A Mazda ÚJ skyactiv technikÁJA
A sajtóanyag letölthető a Mazda Motor Hungary Kft. sajtóoldaláról: www.mazda-press.hu
Tartalom 1. Bevezetés
„Határ a csillagos ég”…………….3
2. Rövid áttekintés…………………………………..6
3. „Fenntartható Zoom-Zoom”…………………….13
4. A SKYACTIV technológia……………………….17
5. A SKYACTIV-G benzinmotor…………………...22
6. A SKYACTIV-D dízelmotor……………………...28
7. A SKYACTIV-Drive automata sebességváltó…34
8. A SKYACTIV-MT manuális sebességváltó……37
9. SKYACTIV karosszéria és futómű……………..41
1. Bevezetés
„A határ a csillagos ég.” Ez a mondás a Mazda technikai újításainak egy teljes mértékben új generációját jelképezi, és új korszakot nyit a vállalat életében. Más autógyártóktól eltérően a Mazda speciális tervezési és gyártási folyamataiban mindig is jelen volt egy alapvető komponens: a vezetés élvezete. A Mazda mérnökei a SKYACTIV technika fejlesztése során elsősorban arra törekedtek, hogy nagymértékben javítsák az új generációs modellek hatékonyságát – egyszerre csökkentve az üzemanyagfogyasztást
és
a
CO2-kibocsátást
–,
ugyanakkor
még
biztonságosabb és még élvezetesebben vezethető autókat alkossanak. célkitűzéseket
Ezeket
az
sikeresen
olykor
egymásnak
egyeztették
össze
ellentmondó a
SKYACTIV
koncepcióban, mely az új motorokban, sebességváltókban, karosszériában és futóműben jelenik meg 2012-től Európában az új generációs Mazda modelleken.
2020-ban a forgalomban lévő járművek több mint 80%-át továbbra is belső égésű motorok fogják mozgatni. Napjainkban azonban ezek az erőforrások
csupán
30%-os
hatásfokkal
üzemelnek,
tehát
bőségesen van hova fejlődni. A trenddel szembeszállva a Mazda mérnökei a belső égésre koncentrálva egyetlen feladatot tűztek ki maguk elé: az ideális égés megvalósítását. Ez minden új generációs Mazda jármű alapja: SKYACTIV technikával szerelni minden új generációs modellt – nem csupán néhány drága „zöld” modellt. Ez a vállalatnak a környezeti fenntarthatóság, a járműbiztonság és a menetdinamika terén vállalt, kompromisszumokat nem ismerő elkötelezettségét is alátámasztja.
A Mazda egyik alapvető üzleti célkitűzése, hogy a közlekedést környezetbarát, ugyanakkor a társadalom széles rétegei számára elérhető tevékenységgé tegye. Ennek köszönhető, hogy a Mazda kiemelt jelentőségű feladatként kezelte a belső égésű motorok hatásfokának tökéletesítését. A vállalat hiroshimai kutatás-fejlesztési munkatársai szerint ez a cél elsősorban a hagyományos, belső égésű
motorokban
végbemenő
folyamatok
jelentős
mértékű
optimalizálásával, és ezáltal az ásványi alapú üzemanyagok felhasználásának folyamatos és széles körű csökkentésével érhető el.
4
Belső égés: még 2020-ban is a mobilitás alapvető eszköze Számos autógyártó középtávon a hibrid, hosszú távon pedig teljes mértékben elektromos hajtásra koncentrál. Ez alól a Mazda sem kivétel, hiszen már több mint 20 éve fejleszti hibrid és elektromos járműveit. A Mazda2 elektromos hajtású kivitele, kis darabszámban ugyan, de még ebben az évben piacra kerül Japánban, lízingprogram keretén belül. Ez az elektromos Mazda2 projekt várhatóan értékes betekintést enged majd az elektromos hajtáslánctechnológiákba éppúgy, mint az elektromos járművek felhasználási lehetőségeibe. Azonban, még ha az optimista jóslatokat vesszük is alapul (amelyek szerint 2020-ra az Európában üzemelő személyszállító járművek mintegy 23%-a lesz elektromos hajtású), az emberek túlnyomó többsége továbbra is belső égésű motorral hajtott autóval fog járni.
Egy 2010-es EUROTAX tanulmány szerint a tisztán elektromos hajtású autók éves németországi eladásai 2020-ra elérik a 250 000 – 375 000 darabot. Ez mindössze 10%-os piaci részesedést jelent. Ha ehhez hozzávesszük a további 200 000 benzines és dízel hibridet, a tanulmány akkor is arra a következtetésre jut, hogy tíz év múlva a piacnak még mindig több mint 80%-át fogják kitenni a kizárólag benzin vagy dízelmotorral hajtott járművek. A belső égésű motorok összesített CO2-lenyomata pedig egészen addig alacsonyabb lesz, mint az elektromosoké, amíg az elektromos áramot el nem kezdik megújuló forrásból előállítani.
5
2. Rövid áttekintés SKYACTIV technika: Szemben a konvenciókkal
Motorok, sebességváltók, karosszéria és futómű: a Mazda vadonatúj SKYACTIV technikájára nem kisebb küldetés vár, mint hogy jobb hatásfokkal és fenntarthatósággal ruházza fel a vállalat új generációs járműveit, miközben az eddigieknél is nagyobb biztonságot, valamint intenzívebb vezetési élményt nyújt.
A SKYACTIV technika fejlesztéseit az innováció hívta életre, fókuszában az optimalizált belső égésű motor és a súlycsökkentés áll. Ezeket a Mazda összes, új generációs modelljében – tehát nem csak a drága, „zöld” változatokban – felhasználja, előnyeiket a Mazda valamennyi vásárlója élvezheti majd.
6
Mazda SKYACTIV-G benzinmotor: cél az ideális belső égésű motor Egy egész sor újítás felhasználásával teremtettük meg az új SKYACTIV benzinmotort. A kivételesen erőteljes, ugyanakkor említésre méltóan takarékos motor soha nem látott mértékű sűrítést alkalmazva kínál megoldást mindazon problémákra, amelyek miatt ez az út egészen mostanáig járhatatlannak bizonyult. Ez a fajta, hagyományokkal szembe szálló hozzáállás jellemző a Mazda egyedi fejlesztési és gyártási filozófiájára. Legfőbb jellemzők: −
Kivételesen magas, 14,0:1 sűrítési viszony
−
A kiemelkedő sűrítési viszony alkalmazása a 4-2-1 kipufogórendszernek, a kimélyített dugattyútetőknek, az új, többlyukú befecskendezőknek, valamint az abnormális égést (kopogást) megelőző, további újításoknak köszönhetően vált lehetővé
−
30%-kal csökkentett belső súrlódás
−
A szívó- és kipufogó oldalon alkalmazott, fokozatmentesen változó, szekvenciális szelepvezérlés (Dual S-VT) mérsékli a szivattyúzási veszteségeket
−
Könnyű szerkezet: 10%-os általános tömegcsökkentés
−
Kb. 15%-kal alacsonyabb üzemanyag-fogyasztás és CO2kibocsátás, a Mazda jelenlegi 2.0 MZR benzinmotorjához képest
−
Kb. 15%-kal nagyobb forgatónyomaték alacsony és közepes fordulatszámon
7
SKYACTIV-D dízelmotor: Nagy nyomaték és tiszta üzem Tiszta
üzemű,
pörgős,
robbanékony
és
minden
eddiginél
élvezetesebb: a Mazda SKYACTIV-D, mely új mércét állít a dízelmotorok terén. Ebben kulcsszerepet játszik a sűrítési viszony is, a motorban végbemenő folyamatokat alapjaikban vizsgáltuk felül. Az eredmény: kiváló hatásfokú, nagy teljesítményű erőforrás, amely a létező legszigorúbb környezetvédelmi előírásoknak is megfelel, különleges kipufogógáz-kezelés nélkül.
Legfőbb jellemzők: −
Mintegy
20%-kal
alacsonyabb
üzemanyag-fogyasztás
(a jelenlegi 2.2 MZR-CD dízelmotorhoz képest), hála a különösen alacsony, 14,0:1 sűrítési viszonynak, és az ebből adódóan nagyobb terjedési fázisnak −
A kipufogó oldali változó szelepemelés lehetővé teszi a belső kipufogógáz-visszavezetést, ami hidegindítást követően azonnal stabilizálja az égést
−
A kétfázisú turbófeltöltés intenzív és stabil gázreakciókat eredményez
a
teljes
fordulatszám-tartományban
(max.
5.200/perc) −
10%-kal könnyebb a jelenlegi 2.2 MZR-CD dízelmotornál
−
20%-kal kisebb a belső súrlódás a motorban
−
Kiváló hatásfokú, aktív kerámia dízel koromrészecske-szűrő
−
Költséges NOx-semlegesítő rendszer nélkül is teljesíti az Euro6, Tier II BIN 5 (USA), valamint az új, hosszú távú emissziós korlátozás utáni (Japán) előírásokat
8
SKYACTIV-Drive automata sebességváltó Finom,
kezes
és
élvezetes,
mégis
takarékos
automata
sebességváltó: ez a Mazda SKYACTIV-Drive, amely a legjobb kompromisszumot biztosítja az automata váltók teljesítménye és takarékossága terén – még egy nagy nyomatékú dízelmotorral is.
Legfőbb jellemzők: −
Az egyedi technológia a fokozatmentes (CVT), a dupla kuplungos és a hagyományos automata sebességváltók előnyeit ötvözi
−
Az új áthidaló tengelykapcsoló mind a hat fokozatban extra széles tartományban dolgozik, és ezzel közvetlen, kézi váltókra jellemző érzetet kínál, egyben akár 7%-kal csökkenti az üzemanyag-fogyasztást
(a
jelenlegi
automata
sebességváltókhoz képest) −
Gyors, lágy váltás, hála az új mechatronikai modulnak
−
Erőteljes, egyenletes gyorsítás álló helyzetből
−
A SKYACTIV-G és SKYACTIV-D motorokhoz egyaránt társítható
9
SKYACTIV-MT manuális sebességváltó Könnyebb, kisebb és jobb hatásfokú: az innovatív, új Mazda SKYACTIV-MT hatfokozatú manuális sebességváltó alacsonyabb üzemanyag-fogyasztást kínál, anélkül, hogy csorbítaná a vezetési élményt. A mérce: a legendás MX-5 gyorsan és pontosan kapcsolható sebességváltója. Legfőbb jellemzők: −
Orrmotoros, elsőkerék-hajtású modellekre optimalizált váltómű, az MX-5 váltóját idéző könnyed, gyors kapcsolhatósággal
−
Számottevően kisebb és könnyebb szerkezet
−
A kompakt méretek lehetővé teszik a jó helygazdálkodást
−
Jobb üzemanyag-fogyasztás, hála a kisebb belső súrlódásnak.
SKYACTIV karosszéria Erősebb és biztonságosabb, mégis könnyebb? A Mazda fejlesztő mérnökei az alapoktól indulva teremtették meg azt a SKYACTIV karosszériát, amely a könnyű építésmód, a nagy anyagszilárdság és az új, jobb hatásfokú szerkezetek ötvözete.
Legfőbb jellemzők: −
8%-kal kisebb tömeg, köszönhetően a fejlett kötési eljárásoknak, illetve a nagyobb arányban alkalmazott, nagy merevségű acélnak
−
Jobb menetdinamika, köszönhetően a 30%-kal merevebb karosszériának, amit a váz szerkezeti elemeinél alkalmazott „egyenes
szerkezet”
és
„folytonos vázszerkezet”
(gyűrűs
kialakítás) koncepciók tettek lehetővé −
A moduláris szerkezetnek köszönhetően jobb a gyártási hatékonyság, a megtakarításokat tovább lehet adni a vásárlónak
−
Első osztályú passzív biztonsági teljesítmény, az újratervezett gyűrődőzónák többszörös energia-elvezetési vonalainak és az alkalmazott, nagyszilárdságú acél elemeknek köszönhetően
11
SKYACTIV futómű A Mazda olyan futóművet alkotott, amely a precíz vezethetőséget kiemelkedő menetkomforttal és stabilitással társítja, még akkor is ha kiautózzuk az autó határait. A SKYACTIV könnyű szerkezete ellenére kiemelkedően merev; segítségével a vezető egynek érezheti magát a járművel.
Legfőbb jellemzők: −
Fokozott menetkomfort, valamint „Jinba Ittai”-szerű egység az autó és vezetője között (az MX-5 vezethetősége által ihletett koncepció)
−
Jobb rugózási komfort minden sebességtartományban (fürge viselkedés alacsony és közepes sebességeknél, valamint stabilitás nagy sebesség mellett), köszönhetően a hátsó felfüggesztés
teljesen
átdolgozott
bekötési
pontjainak,
a
hosszlengőkarok módosított elhelyezésének, az újratervezett kormánymű-elemeknek és az új hangolásnak (többek között) −
Kiemelkedő szerkezeti szilárdság, 14%-kal könnyebb futómű mellett, hála az újonnan tervezett, elöl rugóstagokat, hátul többlengőkaros felfüggesztést alkalmazó futóműnek
12
3. „Fenntartható Zoom”
Zoom-
Építőelem stratégia
A Mazda még 2005-ben alakította ki „Fenntartható Zoom-Zoom” stratégiáját, amely 2015-re az átlagos fogyasztás 30%-os csökkentését írja elő minden, világszerte forgalmazott Mazda modell számára (a 2008-as szinthez képest). Ez a csökkenés a CO2-kibocsátást is 23%-kal csökkenti.
Ezt az ambiciózus célkitűzést a Mazda építőelem stratégiájával lehet elérni: ez a SKYACTIV belső égésű motorok kiegészítő elektromos rendszerekkel történő, fokozatos felszerelésére kidolgozott modell.
13
A Mazda saját fejlesztésű, 2009-ben bemutatott „i-stop” stop-start rendszere az egyik ilyen, fontos lépés hogy a szükséges háttértechnológiák
rendelkezésre
álljanak.
Az
összes,
Európában
forgalomba helyezett SKYACTIV benzines és dízelmotorokat i-stop rendszerrel szereljük fel. Ezután további elektromos komponensek következnek. Erre jó példa az a jelenleg fejlesztés alatt álló, regeneratív fékrendszer, amely lassításkor visszanyeri az energiát. Ami a hibrideket illeti, a Mazda együttműködésre lépett a Toyotával, hogy utóbbi hibrid technológiáját a SKYACTIV motorokkal társítsák (lsd. köv. oldal keretes írás). Ezek a fejlesztések mind a SKYACTIV koncepció részei. Az üzemanyag-fogyasztás és a CO2-kibocsátás 2015-re előirányzott csökkentése máskülönben csak akkor volna lehetséges, ha az új Mazda személyautók fele hibrid, vagy csaknem egynegyedük elektromos hajtású volna.
14
„Monotsukuri innováció” Innovatív folyamatok, újszerű gyártás
2007-ben, még a SKYACTIV bevezetése előtt a Mazda elkezdte az autók gyártásával kapcsolatos folyamatok teljes körű átalakítását, a K+F-től
a gyártásig. Az egész vállalatot érintő filozófia,
a
„Monotsukuri innováció” alapjául egy közös platform-koncepció, valamint egy csatolt terméktervezésen alapuló, rugalmas gyártási koncepció szolgált. A Monotsukuri forradalmi áttörést eredményezett a diverzifikáció (azaz a változó ügyféligények kielégítése), illetve az alkatrészek szabványosítása terén; ezáltal lehetővé tette a Mazda számára, hogy a magas szintű, fejlett technikákat típusai szélesebb körében vezesse be a piacra, és gyorsabban tudjon reagálni az ügyféligényekre. A közös platformok és alkatrészek alkalmazása révén a Monotsukuri rendkívül magas szintű költséghatékonyságot eredményez, ami végső soron az vásárlónak jelent előnyt.
Mazda hibrid-rendszer technológia, a Toyotával karöltve A Toyota Motor Corporation és a Mazda Motor Corporation 2010ben megállapodott egymással, hogy előbbi licensz-szerződés keretében elérhetővé teszi a Priusból ismert hibrid technológiát. A Mazda a hibrid technológiát új generációs SKYACTIV motorjaival kombinálva hibrid gépkocsit készül kifejleszteni és gyártani. A Mazda 2013-tól szeretné megkezdeni hibrid típusainak forgalmazását a japán piacon. Fejlett belső égésű technológia a kiváló hatásfokú Zoom-Zoom hibridért Akárcsak más autógyártók, középtávon a Mazda is szeretne hibrid gépkocsikkal megjelenni a piacon; erre 2013-ban kerülhet sor, Japánban. A vállalat azonban versenytársaitól eltérő fejlesztési irányt választott – és ennek a stratégiának ugyancsak a fejlett SKYACTIV belső égésű motorok képezik az alapját. Napjaink motorjainak üzemanyag-fogyasztása számottevően változik közepes és kis terhelés mellett, kis fordulatszámon. A hibrid járművek azért képesek olyan kiváló fogyasztási értékeket felmutatni, mert belső égésű motorjukat a legjobb hatásfokú üzemi tartományban működtetve, elektromos áram fejlesztésére használják, ami (a fékezés során visszanyert elektromossággal együtt) részterhelésnél meghajtja a járművet. Csakhogy minél szélesebb a belső égésű motor kedvezőtlen hatásfokú „részterheléses” tartománya, annál nagyobb villanymotorra és akkumulátor-csomagra van szükség annak áthidalására. Ezért aztán a szélesebb tartományban jó hatásfokon üzemeltethető SKYACTIV belső égésű erőforrás és az elektromos hajtás társítása az egész hibrid hajtáslánc hatásfokát javítja, miközben az így létrehozott Zoom-Zoom Hibrid kisebb villanymotorral és akkumulátorral rendelkezik. Ezáltal az akkumulátor töltését jelentős részben a regeneratív fékezésre bízhatjuk.
16
4. SKYACTIV technológia
A SKYACTIV technológiát 2012*-ben vezetjük be Európában, olyan, vadonatúj modellgeneráció révén, melynek tagjai új motorokat, sebességváltókat, karosszériákat és futóműveket kapnak. A Mazda az
„áttörés”
filozófiáját
alkalmazta,
amely
a
technológiai
ellentmondások feloldásával – mint pl. a biztonság, a menetdinamika és az üzemanyag-fogyasztás egyidejű tökéletesítése – folyamatosan fejleszti az új termékgenerációkban bevezetendő, autóipari háttértechnológiát.
*Más térségekben már 2011-ben megjelennek bizonyos SKYACTIV technikai részletet felvonultató modellek: a Mazda Demio/Mazda2 például a japán piacon egy 1,3 literes SKYACTIV benzinmotort kap, míg a japán és észak-amerikai piacokon még idén forgalomba kerülő Mazda3 SKYACTIV 2,0 literes benzinmotorral és SKYACTIV-Drive automata sebességváltóval lép színre.
17
Cél az ideális belső égésű motor – Mazda módra A Mazda ezért házon belüli motorkutató és- fejlesztőközpontjának hagyományosan kiváló zsenialitását hívta segítségül. Hogy miért nem képes a Mazda elfogadni a jelenlegi eredményeket? Mert a belső égésű motor még 120 évnyi folyamatos fejlesztés után is képtelen hasznosítani az üzemanyagban rejlő energia 70-90%-át. Mivel az energiaveszteség elsősorban termikus jellegű, és a kipufogó-, valamint hűtőrendszerekhez, továbbá a motor és a sebességváltó felületéhez köthető, a fejlesztés elsődleges iránya a motor hőtani hatásfokának javítása volt. Emellett a Mazda komoly erőfeszítéseket tett a motoron belüli súrlódás, valamint a motor tömegének a mérséklésére.
A Mazda megközelítésében figyelembe vett hat, befolyásolható tényező: − − − − − −
sűrítési viszony levegő-üzemanyag keverék aránya az égés időtartama az égés időzítése szivattyúzási veszteségek mechanikus súrlódási veszteségek
18
A Mazda ezen tényezők optimalizálására, a létező legideálisabb folyamatok elérésére törekedett, és ezzel döntő lépést tett az ideális belső égésű motor megteremtése felé. A fejlesztési folyamat végére a sűrítési viszony bizonyult a benzin- és dízelmotorok működését befolyásoló legfontosabb tényezőnek.
A Mazda egyik legnagyobb erőssége a vállalat azon képessége, amely a rendelkezésére álló erőforrásokat maximálisan kiaknázva újra és újra képes nagyszerű eredményeket elérni. Kiváló példa erre a Mazda egyedülálló bolygódugattyús motorja, amely a legendás 787B versenyautót, minden idők egyetlen olyan bolygódugattyús típusát hajtotta, amely megnyerte a Le Mans-i 24 órás versenyt (1991). Egy másik példa maga a Mazda MX-5, az autó, amely világszerte újra életre keltette a roadsterek piacát. Az autóipar történetében az innovatív SKYACTIV jelenti a Mazda legújabb mérföldkövét. A tipikus Mazda folyamatok révén létrehozott technikai fejlesztések pontosan szemléltetik, hogyan képes a Mazda irányítani saját jövőjét. Az új SKYACTIV motorokat például nem külön-külön, független
fejlesztési
osztályok
hozták
létre:
egy
rendkívüli
szaktudással rendelkező mérnökökből álló, viszonylag kis létszámú csoport
először
megalkotta
a
létező
legjobb
egyedi
motorkonstrukciókat, amelyek a későbbiekben minden új motortípus alapjául szolgálhatnak, függetlenül a konkrét hengerszámtól, vagy üzemanyag-típustól.
„Sorozatgyártási fejlesztési részlegünk együttes erővel megalkotta a létező legjobb motorkonstrukciót, amely hihetetlen hatásfokot és drámai mértékű teljesítményt nyújt, az elképzelhető legjobb minőség mellett. Ezt követően szabadon növelhetjük vagy csökkenthetjük a hengerek méretét, megsokszorozhatjuk számukat, tetszés szerint hárommal, néggyel, hattal, ahogy jónak látjuk, és így a leendő felhasználásokhoz motorok egész sorát hozhatjuk létre” – mondta Seita Kanai, a Mazda Motor Corporation kutatásfejlesztési tevékenységeiért felelős vezérigazgatója.
Extrém sűrítés a méretcsökkentés helyett Számos autógyártó a lökettérfogat mérséklése révén igyekszik javítani
benzinmotorjai
átlagos
méretcsökkentésnek
nevezett
nyomatékveszteséget
azzal
üzemanyag-fogyasztását.
eljárásban pótolják,
a
hogy
teljesítményturbófeltöltő
A és
vagy
kompresszor segítségével többletlevegőt vezetnek az égéstérbe. Habár ez a megközelítés hatásos, a Mazda másik irányba indult el. Amint korábban már említettük, az ideális belső égésű motor megteremtése a Mazda építőelem-stratégiájának meghatározó eleme. A Mazda által felvázolt, ideális benzinmotor megteremtéséhez vezető leghatékonyabb lépés a sűrítési viszony növelése volt.
20
5. A SKYACTIV-G benzinmotor
A különleges SKYACTIV-G benzinmotor a Mazda egyedülálló mérnöki
stratégiájának
köszönheti
előnyeit.
Az
ismert
termodinamikai elvek alapos elemzése és újragondolása révén sikerült egy szélsőségesen magas, 14,0:1 sűrítési arányú benzinmotort létrehoznunk. Ekkora kompresszióval korábban csak nagy teljesítményű, nem hétköznapi használatra épített versenymotoroknál találkozhattunk, ám a Mazda sikeresen megoldotta a praktikus alkalmazás előtt álló problémákat.
14:1– szélsőségesen magas sűrítési viszony Mielőtt a sűrítési viszonyról szót ejtenénk, szólni kell a magas kompresszió előnyeiről, illetve az azzal járó nehézségekről. Ha egy benzinmotornál megnöveljük a sűrítési viszonyt, azzal nő a hőhatásfoka,
azaz csökken a fogyasztása.
A hagyományos
motorokban azonban a magas sűrítési viszony nem kívánatos, abnormális égéshez (közkeletű nevén ’kopogáshoz’), és az azzal járó nyomatékeséshez vezet. Dúsabb keverékképzéssel és a gyújtás késleltetésével megelőzhető a kopogás, ám ezek magasabb fogyasztást és kisebb forgatónyomatékot eredményeznek. Hogyan lehet
mindezen
hátrányokat
leküzdeni?
22
Magas sűrítési viszony, kopogás nélkül
A kopogás akkor jelentkezik, amikor a benzin-levegő keverék a túl magas nyomás és hőmérséklet miatt idő előtt berobban. A kopogás megelőzhető, ha csökkentjük az égéstérben visszamaradó forró gázok mennyiségét, illetve nyomását. A Mazda ezért kifejlesztett egy különleges 4-2-1 rendszerű leömlőt, amely, mivel viszonylag hosszú, nem engedi, hogy a hengert elhagyó kipufogógáz visszakerüljön az égéstérbe. Ez mérsékli a kompressziós hőmérsékletet, és csökkenti a kopogási hajlamot.
Az égés időtartamát is lerövidítettük. Minél gyorsabb az égés, az el nem égett benzin-levegő keverék annál rövidebb ideig van kitéve magas hőmérsékletnek, így a normál égés még azelőtt lezajlik, hogy a
kopogás
jelentkezne.
Az
új
motornál
ennek
érdekében
különlegesen kimélyített dugattyútetőt alkalmaztunk, ami lehetővé teszi a lángfront akadálytalan tovaterjedését (illetve növekedését), továbbá új, többlyukú befecskendezőket szereltünk be, ami jobb porlasztási teljesítményt eredményezett. Mindezen újítások a 4-2-1 leömlővel
egyetemben
számottevő,
15%-os
nyomaték-
növekedéshez vezettek (a jelenlegi Mazda 2.0 MZR benzinmotorhoz képest). Az autóvezetők különösen örömmel fogadják majd a SKYACTIV-G
széles
fordulatszám-tartományban
jelentkező,
érezhető nyomatéktöbbletét – a 15%-kal kedvezőbb üzemanyagfogyasztásról nem is beszélve.
24
A szivattyúzási veszteségek minimalizálása A
motor
hatásfokának
javításához
azokat
a
„szivattyúzási
veszteségeket” is mérsékelni szükséges, amelyek részterhelésen jelentkeznek, amikor a dugattyú a szívási ütemben lefelé mozdulva levegőt szív be. A hengerbe bejutó levegő mennyiségét általában a szívócsőben
elhelyezkedő
pillangószelep
szabályozza.
Kis
motorterhelésnél csupán kis légmennyiségre van szükség, ilyenkor a pillangószelep csaknem teljesen zárva van, így a szívócsőben és a hengerben a légkörinél kisebb nyomás uralkodik, a lefelé mozgó dugattyúnak tehát erős vákuumot kell leküzdenie. Ezt a jelenséget nevezik
szivattyúzási
veszteségnek,
ami
értelemszerűen
hátrányosan befolyásolja a motor hatásfokát.
A fokozatmentesen változó S-VT szekvenciális szelepvezérlés szívóés kipufogó oldali alkalmazásával a Mazdának sikerült minimálisra csökkentenie a szivattyúzási veszteséget. Az S-VT rendszer módosítja a szelepek nyitási és zárási idejét, és ezzel lehetővé teszi, hogy a beszívott levegő mennyiségét a pillangószelep helyett a motor szelepei szabályozzák. Szívási ütemben a pillangószelep és a szívószelep egyaránt teljesen nyitva van, amíg a dugattyú lefelé mozog. A szívási ütemnek akkor van vége, amikor a dugattyú eléri a henger alját (alsó holtpont). Ha azonban ekkor bezárnak a szívószelepek, túl sok levegő lesz a hengerben. Ne feledjük: kis motorterhelésen csupán kis mennyiségű levegőre van szükség. Ezért aztán a fölösleges levegő kiszorítása érdekében a szívóoldali S-VT rendszer nyitva tartja a szívószelepeket, miközben a dugattyú elindul fölfelé (sűrítési ütem). Amikor az összes fölösleges levegő távozott, bezárulnak a szívószelepek. Az S-VT rendszer ezzel a
megoldással minimalizálja a szivattyúzási veszteségeket, és javítja az egész égési folyamat hatásfokát.
Normál esetben ennek az eljárásnak a hátránya az instabil égés: mivel a sűrítési ütem nyitott szívószelepek mellett kezdődik meg, csökken a hengeren belüli nyomás, ami megnehezíti a benzin-levegő keverék égését. Ez a probléma azonban nem jelentkezik a SKYACTIV-G technológia esetén, hála a magas, 14,0:1 sűrítési viszonynak. A nagy kompresszió-viszonynak köszönhetően megnő az égéstérben a hőmérséklet és a nyomás, ezért az égési folyamat stabil marad (a
csökkentett
szivattyúzási
veszteségek
ellenére),
a motor
hatásfoka pedig nő.
26
Tömegcsökkentés, és a belső súrlódás mérséklése
Egy
jármű
általános
agilitása
értelemszerűen
javítható,
ha
csökkentjük egyes alkotóelemeinek méretét és tömegét. A motor teljes
körű
újratervezése
kiváló
alkalom
arra,
hogy
a
tömegcsökkentés új módjait térképezzük fel. Az SKYACTIV-G motor dugattyúi 20, hajtókarjai 15%-kal könnyebbek, az erőforrás belső súrlódása pedig 30%-kal kisebb, mint a jelenlegi 2.0 MZR motoré, így az új motor könnyen alkalmazkodik a terhelésváltáshoz, tovább öregbítve az általa hajtott Mazdák sportos hírét.
Ráadásul
mindeközben kevesebb energiát használ fel, így a mostani motornál 15%-kal takarékosabb.
6. A SKYACTIV-D dízelmotor A Mazda új generációs, innovatív motorcsaládjának második tagja egy dízel erőforrás: a vadonatúj, közös nyomócsöves SKYACTIV-D. 14,0:1
sűrítési
viszonya
megegyezik
a
SKYACTIV-G
benzinmotoréval, és ezzel a SKYACTIV-D a világ legalacsonyabb kompressziójú dízelmotorja; emellett az egyik legelső, amely anélkül teljesíti a (csak 2014-ben hatályba lépő) Euro6-os emisszió előírásokat, hogy költséges redukciós katalizátorra (SCR) vagy báriumcsapdás NOx katalizátorra (LNT) volna szüksége.
A dízelmotorok működéséhez nincs szükség gyújtógyertyára: a hengerbe befecskendezett üzemanyag-keverék a nagy nyomáson, illetve
az
abból
eredő
magas
kompressziós
hőmérsékleten
önmagától gyullad meg, a dugattyú felső holtpontja közelében, vagy amikor
a
dugattyú teteje legközelebb van hengerfejhez.
A
megbízható hidegindítás, valamint a bemelegedés során is stabil égés érdekében a hagyományos dízelmotorok igen nagy, 16:1 – 18:1
sűrítési
viszonyt
alkalmaznak.
A Mazda egyedi SKYACTIV-D motorja azonban más úton jár.
28
Az alacsony, 14:1 sűrítési aránynak köszönhetően optimálisan időzíthető az égés. Kisebb sűrítési viszony mellett csökken a felső holtpontnál (top dead centre, TDC) mért kompressziós hőmérséklet és nyomás. Ennek következében az égési folyamat elnyúlik, még ha a TDC közelében fecskendezzük is be az üzemanyagot, ez pedig a levegő és az üzemanyag jobb elkeveredését teszi lehetővé. Mivel így nem lesznek magas hőmérsékletű, illetve oxigénhiányos területek, egyenletesebb az égés, ami mérsékli a nitrogén-oxidok és a korom kialakulását. Ráadásul a felső holtpont közelében indított befecskendezés
és
égés
nagyban
megnöveli
a
dízelmotor
hatásfokát: a tágulási arány (vagyis a tényleges munkavégzés) nagyobb lehet, mint egy nagy sűrítési viszonyú dízelmotor esetében. Magyarul: az égés optimalizált időzítése révén a SKYACTIV-D jobban képes kiaknázni az üzemanyagban rejlő energiát – ez a 20%os fogyasztás-csökkenés legfontosabb oka.
Euro6 NOx-kezelés nélkül Alacsony sűrítési viszonyának köszönhetően a
SKYACTIV-D
motorban tisztább égés megy végbe, a motor jóval kevesebb nitrogén-oxidot bocsát ki, és gyakorlatilag egyáltalán nem termel kormot. Az erőforrás ezért NOx katalizátor nélkül is képes teljesíteni a világ legszigorúbb NOx határértékeit felvonultató emissziós előírásokat (pl. Euro6). A Mazda SKYACTIV-D motorja a mai napig úttörőnek számít – egyetlen más gyártó sem próbálta meg utánozni –, ami elsősorban az alacsony kompresszióval járó rendszer hátrányainak tudható be. A
hidegindítás,
illetve
hidegüzemű
működés
során
pl.
a
kompressziós gyújtási hőmérséklet általában túlságosan alacsony volna egy csupán 14:1 sűrítési arányú dízelmotor esetében. Az erőforrás egyenetlenül járna, különösen télen, az üzemi hőmérséklet eléréséig gyakran kihagyna a gyújtás, szélsőségesen hideg időben pedig lehet, hogy be sem indulna a motor.
30
Kipufogó oldali változó szelepemelés (VVL) Ezért a hidegindítás és hidegüzem javítása érdekében a Mazda kerámia
izzítógyertyákkal,
valamint
kipufogó
oldali
változó
szelepemeléssel szerelte fel SKYACTIV-D dízelmotorját. Az utóbbi technológia lehetővé teszi a forró gázok belső visszaáramoltatását az égéstérbe. A folyamat a következőképpen működik: az első munkaütemet az izzítógyertya segítségével hajtja végre a motor; ezzel a kipufogógáz hőmérséklete eléri a szükséges hőmérsékletet. Miután a motor elindult, a kipufogószelep a szokásossal ellentétben nem zár be a szívás során, hanem résnyire nyitva marad, lehetővé téve némi kipufogógáz visszaáramlását. Ezzel megnő az égéstérben a levegő hőmérséklete, ami elősegíti a levegő-üzemanyag keverék soron következő gyújtását, és megakadályozza a gyújtás kihagyását.
A tömeg és a belső súrlódás csökkentése A SKYACTIV-D erőforrás kisebb sűrítési viszonya kisebb maximális nyomást jelent, így a motor alkatrészeit kisebb mechanikus terhelés éri,
mint
a
eredményeként
hagyományos mérnökeink
dízelmotorok a
esetében.
tömegcsökkentés
égisze
Ennek alatt
szabadabban módosíthatták a motor szerkezetét. A vékonyabb falú hengerfejek és az azokkal integrált kialakítású leömlő összesen 3kgmal könnyebb, mint eddig, míg az immár alumíniumból készült blokk további 25kg megtakarítást eredményez.
Ehhez vegyük hozzá a 25%-kal könnyebb dugattyúkat és forgattyús tengelyt,
valamint
a
20%-kal
mérsékelt
belső
súrlódást
(a jelenlegi Mazda MZR-CD dízelmotorhoz képest) – a vezető számára mindez kivételes robbanékonyságot, nagyobb húzóerőt és jobb üzemanyag-fogyasztást jelent.
32
Kétfázisú turbófeltöltő A turbófeltöltő nem csupán nagyobb forgatónyomatékhoz segíti hozzá a dízelmotorokat, de az üzemanyag-fogyasztást is csökkenti, a károsanyag-kibocsátás mérséklése mellett. A SKYACTIV-D erőforrás kétfázisú turbófeltöltést alkalmaz. A motoron egy kisebb és egy nagyobb turbófeltöltőt helyeztünk el, amelyek a menetviszonyoktól függően felváltva üzemelnek. A kisebbik, gyorsan reagáló feltöltő kis fordulatszámon szállít levegőt az égéskamrákba, ezzel javítva a kezdeti forgatónyomatékot, és kiküszöbölve a turbólyukat. A turbólyuk abnormálisan alacsony forgatónyomatékot és rossz gázreakciót eredményez, kiváltó oka pedig, hogy a kipufogógáz nyomása nem elég nagy ahhoz, hogy a turbófeltöltő
turbinakerekét
a
kellő
töltőnyomás
eléréséhez
szükséges fordulatszámra gyorsítsa fel. A két turbó azonban együtt kis fordulatszámon is nagy nyomatékot és élénk gázreakciót biztosít, a motor csúcsteljesítménye pedig szokatlanul magas fordulatszámon jelentkezhet: a SKYACTIV-D könnyedén elforog az 5200/percnél kezdődő
piros
tartományig.
A konstrukció sem a teljesítmény, sem a menetdinamika vagy a vezetési élmény terén nem jelent kompromisszumot, noha a motor különösen hatékonyan működik. A kétfázisú turbófeltöltő és a kis sűrítési viszony szinergetikai hatása a gyújtás optimális időzítését teszi lehetővé. Mivel az égés megfelelő mennyiségű levegő (oxigén) jelenlétében történik, minimális NOx és korom keletkezik.
7. SKYACTIV-Drive automata sebességváltó Annak
érdekében,
hogy
létrehozza
az
ideális
automata
sebességváltót, a Mazda a következő szempontokra fókuszált: −
jobb üzemanyag-fogyasztás
−
közvetlen gázreakció
−
lágy, finom sebességváltás
−
kényelmes gyorsítás
Az új SKYACTIV-Drive váltó mindezt teljesíti– és még sokkal többet is.
34
Az új SKYACTIV-Drive automata sebességváltó a hagyományos automaták előnyeit a fokozatmentes váltóművek (CVT) és a dupla kuplungos váltók kedvező tulajdonságaival ötvözi. Gyorsan és finoman vált, már alacsony fordulatszámoktól kezdve dinamikusan reagál a terhelésváltásokra, és új mércét állít fel az üzemanyagtakarékosság
terén.
A
SKYACTIV-Drive
lelke
egy
újonnan
kifejlesztett, hatfokozatú hidrodinamikus nyomatékváltó, amelynek mind a hat fokozatához különösen széles tartományban aktív, áthidaló tengelykapcsoló tartozik. Az áthidalási arányt a jelenlegi ötfokozatú automataváltó 64%-os értékéről 89%-ra növeltük.
A motor és a sebességváltó között korán létrejövő áthidalás (ami lehetővé teszi a kerekek közvetlen meghajtását) kiküszöböli a
gyorsítás
közben
veszteséget,
és
máskülönben közvetlenebb
tapasztalható vezetési
teljesítmény-
élményt
nyújt.
A
teljesítményvesztés megelőzése nem mellékesen az üzemanyagfogyasztást is csökkenti. Egy ilyen szerkezet elképzelhetetlen volna rendkívül precíz hidraulika nélkül: annak érdekében, hogy a váltómű működéséhez szükséges, gyors és pontos olajnyomás-modulációt lehetővé tegye, egyben javítsa a rendszer megbízhatóságát, a Mazda egy mechatronikai modullal szerelte fel a SKYACTIV-Drive váltót. Az áthidalási tartomány kiterjesztése a vezetési élmény és az üzemanyag-takarékosság miatt szükséges, másfelől viszont ez a megoldás
növeli
a
kellemetlen
zajok
és
rezgések
(NVH)
előfordulását, hiszen nincs, ami kiegyenlítse a motor és a sebességváltó forgási sebessége közötti különbséget. Az új nyomatékváltót úgy alakítottuk ki, hogy megoldást kínáljon erre a helyzetre.
A
kiterjesztett
áthidalásnak
köszönhetően
a
hidrodinamikus nyomatékváltó kizárólag egészen kis sebességeknél jut szerephez, ezért méretét lecsökkenthettük, így elfért mellette egy hatékony csillapító egység (a zajok és rezgések elnyelésére), valamint egy olyan, többtárcsás áthidaló tengelykapcsoló és működtető dugattyúja, amely tartósabb, jobban szabályozható kapcsolást tett lehetővé A SKYACTIV-Drive kétféle kivitelben létezik: az egyik 270°Nm, a másik 450°Nm forgatónyomatékkal terhelhet ő, így ezek az automata sebességváltók tökéletesen kompatibilisek a SKYACTIV benzin- és dízelmotorokkal.
36
8. SKYACTIV-MT manuális sebességváltó A Mazda egy teljes egészében új fejlesztésű, igen pontosan kapcsolható hatfokozatú sebességváltót tervezett. A különösen kisméretű és könnyű, csökkentett belső súrlódású szerkezet a rendelkezésre álló erőforrások gazdaságos felhasználásának kiváló példája.
37
Akárcsak az automata sebességváltó, a manuális egység is kétféle kivitelben készült, igazodva a motorok eltérő nyomatékszintjéhez. A fejlesztők célja az volt, hogy – modelltől függően – 7-16%-kal csökkentsék a váltómű tömegét (a jelenlegi váltóhoz képest). Ehhez teljes egészében újra kellett gondolni a sebességváltó szerkezetét, és valóban újszerűt alkotni, hiszen napjaink kézi kapcsolású sebességváltói viszonylag egyszerű szerkezetűek. A Mazda ezért a váltó minden egyes alkotóelemét szemügyre vette, és felülvizsgálta azok
funkcionalitását.
Az új SKYACTIV-MT szerkezet, amely rövidebb előtéttengelyt kapott, nagyobbik kivitelében pedig nem rendelkezik külön hátrameneti tengellyel, kiválóan példázza a Mazda innovatív szellemiségét.
38
A mérce: az MX-5 Az
elvárások
listáján
előkelő
helyen
szerepelt
a
sportos
kapcsolhatóság, amelyhez az MX-5 roadster kivételesen precíz, gyorsan kapcsolható kézi sebességváltója szolgált példaképül. Az új váltómű váltógombja mindössze 45mm-es úton mozdul el üresből bármelyik fokozatba. A kar feszes megvezetése az MX-5-ösre emlékeztet: gyakorlatilag ugyanolyan precíz, mégis könnyed a kapcsolás. Magyarul: a SKYACTIV-MT egyértelműen hordozza a Mazda legfőbb értékeit.
A Mazda kifinomult mechanizmust alkalmazva valósította meg az elvárt kapcsolási pontosságot és feszes érzetet. Az optimális működtetési jellemzőket gondosan mérlegelték, amihez az MX-5 kapcsolási
érzetét,
mint
etalont
vetélytársak
hasonló
értékeivel.
könnyedebb
kapcsolhatóságot
összevetették
Az új
kapott,
az
európai
kézi váltó folytonos,
kisebb
ellenállással.
A
pontosabb, feszesebb működtetés érdekében a váltót úgy alakítottuk ki, hogy a váltási folyamat elején kissé súlyosnak érződjön, majd egyre könnyedebben mozogjon, mintha csak magától besiklana a kívánt fokozatba.
40
9. A SKYACTIV karosszéria & SKYACTIV futómű A „Fenntartható Zoom-Zoom” azt jelenti, hogy a takarékosság és hatékonyság érdekében nem kell lemondanunk a vezetés élményéről. Ennek a stratégiának a megvalósítása pedig elképzelhetetlen volna súlycsökkentés nélkül.
Könnyű építés: a Mazda szakterülete A Mazda kiemelt figyelmet szentel a tömegnek, hiszen a könnyebb járművek takarékosabban és élvezetesebben vezethetők. Jobb az üzemanyag-fogyasztásuk,
ugyanakkor
kis
tömegük
javítja
menetteljesítményeiket – a gyorsulást, a vezethetőséget és a fékteljesítményt egyaránt. Ezzel szemben a nagyobb tömeg még nagyobb tömeget szül: a súlyos karosszéria mozgatásához nagyobb, tehát
nehezebb
motorra
van
szükség,
ami
nagyobb
üzemanyagtartályt feltételez, és így tovább. Vegyük például az MX-5 roadstert. A mozgékony sportautó megváltoztatta a piacot; vezetését könnyű felépítése teszi oly élvezetessé. Feszes kormányzása, tökéletes súlyelosztása, valamint alacsony tömegközéppontja az eleve alacsony össztömeg miatt még markánsabban érvényesül.
A kis tömegű szerkezetre a 2007-ben bevezetett, második generációs Mazda2 szolgálhat még példával. Az elődjénél 100kgmal könnyebb, – és ezáltal a folyton nagyobb és nehezebb autókra váltó kisautó-kategóriában érvényesülő trenddel szembe szegülő – Mazda2 sokkal gazdaságosabb, és jobb menettulajdonságokat kínál, ugyanakkor biztonságosabb is.
A költséghatékonyság egyedi megközelítése Ugyanez a hagyomány érvényesül a SKYACTIV karosszéria esetében. Ahelyett, hogy egyes (és gyakran igen költséges) anyagokra támaszkodtunk volna, mint a szénszál vagy az alumínium, különleges
tömegcsökkentési
megközelítés
alkalmaztunk.
Holisztikus, felhasználóbarát filozófiánk három alapvető eleme a
42
karosszéria-szerkezet és kialakítás optimalizálása, az új gyártási folyamatok bevezetése, valamint az alkalmazott anyagok lecserélése, amelyek révén könnyebb, erősebb és biztonságosabb autókat kívánunk építeni.
A Mazda számottevő tömegcsökkentési potenciált lát például a nagy szilárdságú acélokban. Az ügyfél a költséghatékony anyagok hatékony felhasználásából eredő megfizethetőségből profitál. Az eredmények
pedig
magukért
beszélnek:
az
új
SKYACTIV
karosszéria 8%-kal könnyebb elődjénél. A Mazda azt a célt tűzte ki maga elé, hogy minden új modellje 100kg-mal könnyebb legyen elődjénél. Ez pedig szinergiát teremt a többi SKYACTIV technikai fejlesztéssel, hiszen fokozza a SKYACTIV motorok potenciális teljesítményét.
43
SKYACTIV karosszéria
A Mazda „Fenntartható Zoom-Zoom” iránti elhivatottsága az, ami a K+F részlegeket arra ösztönzi, hogy olyan, környezetbarát autókat tervezzenek,
amelyek
a
legszigorúbb
nemzetközi
biztonsági
előírásoknak is megfelelnek, viszont vezetésük is élmény.
A SKYACTIV karosszériával szemben támasztott elvárások olykor ellentmondtak egymásnak. A konfliktus feloldása érdekében a tervezőknek vissza kellett térniük a rajzasztalhoz. Az eredmény: olyan, új generációs modellekhez tervezett karosszériák, amelyek új mércét állítanak a könnyű építési mód terén.
44
Könnyebb és merevebb, hála az egyenes és folytonos szerkezeti elemeknek Az erőhatások hatékony elvezetése érdekében a könnyű, mégis szilárd karosszériának a lehető legtöbb egyenes szakaszból kell állnia. Az alkotóelemeket úgy kell elrendezni, hogy az erőhatások a teljes szerkezeten oszoljanak el, ahelyett hogy egyes gócpontokban összpontosulnának. A Mazda mérnökei egy olyan szerkezeti kialakítást dolgoztak ki, amely az autó orrától a faráig folytonos, egyenes vonalakból áll, és amelynek padlószerkezetéből a lehető legteljesebb mértékben eltávolítottak minden ívet.
45
A hátsó felfüggesztés bekötési pontjai például közvetlenül a karosszéria
alsó
vázszerkezetéhez
csatlakoznak
„kettős
merevítéssel”. Ezen kívül a karosszéria felső részét alkotó négy, függőlegesen elhelyezkedő gyűrűs szerkezetet (köztük a tetőkeretet és az A –oszlopot is) az alsó vázszerkezet merevítési területéhez rögzítettük, ami tovább fokozza a karosszéria szilárdságát. A futóművek átdolgozott kereszttartói ugyanakkor nem csak helyi szinten fokozzák a karosszéria merevségét, de általános érvénnyel is, hiszen bekötésük során optimalizáltuk a karosszéria felfogatási pontjait.
46
Többszörös
erő-elvezetés
útvonal
szavatolja
a
fokozott
biztonságot A Mazda egyik alapvető vezérlő elve, hogy szüntelenül tökéletesítse autóinak passzív biztonságát. A vállalat ezért különleges, többszörös erő-elvezető vonalakat kínáló szerkezettel szerelte a SKYACTIV karosszériát. A szerkezet az ütközés energiáját több irányban oszlatja el, és ezzel hatékonyan nyeli el azt. Frontális ütközés esetén például az ütközés energiáját három folytonos vonalon vezeti (és ezáltal nyeli) el a szerkezet: egy fel az A-oszlop felé, egy lefelé, az alváz felé, végül egy harmadik, középső vonalon keresztül el egészen a karosszéria oldalfaláig. A felső szerkezeti ág több szerepet is betölt: nem csupán az A-oszlophoz vezeti el az energiát, hanem az elülső vázszerkezet esetleges felfelé emelkedését is megakadályozza, hiszen az negatívan befolyásolná az energia kívánt mértékű elterelését.
A SKYACTIV karosszérián még az ajtó is ütéselnyelő szerkezetű. Ráadásul a többszörös erőelvezetési struktúra az oldalirányú ütközések ellen is véd, nagyban fokozva az utasok biztonságát.
Gyártás
–
ragasztással
erősített
hegesztés
és
több
ponthegesztés
Ragasztásos hegesztést alkalmaztunk a tetősín területén, amivel körkörös, gyűrűszerű, merevítő szerkezetet hoztunk létre. A karosszéria összeszerelése során a korábbiakban ez a szerkezeti elem nem volt kapcsolatban a C-oszloppal. Most az alkatrészeket már előre összeillesztik, és egységes elemként küldik át az összeszerelő sorra. A Mazda ezzel folytonos ragasztásos rögzítést ért el, ugyanakkor nagymértékben megnövelte a ponthegesztések számát, ami jelentős mértékben javítja a karosszéria kiváló merevségét.
48
Nagyobb arányban alkalmazott nagy szilárdságú acél elemek fokozzák a merevséget, egyben csökkentik a tömeget
A Mazda SKYACTIV karosszéria számottevően nagyobb arányban (a korábbi 40 helyett 60%) alkalmaz nagy szilárdságú acél elemeket. A vékony, mégis erőteljes, nagy szilárdságú acélok egyszerre csökkentik az autó tömegét és fokozzák a vázszerkezet merevségét. A
mérnökök
erőfeszítései
sikerrel
jártak:
intézkedéseik
eredményeként az új SKYACTIV karosszéria kategóriaelső tömegés merevség-adatokkal büszkélkedhet, ami azt is jelenti, hogy a vázszerkezet stratégiájába.
beleillik
a
Mazda
„Fenntartható
Zoom-Zoom”
A SKYACTIV futómű
Mint a többi SKYACTIV technikai fejlesztés esetén, a Mazda futóműmérnökeinek
is
egymásnak
ellentmondó
célokat
kellett
megvalósítania: kimagasló fürgeség és „egység” érzete vezető és autó között, kiváló egyenesfutás nagy sebességnél, kategóriaelső rugózási komfort mellett. A közvetlenebb kormányzás – különösen kis és közepes sebességeknél – azonban rossz hatással van a nagy sebességnél mutatott vezethetőségre és stabilitásra; a fürge és kezes viselkedés pedig nehezen összeegyeztethető a kényelmes rugózással. Mindezeken túl a fejlesztőknek jelentős mértékben csökkentenie kellett a futómű tömegét. A Mazda mérnökei sikeresen teljesítették mindezen feladatokat, és létrehozták a SKYACTIV futóművet, amely egyedi filozófiát alkalmazva oldja fel a fenti konfliktusokat.
50
Kis és közepes sebességnél mutatott agilitás és nagy sebességű stabilitás összeegyeztetése Az
első
kihívás
az
volt,
hogy
egy
kis
és
közepes
sebességtartományokban kezes, pontos irányíthatóságot mutató futóműnél megvalósítsák a nagy sebességű stabilitás kívánalmát.
A Mazda ennek érdekében egy olyan, új elektromos szervokormányt tervezett, amely már kis sebességnél is közvetlenül reagál a vezető utasításaira, és ezzel intenzívebb vezetési élményt nyújt. Rövidebbre vették a kormánymű áttételét (közvetlenebb kormányzás), ami elősegíti a közvetlen kormányreakciókat és fokozza a függőleges tengely körüli elfordulás sebességét (könnyedebb befordulás), ami kis sebességnél is precíz kormányzást eredményez. Ez a közvetlen kormányzás azonban nagy sebességnél túlérzékennyé teheti a járművet.
52
A mérnökök ezért átdolgozták a hátsó futómű geometriáját. A finomabb
karosszériamozgások
érdekében
optimalizálták
a
lengőkarokat, és a saját kormányzási jellemzők fejlesztése révén fokozták a hátsó kerék tapadását, ezzel kiküszöbölve a nem kívánatos
legyező
mozgásokat.
A stabilabb nagy sebességű egyenesfutás érdekében megnövelték az első kerekek utánfutási szögét, és ezzel magát az utánfutást is (ld. ábra), ami elősegíti a kormánymű önbeállását. A rásegítés mértéke kis sebességnél megnő, elősegítve a könnyed kormányozhatóságot, és
megteremtve
a
lassú
haladásnál
kívánatos
egyszerű
manőverezhetőséget. Ennek köszönhetően a jármű egyszerre stabil és agilis: az új generációs Mazda modellek vezetői minden sebességtartományban optimális viselkedést tapasztalhatnak.
Kis és közepes sebességnél mutatott agilitás és a kimagasló rugózási kényelem összeegyeztetése A felfüggesztés a vázszerkezet és a kerekek közötti „interfész”, ezért alapvető jelentőséggel bír az autó vezethetősége szempontjából. A felfüggesztés
kialakítása
és
szerkezete
határozza
meg
a
kormányzás pontosságát, valamint a menetkomfortot. Ezért a Mazda
mérnökeire váró másik nagy feladat az volt, hogy a felfüggesztés szerkezetét optimalizálják.
Az
agilitás
és
menetkomfort
megteremtésében
a
közötti
hátsó
optimális
egyensúly
felfüggesztés
bizonyult
kulcsfontosságúnak. A mérnököknek anélkül kellett javítaniuk a vezethetőséget, hogy keményebb rugókat vagy feszesebb lengéscsillapítást alkalmaztak volna.
Mindenekelőtt a lengéscsillapítók hatékonyabb működése érdekében úgy helyezték el azok bekötési pontjait, hogy nagyobb legyen az erőkarok aránya. Ezzel, noha a csillapítási erő és a felső gumibak keménysége
egyaránt
menetkényelemre
megnőtt,
gyakorolt
hatása.
mérséklődött A
hátsó
ezek
felfüggesztés
hosszlengőkarjának bekötési pontját feljebb alakították ki, így a megváltozott úton mozgó hosszlengőkarok könnyebben képesek elnyelni
az
útfelületről
közvetített,
hosszirányú
ütéseket
és
erőhatásokat. Ez egyben a menetkomfortot is javítja, ugyanakkor
54
megakadályozza a jármű farának függőleges mozgását, ami fékezés során fokozott stabilitást, és ezáltal rövidebb fékutat eredményez.
A kisebb tömeg és a nagyobb merevség összeegyeztetése A futómű 14%-kal könnyebb a jelenlegi szerkezetnél*, mégis merevebb annál. Ez volt a hármas számú áttörés a futómű-fejlesztés terén. (* A C/D szegmensre (Mazda6) vonatkozó összehasonlítás)
A mérnökök a kívánt tömegcsökkentés érdekében Legfőbb figyelmet szenteltek az kereszttartóknak. Miután meghatározták a funkcionális elvárásokat, CAE (számítógéppel segített tervezés) technológiával
55
alkották meg a koncepcionális modellt, és hangolták össze annak optimális szerkezetét a jármű egészével.
Az autó elülső részének középső elemét meghosszabbították, és csökkentették az alsó lengőkar bekötési pontjának a kerék középvonalától
mért
távolságát.
Hátul
meghosszabbították
a
kereszttartókat, és csökkentették az oldalsó hosszlengőkar bekötési pontjának a kerék középvonalától mért távolságát. Elöl és hátul egyaránt eltávolították a hegesztési peremeket, ezzel stabilabbá téve a hegesztett területek csatlakozásait. Mindezen módosítások egy érezhetően
merevebb,
ugyanakkor
könnyebb
futóművet
eredményeztek (ld. ábra).
56
Az intelligens megoldások alkalmazása révén elért részeredmények összessége hozta létre a SKYACTIV futóművet. A mérnökök teljesítették a kitűzött célt: a futómű maradéktalanul kínálja az új generációs Mazdáktól elvárható vezetési élményt, biztonságot, menetkomfortot, kezességet és stabilitást.
