HCCI, SPCCI i wszystko, co musisz wiedzieć o silnikach Skyactiv-X Mazdy

W dobie wydajności samochody hybrydowe i elektryczne stanowią przyszłość. Jednak silniki spalinowe nie miały jeszcze ostatniego słowa i wciąż mają przed sobą długą drogę do przebycia. Najnowsze osiągnięcia wyraźnie to potwierdzają, a Mazda jest jedną z marek, która włożyła najwięcej wysiłku w opracowanie silników przyszłości i już wkrótce zobaczymy je na drogach pod nazwą Skyactiv-X.

Mazda i jej rightsizing mają się dobrze, a następna rzecz ma być rewolucyjna

Japończycy realizują pomysł, który choć nie jest nowy, udało im się wprowadzić w życie. Inni producenci, tacy jak Nissan i General Motors, już rozważyli opracowanie silnika benzynowego o wydajności oleju napędowego, założenie, które jest łatwe do powiedzenia, ale niezwykle skomplikowane do wykonania. Ale Mazda znalazła właściwą drogę, a biorąc pod uwagę, że odmówili downsizing – i słusznie – zasługują na wotum zaufania.

HCCI, diesel czy benzyna?

Jak powiedzieliśmy, benzyna dla zużycia oleju napędowego. Tak brzmi hasło przewodnie technologii Skyactiv-X, ale co ono tak naprawdę oznacza? Zanim odpowiemy na to pytanie, trzeba wiedzieć, jakie są cechy szczególne tych dwóch bloków, aby zrozumieć złożoność ich związku.

Z jednej strony mamy silniki benzynowe, pierwotnie opracowane przez Nikolausa Otto w 1876 roku. W cylindrze silnika znajduje się mieszanka powietrza i benzyny, która zostaje zdetonowana przez iskrę dostarczoną przez świecę zapłonową. Oznacza to, że potrzebuje on pomocy iskry, aby benzyna mogła się zapalić. Stopień sprężania silnika benzynowego wynosi zazwyczaj około 10:1, a w najlepszym przypadku 12:1.

Kształt silnika Skyactiv-X będzie taki sam jak każdego innego silnika

Po drugiej stronie znajdują się bloki wysokoprężne, wymyślone przez Rudolfa Diesla w 1883 roku. Ich główną zaletą jest większa precyzja spalania, które w przeciwieństwie do silników benzynowych nie wymaga świecy zapłonowej do wywołania eksplozji. Powstaje ona w wyniku prostego sprężania mieszanki w cylindrze, dzięki czemu lepiej wykorzystywana jest każda kropla paliwa, stąd wyższy stopień sprężania do 22:1.

Teraz, do tej pory, nie było ani jednego samochodu komercyjnego z tzw HCCI, Homogeneus Charge Compression Ignition, silników. Te bloki benzynowe wykorzystują do swojego działania kompresję, niejako łącząc dwa światy, które teoretycznie nie powinny być ze sobą powiązane, i stąd właśnie pochodzi wspomniany wcześniej slogan o silniku benzynowym z ekonomią diesla. Oczywiście ich stopień sprężania jest gdzieś pośrodku, około 19:1.

Wady i zalety silnika HCCI

Nic na tym świecie nie jest doskonałe, a silniki HCCI są tego wyraźnym przykładem. Co więcej, można powiedzieć, że silniki HCCI mają ogromną zaletę, ale jeszcze większą wadę, przez co nigdy nie weszły do fazy produkcyjnej. A co jest tą zaletą, a co wadą?

Do tej pory silniki HCCI miały zbyt ograniczony zakres zastosowań, aby były opłacalne

Zacznijmy od dobrych rzeczy, czyli sprawności. Dzięki bardziej jednorodnemu i precyzyjnemu wtryskowi paliwa, każda jego kropla jest lepiej wykorzystywana. Ponadto, ze względu na wysokie ciśnienie, przy którym pracuje, spalanie odbywa się w niższych temperaturach, co w ogromnym stopniu przyczynia się do wytwarzania mniejszej ilości gazów i emisji zanieczyszczeń, tj. mniejszej ilości CO2 i mniejszej ilości NOx, które są głównymi przyczynami obecnych protokołów dotyczących walki z zanieczyszczeniem środowiska w dużych miastach.

Główną wadą HCCI jest nic innego jak ich optymalny zakres stosowania. Zakres ten występuje przy wysokich lub niskich obrotach silnika i głównie wysokim obciążeniu silnika. Oznacza to, że przy niskim i wysokim obciążeniu silnik HCCI traci wszystkie swoje zalety, co do tej pory było nie do naprawienia.

Technologia SPCCI na ratunek

Mazda przyszła z pomocą, a wraz z nią technologia SPCCI, czyli Spark Controlled Compression Ignition, co oznacza zapłon samoczynny sterowany iskrą. Oznacza to, że do tradycyjnego silnika HCCI dodawana jest świeca zapłonowa, która nie będzie działać ciągle, a jedynie w tych odcinkach, o których wspomnieliśmy wcześniej, przy niskich i wysokich obciążeniach. Ten elektroniczny program został opatentowany przez Japończyków i obiecuje rozwiązać problem bez świadomości kierowcy i pasażerów, kiedy i jak wchodzą do jednej lub drugiej strefy.

Teraz pewnie myślicie, że skoro obejmuje iskrę w spalaniu to mamy do czynienia z konwencjonalnym silnikiem benzynowym, ale nie. Mazda nie używa iskry w spalaniu. Mazda nie używa iskry jako wyzwalacza wybuchu, jak w cyklu Otto, ale jako generatora ciśnienia, który przyspiesza proces i ujednolica spalanie nawet przy stosowaniu ubogiej mieszanki paliwowej, jak w przypadku diesli, co z kolei przekłada się na lepsze osiągi przy niższym zużyciu paliwa i znacznie czystszym procesie.

Zalety technologii Skyactiv-X

Jak już zostało wyjaśnione, korzyści jest wiele i są one bardzo dobre. Nie ma jeszcze oficjalnych danych potwierdzających te dobre wieści, ale Mazda twierdzi, że technologia Skyactiv-X będzie o 20-30 procent bardziej wydajna niż jej obecne silniki benzynowe, które już teraz są dość oszczędne. Tak bardzo, że Skyactiv-X oczekuje się, że będzie w stanie dopasować zużycie paliwa oleju napędowego dla tej samej mocy wyjściowej.

Nie możemy zapomnieć o wydajności albo. Również w tym zakresie spodziewana jest znaczna poprawa. Jeśli jest jedna rzecz, której zawsze brakuje w małym silniku benzynowym, to jest to moment obrotowy. Cóż, Skyactiv-X będzie w stanie dostarczyć 10-30% więcej momentu obrotowego niż obecne jednostki benzynowe dzięki wyższemu stopniowi sprężania i oczywiście zawsze nieocenionej pomocy turbin.

Porównanie zużycia tradycyjnego silnika i Skyactiv-X. Żółta strefa to najbardziej wydajna część

Jak długo będziemy musieli czekać na technologię Skyactiv-X?

Mniej niż myślisz. Droga do tego celu nie była łatwa – ponad pięć lat rozwoju i miliardy euro inwestycji. Jak Mazda przedstawiła w swoim najbliższym planie strategicznym, silniki Skyactiv-X mają się pojawić w 2019 roku. Pierwszym samochodem, który wykorzysta tę technologię, będzie Mazda3 2019, którą widzieliśmy już w pewnych punktach na etapie jej rozwoju.

Więcej z reszty gamy japońskiej skorzysta z takiego mechanicznego przełomu, w tym jej gama SUV i ukochana Mazda MX-5. Przyszłość nie jest jeszcze przesądzona, ale wiele głosów zaczyna zwiastować powrót silnika rotacyjnego, Wankla. Jest zbyt wcześnie, aby stwierdzić, czy te komentarze są prawdziwe, ale jeśli tak, to jesteśmy pewni, że technologia Skyactiv-X będzie miała coś do powiedzenia na ten temat.

Nowa generacja silników Skyactiv-D została również ogłoszona w planie strategicznym, jak również pojawienie się hybrydowych i 100% elektrycznych alternatyw. Te ostatnie również będą mogły skorzystać z technologii Skyactiv-X, ponieważ podczas prac rozwojowych dokładnie rozważono realia rynkowe oraz możliwość połączenia z silnikami elektrycznymi w pojazdach hybrydowych i hybrydowych typu plug-in.

Mazda3 jako pierwsza skorzysta z technologii Skyactiv-X

Mazda3 jako pierwsza skorzysta z technologii Skyactiv-X

.