisuudesta. Ilmeisesti niiden puristussuhde on jossain keskellä, noin 19:1.

HCCI-moottorin edut ja haitat

Tämässä maailmassa mikään ei ole täydellistä, ja HCCI-moottorit ovat tästä selkeä esimerkki. Lisäksi voidaan sanoa, että HCCI-moottoreilla on valtava etu mutta vielä suurempi haitta, minkä vuoksi ne eivät ole koskaan päässeet tuotantovaiheeseen. Mikä on se etu ja mikä on se haitta?

Hkcci-moottoreiden käyttöalue on toistaiseksi ollut liian rajallinen ollakseen kannattavia

Aloitetaanpa hyvistä puolista, tehokkuudesta. Kun polttoaine ruiskutetaan tasaisemmin ja tarkemmin, jokainen polttoainepisara hyödynnetään paremmin. Koska polttomoottori toimii korkeissa paineissa, palaminen tapahtuu alhaisemmissa lämpötiloissa, mikä auttaa huomattavasti tuottamaan vähemmän saastuttavia kaasuja ja päästöjä eli vähemmän hiilidioksidia ja vähemmän typen oksideja, jotka ovat suurkaupunkien nykyisten saasteidenvastaisten pöytäkirjojen tärkeimpiä aiheuttajia.

Kaasu- ja polttomoottoripolttomoottoreiden suurimpana haittapuolena ei ole mikään muukaan kuin niiden optimaalinen käyttöalue. Tämä vaihteluväli esiintyy korkeilla tai matalilla kierrosluvuilla ja pääasiassa suurella moottorin kuormituksella. Tämä tarkoittaa, että alhaisella ja korkealla kuormituksella HCCI-moottori menettää kaikki hyötynsä, mikä on tähän asti ollut korjauskelvotonta.

SPCCI-tekniikka apuun

Mazda on tullut apuun, ja sen mukana tulee SPCCI-tekniikka, Spark Controlled Compression Ignition, joka tarkoittaa kipinän ohjaamaa puristussytytystä. Tämä tarkoittaa sitä, että perinteiseen HCCI-moottoriin lisätään sytytystulppa, joka ei toimi jatkuvasti vaan ainoastaan aiemmin mainitsemissamme jaksoissa matalilla ja korkeilla työkuormilla. Tämä elektroninen ohjelma on japanilaisten patentoima, ja sen luvataan ratkaisevan ongelman ilman, että kuljettaja ja matkustajat ovat tietoisia siitä, milloin ja miten he siirtyvät yhdelle tai toiselle vyöhykkeelle.

Nyt luultavasti ajattelet, että jos se sisältää kipinän palamisessa, olemme tekemisissä perinteisen bensiinimoottorin kanssa, mutta ei. Mazda ei käytä kipinää palamisessa. Mazda ei käytä kipinää räjähdyksen laukaisijana, kuten Otto-syklissä, vaan painegeneraattorina, joka nopeuttaa prosessia ja homogenisoi palamisen myös silloin, kun käytetään laihaa polttoaineseosta, kuten dieseleissä, mikä puolestaan johtaa parempaan suorituskykyyn pienemmällä polttoaineen kulutuksella ja paljon puhtaampaan prosessiin.

Skyactiv-X -tekniikan edut

Kuten on jo käynyt selväksi, hyödyt ovat moninaiset ja erittäin hyvät. Hyviä uutisia vahvistavia virallisia tietoja ei vielä ole, mutta Mazda väittää, että Skyactiv-X-teknologia on 20-30 prosenttia tehokkaampi kuin sen nykyiset bensiinimoottorit, jotka ovat jo nyt varsin taloudellisia. Niin paljon, että Skyactiv-X:n odotetaan pystyvän saavuttamaan dieselpolttoaineen kulutuksen samalla teholla.

Emmekä voi unohtaa myöskään suorituskykyä. Tässäkin odotetaan huomattavaa parannusta. Pienestä bensiinimoottorista puuttuu aina yksi asia, nimittäin vääntömomentti. No, Skyactiv-X pystyy tuottamaan 10-30 % enemmän vääntöä kuin nykyiset bensiinimoottorit korkeamman puristussuhteensa ja tietysti aina korvaamattoman turboavun ansiosta.

Vertailu perinteisen ja Skyactiv-X-moottorin kulutuksesta. Keltainen vyöhyke on tehokkain osa

Kuinka kauan joudumme odottamaan Skyactiv-X-teknologiaa?

Vähemmän kuin luuletkaan. Tie ei ole ollut helppo, sillä siihen on kulunut yli viisi vuotta kehitystyötä ja miljardien eurojen investoinnit. Kuten Mazda on esittänyt välittömässä strategisessa suunnitelmassaan, Skyactiv-X-moottoreiden on määrä tulla markkinoille vuonna 2019. Ensimmäinen teknologiaa käyttävä auto on vuoden 2019 Mazda3, jonka olemme jo nähneet tietyissä kehitysvaiheen vaiheissa.

Muutkin japanilaisvalmistajan malliston osat hyötyvät tällaisesta mekaanisesta läpimurrosta, mukaan lukien SUV-mallisto ja rakastettu Mazda MX-5. Tulevaisuus on vielä määrittelemättä, mutta monet äänet ovat alkaneet julistaa pyörivän Wankel-moottorin paluuta. On liian aikaista arvioida, pitävätkö nämä kommentit paikkansa, mutta jos ne pitävät paikkansa, olemme varmoja, että Skyactiv-X-teknologialla on siihen jotain sanottavaa.

Strategisessa suunnitelmassa on ilmoitettu myös uudesta Skyactiv-D-moottorisukupolvesta sekä hybridi- ja 100-prosenttisesti sähköisten vaihtoehtojen kehityksestä. Myös jälkimmäinen pystyy hyötymään Skyactiv-X-teknologiasta, sillä markkinarealiteetit ja mahdollinen yhdistäminen sähkömoottoreiden kanssa hybridi- ja plug-in-hybridiautoissa on otettu tarkkaan huomioon koko kehitystyön ajan.

Mazda3 hyötyy ensimmäisenä Skyactiv-X-teknologiasta

Mazda3 hyötyy ensimmäisenä Skyactiv-X-teknologiasta

.