Wysoka kompresja
Japończycy skonstruowali nową rodzinę silników. Charakteryzuje się ona wyjątkowo ekstremalnymi parametrami w porównaniu do podobnych produkowanych na świecie tego typu jednostek.
W czasach, gdy branża motoryzacyjna rozwija się w kierunku downsizingu, czyli stosowania małych i zarazem doładowanych silników w miejscu dotychczasowych dużych i wolnossących jednostek, a tym samym pozwalających zwiększyć ekonomikę jednostek benzynowych na poziomie ekonomiki silników Diesla, to konstruktorzy Mazdy poszli w zupełnie innym kierunku.
Tuż po tym, kiedy Nissan zaprezentował mały silnik trzycylindrowy z doładowaniem, Mazda pokazała rodzinę jednostek pod wspólną nazwą „Skyactiv". Co najciekawsze, nie obejmuje ona jednego rodzaju silników. Oprócz jednostki benzynowej (ZI) występuje w niej jednostka wysokoprężna (ZS). Jednak do określenia „wysokoprężna" w tym przypadku należy podchodzić z pewną rezerwą. Celem konstruktorów było bowiem w tym przypadku połączenie zalet silnika benzynowego i Diesla w jednej jednostce. Oba silniki powinny więc charakteryzować się wysokim momentem obrotowym, niskim zużyciem paliwa i niską emisją substancji szkodliwych.
W związku z tym oba silniki - benzynowy i Diesel, już przy pierwszym porównaniu wykazują dość ciekawą cechę wspólną. W obu stopień sprężania jest taki sam i wynosi 14:1, co dla jednostki benzynowej jest wartością skrajnie wysoką, a dla jednostki wysokoprężnej - niespotykanie niską. W obu silnikach taki stopień kompresji wywołuje inne efekty, ale także pozwala na osiągnięcie założeń konstrukcyjnych.
W silniku Skyactiv-G (z ang. G - gasoline - benzyna) przyczynia się do zwiększenia sprawności termicznej. A to oznacza, że energia chemiczna paliwa jest lepiej wykorzystywana. Tak wysoki stopień sprężania ma także swoje wady. Temperatura i ciśnienie w komorze spalania mogą tak gwałtownie rosnąć, że spowoduje to samozapłon benzyny, a w rezultacie da potężną dawkę spalania stukowego, które na silnik działa niszcząco. Mazda poradziła sobie z tym problemem, stosując wtryskiwacze o ekstremalnie drobnym rozpylaniu, tłoki z komorą spalania w denku (tłoków modułowych - podobnych do tych stosowanych w silnikach Diesla) i poprzez bardzo wydajne usuwanie rozgrzanych spalin z cylindra.
Aby zminimalizować straty wynikające z przepompowywania ładunków przez silnik, zastosowano w nim tzw. cykl Millera. Polega on na takim wysterowaniu otwarcia zaworów ssących, aby zamykały się dopiero podczas suwu sprężania. Dzięki temu część zasysanego powietrza jest wydalana z silnika, co pozwala zwiększyć otwarcie przepustnicy od tego wynikającego z aktualnej potrzeby kierowcy. Ten zabieg umożliwia efektywnie usunąć spaliny z cylindra i utrzymać w jego wnętrzu niższą temperaturę. Dodatkowo silnik ten w porównaniu z analogiczną jednostką o pojemności 2 l ma o 30% zmniejszone tarcie i zużywa o 15% mniej paliwa. Poziom emisji CO2 jest identyczny z poziomem aktualnie produkowanego silnika Diesla o pojemności 2,2 l. Jedynym problemem, z którym Mazda nie była sobie w stanie poradzić, jest emisja cząstek stałych przez silnik benzynowy. Z tego powodu jednostka benzynowa jest homologowana zgodnie z normą Euro 5, natomiast Diesel spełnia warunki Euro 6.
[...]
Jan Rosenow
Więcej o nowych rozwiązaniach konstrukcyjnych silników w nowym „autoEXPERCIE" 7/8/2012.
