Podczas trwającego właśnie forum designu i technologii mazdy 2018, firma przedstawia swoje stanowisko w tak istotnych kwestiach jak dalsze obniżanie emisji dwutlenku węgla i znaczące obniżenie emisji innych gazów cieplarnianych przez doskonalenie i rozwój technologii SKYACTIV-X.

 

 

Sustainable Zoom-Zoom 2030

 

W roku 2007 Mazda przedstawiła długoterminową wizję rozwoju technicznego pod nazwą Sustainable Zoom-Zoom. Jej naczelnym założeniem było konstruowanie takich samochodów, jakimi ludzie pragną jeździć, przy jednoczesnym uwzględnianiu potrzeb naszej planety. W ubiegłym roku, po uznaniu, że w ramach dbałości o bezpieczeństwo współczesnego świata potrzebne są bardziej zdecydowane działania ekologiczne, dalsze obniżanie emisji dwutlenku węgla i znaczące obniżenie emisji innych gazów cieplarnianych, Mazda ogłosiła swoją nową długoterminową strategię, nazwaną Sustainable Zoom-Zoom 2030.


Strategia Sustainable Zoom-Zoom 2030 skupia się na trzech zasadniczych kwestiach:


• Ziemia: „Tworzenie zrównoważonej przyszłości, w której ludzie i samochody współistnieją ze zdrową, dostatnią i piękną Ziemią”. Mówiąc konkretniej, dążymy do obniżenia średnich emisji dwutlenku węgla przez wszystkie produkty koncernu Mazda w pomiarze „od wydobycia do zużycia” – do roku 2030 o 50% względem poziomu z roku 2010, a do roku 2050 o 90% względem tego poziomu.


• Społeczeństwo w ujęciu globalnym: „Dzięki samochodom i społeczeństwu gwarantującym bezpieczeństwo i spokój, budowanie systemu, który wzbogaca życie ludzkie, oferując nieograniczoną mobilność dla wszystkich i wszędzie.” Inaczej mówiąc, oznacza to ujednolicenie stosowanych przez markę rozwiązań w zakresie bezpieczeństwa i-ACTIVSENSE oraz poszerzenie badań na obszary pojazdów autonomicznych i zaawansowanych technik łączności.


• Ludzie, którzy jeżdżą Mazdami: „Wzbogacanie dobrostanu mentalnego klientów poprzez satysfakcję, jaka płynie ze świadomości ochrony Ziemi i przyczyniania się do dobrobytu społeczeństw poprzez oferowanie samochodów, które sprawiają prawdziwą przyjemność w prowadzeniu. Ten trzeci punkt stanowi rozwinięcie dwóch poprzednich, a zarazem realizację wyznawanej przez Mazdę filozofii Jinba Ittai – poczucia bezpośredniej jedności kierowcy z pojazdem – oraz koncepcji „ożywienia bryły pojazdu” poprzez stylistykę nadwozia KODO.



Podejście wielostronne


Kierując się zasadą wprowadzania właściwych rozwiązań we właściwym czasie, Mazda doszła do wniosku, że obecnie tradycyjne elektrownie nie są w stanie zaspokoić społecznego zapotrzebowania na zdecydowane obniżenie poziomu emisji gazów cieplarnianych. Co więcej, sytuacja ta będzie mogła się zmienić dopiero wtedy, gdy coraz większe zasoby energii czerpanej ze źródeł odnawialnych zastąpią najbrudniejsze metody wytwarzania energii elektrycznej, takie jak spalanie węgla brunatnego.

Mazda ma świadomość, że silnik spalinowy pozostanie głównym źródłem napędu pojazdów w skali światowej jeszcze przez wiele lat, a zatem jego usprawnianie może przyczynić się decydująco do obniżania emisji dwutlenku węgla. Dlatego Mazda koncentruje swoje działania na osiągnięciu jak największej wydajności silnika spalinowego. Przykładem tych starań jest nowy silnik benzynowy następnej generacji SKYACTIV-X, z którym wiąże się ambicja uzyskania wyników w zakresie emisji w warunkach rzeczywistej eksploatacji nie gorszych, a nawet lepszych od pojazdów o napędzie elektrycznym. Nie należy z tego wnioskować, że Mazda odwraca się od rozwijania elektrycznych zespołów napędowych. W roku 2019 Mazda wprowadzi samochód elektryczny; w roku 2020 zastosuje technologię miękkiej hybrydy lub mikro-hybrydyzacji z wbudowanymi bateriami. Następnie, w roku 2021 pojawi się pierwszy pojazd marki z napędem hybrydowym typu plug-in z możliwością ładowania baterii z gniazdka. W tym celu Mazda zawarła ostatnio nowy sojusz technologiczny z firmami Toyota, Subaru, Suzuki, Daihatsu, Hino oraz producentem baterii Denso. W ramach tego porozumienia siedem firm współpracuje od stycznia 2018 r. nad badaniem i rozwojem wspólnych technologii połączenia idealnego silnika spalinowego z wydajnym napędem elektrycznym. Działania te mają prowadzić do opracowania pojazdów elektrycznych i wyposażenia je w zaawansowane systemy informacji i rozrywki, systemy łączności i jeszcze skuteczniejsze rozwiązania w zakresie bezpieczeństwa.


Kompleksowa ocena emisji


W obecnej sytuacji, gdy dwie trzecie światowej produkcji energii elektrycznej pochodzi ze spalania paliw kopalnych, Mazda uważa, że dane uznające pojazdy o napędzie czysto elektrycznym za „zeroemisyjne” są obłudne i zakłamują rzeczywistość. Aby móc bardziej prawidłowo mierzyć emisje dwutlenku węgla w całym cyklu życia pojazdu, Mazda odrzuca stosowane obecnie pomiary „od zbiornika do kół” (które uwzględniają tylko emisje powstające podczas jazdy) na rzecz metody pomiarowej „od wydobycia do zużycia”, w których wlicza się również emisje przy wydobyciu paliw kopalnych oraz produkcji i generowane podczas przesyłania energii elektrycznej. Zastosowanie pomiarów „od wydobycia do zużycia” umożliwia Maździe dokonanie dokładniejszych analiz właściwych ścieżek rozwoju zespołów napędowych, które zostaną wybrane w najbliższej przyszłości. W tym kontekście firma dokonuje rewizji rzekomych zalet ekologicznych pojazdów elektrycznych, które zużywają prąd wytwarzany z użyciem paliw kopalnych. Samochód elektryczny średniej wielkości zużywa około 20 kWh energii elektrycznej na 100 km. Wyprodukowanie takiej ilości energii z węgla wiąże się z emisją CO2, którą przeliczyć można na 200 g/km. Tymczasem analogiczny pojazd z wydajnym silnikiem benzynowym cechuje się emisją CO2 na poziomie 156 g/km, a jeżeli zasilany jest LNG czyli skroplonym gazem ziemnym, liczba ta spada do 100 g/km. Okazuje się zatem, że przy obliczeniu metodą „od wydobycia do zużycia” średnie emisje dwutlenku węgla przez samochód elektryczny wynoszą około 128 g/km. Tymczasem ten sam parametr dla silnika benzynowego Mazda SKYACTIV-G o porównywalnej mocy wynosi 142 g/km. Oznacza to, że wystarczy dalsza poprawa wydajności o 10%, by emisje silnika SKYACTIV-G zrównały się z wynikami pojazdów elektrycznych. W rzeczywistości silnik SKYACTIV-G emituje mniej dwutlenku węgla niż samochody elektryczne, do których prąd wytworzony został z węgla lub ropy naftowej. I o ile pozostaje faktem, że pojazdy elektryczne napędzane prądem wytwarzanym ze spalania skroplonego gazu ziemnego mają emisje niższe o 30%, to badania własne Mazdy skłaniają do przekonania, że można tak udoskonalić silniki spalinowe, by dorównały one również tym źródłom napędu.

 

 

Nowy silnik SKYACTIV-X


Znaczącym krokiem w drodze do osiągnięcia tego celu będzie nowy silnik Mazdy SKYACTIV-X. Jest on pierwszym na świecie dostępnym komercyjnie silnikiem benzynowym, wykorzystującym zapłon samoczynny. Mieszanka paliwowo-powietrzna ulega w nim zapłonowi samoczynnemu pod wpływem sprężenia przez tłok.

Metoda spalania SPCCI (Spark-Controlled Compression Ignition – zapłon samoczynny sprężonej mieszanki sterowany świecą), opatentowana i należąca do Mazdy na zasadzie wyłączności, łączy zastosowanie zapłonu świecowego z tradycyjnego silnika benzynowego z zasadą zapłonu samoczynnego, właściwą silnikom dieslowskim. Technologia ta pozwala rozwiązać dwa problemy, które do tej pory stały na przeszkodzie wprowadzeniu silników benzynowych z zapłonem samoczynnym do zastosowań komercyjnych. Pierwszym z nich była trudność odpowiedniego powiększenia strefy działania, w której możliwy jest zapłon samoczynny pod wpływem sprężenia mieszanki. Drugim – uzyskanie gładkiego przechodzenia pomiędzy zapłonem samoczynnym a zapłonem iskrowym. Dla skutecznego działania technologii SPCCI zasadnicze znaczenie mają dwa czynniki. Pierwszym z nich jest zdolność silnika do przechodzenia od idealnego, stechiometrycznego stosunku wagowego powietrza do paliwa (który wynosi 14,7:1 i stosowany jest w konwencjonalnych silnikach benzynowych) do spalania ubogiej mieszanki, w której stosunek wagowy powietrze - paliwo jest wyższy, porównywalny do silników dieslowskich o zapłonie samoczynnym. Drugim czynnikiem jest ciągła praca świec zapłonowych. Gdy silnik jest zimny lub kiedy pracuje na wysokich obrotach, świece zapłonowe zapalają mieszankę tak samo, jak w rozwiązaniu konwencjonalnym. Natomiast kiedy silnik pracuje w trybie spalania ubogiej mieszanki – czyli przez około 80% łącznego czasu pracy – iskra ze świecy zapala falę bogatej mieszanki, wtryskiwaną pod ultra-wysokim ciśnieniem do środkowej części komory spalania podczas suwu sprężania. To z kolei powoduje zapłon samoczynny sprężanej ubogiej mieszanki i jej wyjątkowo równomierne spalanie i zapewnia większą siłę odpychającą tłok w suwie pracy ku dolnemu położeniu. Punktualność tego procesu sterowana jest przez płomień idący od iskry ze świecy. W ten sposób technologia SPCCI łączy zalety silników benzynowego i dieslowskiego i dzięki temu osiąga doskonałe parametry w dziedzinach emisji, mocy i zdolności do przyśpieszeń. W połączeniu ze sprężarką mechaniczną, która podnosi ciśnienie powietrza w układzie dolotowym, technologia zapłonu samoczynnego zapewnia niespotykaną wcześniej szybkość reakcji silnika na dodanie gazu oraz podwyższenie momentu obrotowego w granicach 10-30% w porównaniu do obecnego silnika benzynowego SKYACTIV-G. Jednocześnie, proces spalania superubogiej mieszanki podnosi wydajność silnika nawet o 20-30% względem obecnego silnika benzynowego SKYACTIV-G. Co więcej, silnik SKYACTIV-X jest w stanie dorównać lub nawet przewyższyć najnowsze silniki Diesla SKYACTIV-D pod względem oszczędności paliwa.


Architektura pojazdów SKYACTIV następnej generacji


Opracowana przez Mazdę ARCHITEKTURA SKYACTIV-VEHICLE rozwijana była z dużym naciskiem na uwzględnienie filozofii projektowania koncentrującego się na człowieku. Nie mniejszą uwagę zwracano na maksymalizację korzyści, jakie daje wrodzona zdolność ciała ludzkiego do nieustannego utrzymywania równowagi. Efektem tych starań jest wygodniejsza i mniej męcząca jazda, która ułatwia wszystkim osobom w samochodzie szybkie reagowanie na zmiany zachodzące w otoczeniu. Dzięki temu, że ciało ludzkie jest w stanie z łatwością utrzymywać równowagę w reakcji na siły kinetyczne działające podczas jazdy, nowa architektura pojazdów marki Mazda gwarantuje kierowcy pełniejsze czucie prowadzenia, refleks w reakcji na czynniki zewnętrzne i doznawanie w najwyższym stopniu poczucia Jinba Ittai w czasie jazdy. Aby móc zaoferować te korzyści, zespół projektantów przebadał wszystkie aspekty płyty podłogowej pojazdu z punktu widzenia wszechstronnego udoskonalenia konstrukcji. Wśród innowacji będących efektem tych działań są przeprojektowane siedzenia, które utrzymują miednicę w pozycji pionowej, co pozwala zachować naturalną krzywiznę kręgosłupa w kształcie litery „S”; karoseria z wbudowanymi wielokierunkowymi strukturami pierścieniowymi, które natychmiastowo przenoszą siły kinetyczne działające na nadwozie; konstrukcja podwozia, którego wszystkie elementy współdziałają w celu gładkiego tłumienia nagłych impulsów energii przenoszonych od kół na masę resorowaną; wreszcie – staranne i gruntowne udoskonalenia w dziedzinie NVH (Noise, Vibration and Harshness, czyli ograniczania hałasu, wibracji i dyskomfortu w pojazdach), w oparciu o analizę charakterystyki energii wibracyjnej i znajomość mechanizmów, poprzez które ludzie odbierają dźwięk. Mazda zamierza dalej skupiać swoje działania na doskonaleniu silnika benzynowego i innych nowych technologii SKYACTIV, a jednocześnie dbać o to, by postępy w zakresie filozofii projektowania KODO dorównywały oraz odzwierciedlały czystość i elegancję innowacji technicznych.


Stylistyka KODO następnej generacji


Dwa przykłady jedynej w swoim rodzaju elegancji, jaką uosabiają projekty samochodów Mazdy następnej generacji, miały swoją premierę światową podczas Salonu Samochodowego w Tokio jesienią 2017 r. Były to model koncepcyjny Mazda VISION COUPE oraz kompaktowy hatchback KAI CONCEPT. Ten drugi reprezentuje ideał pojazdu napędzanego silnikiem spalinowym i łączy przyjęty przez Mazdę styl projektowania następnej generacji z rozwijaną przez firmę przełomową technologią silników SKYACTIV-X. Idąc dalej, Mazda ma nadzieję na tworzenie przyszłości, w której Ziemia i zamieszkujący ją ludzie będą potrafili współistnieć z samochodami, które będą wzbogacały ludzkie życie poprzez doznania płynące z ich posiadania oraz, przede wszystkim, prowadzenia. Ma również nadzieję stać się marką, z którą klienci nawiązywać będą silne relacje emocjonalne.


Stylistyka Mazdy następnej generacji


Mówi: Ikuo Maeda - Dyrektor Zarządzający działu Projektowania i Stylistyki Marki, Mazda Motor Corporation:

„Jedną z głównych tendencji w naszych czasach jest maksymalizowanie wydajności – w każdej dziedzinie i na wszelkie sposoby. O ile obecna orientacja skierowana ku pojazdom autonomicznym z pewnością doprowadzi do stworzenia nowej wartości dla społeczeństwa, my, jako Mazda obawiamy się, że może to również osłabiać więzi istniejące pomiędzy ludźmi i samochodami – w tym interakcję pomiędzy kierowcą a samochodem, powstającą i odczuwaną podczas jazdy. Świadomi obecnych trendów technologicznych, uważamy za nieodzowne, by samochody zachowały tę specyficzną rolę, jaką pełnią w życiu swoich właścicieli – potrafią one bowiem znaczyć tak wiele, jak gdyby były nieomal członkami rodziny.”

„Ponadto, zamierzamy jeszcze zwiększyć nasze starania o to, by nadal oferować swoiste piękno i wizualną atrakcyjność samochodów. Chcemy nadal tworzyć formy zrodzone przez zastosowanie kanonów japońskiej estetyki, przez talent do kształtowania obiektów pięknych, wyrafinowanych i jednocześnie dających poczucie ciepła, wygodnej i intymnej przestrzeni, dzięki której ludzie mogą rzeczywiście odczuwać swoją jedność z pojazdem. Jest to wizja, którą jako Mazda zawsze mamy przed oczami, kiedy projektujemy nasze samochody.” „Samochód, o jaki nam chodzi, pochodzić może tylko od Mazdy. Dlatego, że właśnie nasza marka w najwyższym stopniu przejmuje ów nacisk, jaki w kulturze japońskiej kładzie się na relację wiążącą ludzi z narzędziami, którymi ludzie ci się posługują. I właśnie tworzenie samochodów sprzyjających powstawaniu tej relacji jest wyzwaniem, które napędza i motywuje dział Mazda Design.”

 


KODO – Dusza Ruchu: ożywić projekt bryły samochodu


W roku 2010 Mazda przyjęła nową filozofię designu, nazwaną KODO – Dusza Ruchu. W projektowaniu KODO celem jest nasycenie życiem form samochodów, uchwycenie energii ruchu widocznej w dynamice ujęć poklatkowych uchwyconych przy filmowaniu żywych stworzeń w biegu oraz przekazanie tej energii i rytmu w kształtach pojazdów, jakie projektujemy. Chcemy tworzyć samochody obdarzone witalnością sprawiającą, że będą się one wydawały jak żywe. To właśnie nasza filozofia – wszechstronna wizja, którą zamierzamy rozwijać i coraz pełniej realizować w przyszłości. Dla opracowywanej obecnie generacji pojazdów Mazda kształtujemy wygląd bardziej elegancki niż kiedykolwiek przedtem, a jednocześnie dający poczucie witalności, będącej cechą stylu naszej marki. Filozofia designu, jaką się kierujemy, zakłada uzyskanie efektu piękna w swoistym, japońskim stylu – w stylu kultywowanym od starożytności, który przejawia się poprzez wygląd subtelny i wysublimowany. Styl samochodów Mazda nie sprowadza się do powierzchownej „japońskości”, polega raczej na twórczej reinterpretacji samej esencji japońskiej estetyki, obecnej w jej zasadniczych elementach, oraz jej wyrażanie w postaci nowej, świeżej elegancji.


Elegancja Mazdy


Specyficzna elegancja, jaką pragnie tworzyć i wyrażać Mazda, zakorzeniona jest w tradycjach klasycznej japońskiej estetyki. Jej istotą jest piękno delikatne i powściągliwe, lecz zarazem bogate i bujne. Ważną jego cechą jest staranna eliminacja wszystkiego, co zbędne – tak długo, aż pozostanie tylko to, co naprawdę konieczne. Dzięki temu doznaje się poczucia obfitości, choć jego źródłem są elementy, które wydają się zadziwiająco proste, zaprojektowane bez komplikacji. W ten sposób stworzyć można samochód o wyglądzie dostojnym, lecz jednocześnie pełnym subtelnego, a przy tym wyrazistego wdzięku, który emanuje ze wszystkich form. Celem, do jakiego dążymy przygotowując nadchodzącą generację samochodów Mazdy, jest pokazanie poprzez taką estetykę naszej, jedynej w swoim rodzaju wizji elegancji. Dla japońskiej estetyki zazwyczaj właściwa jest elegancja taka, jakiej nie doświadcza się nigdzie indziej. Można ją określić, jako styl polegający na dostarczaniu poczucia doskonałej równowagi – ujmująco dyskretny, unikający wszelkiej ostentacji. Tradycyjna kultura japońska w znacznym stopniu opiera się na minimalistycznej koncepcji mówiącej, że „mniej daje więcej”. Kładzie się w niej nacisk na ograniczanie lub nawet usuwanie elementów, by pozostawić dużo wolnej przestrzeni. W naszej obecnej gamie modeli staramy się wyrazić wspomnianą już dynamikę ujęć po klatkowych, właściwą filmowaniu żywych stworzeń w ruchu – uchwycić ją i zawrzeć bezpośrednio w fizycznych formach samochodów, by nadać im wrażenie witalności. Jednakże idąc dalej, w przyszłości, planujemy skupić się na prezentowaniu nadwozi naszych samochodów również poprzez żywą i zmienną grę światłocieni, przez refleksy światła ślizgające się po powierzchniach wraz ze zmianą kątów widzenia. W ten sposób pragniemy tworzyć samochody, które wyglądać będą dosłownie jak żywe. Naszą misją w dziedzinie projektowania jest kształtowanie form, które będą piękne w swojej prostocie, oczyszczone ze wszelkich zbędnych elementów, a następnie nasycenie powstałych kształtów życiem dzięki wirtuozersko rozłożonej grze światła na bryłach nadwozia.


Mazda VISION COUPE


Jeśli źródeł koncepcji „Elegancji Mazdy” szukać w historii naszego designu, punktem wyjścia dla niej była zapewne Mazda R360 z roku 1960, a także Mazda Luce – coupé z silnikiem Wankla z roku 1969. O ile w naszych czasach wydaje się rządzić dyktat wydajności, w tych dawnych modelach największy nacisk kładziony był na uzyskanie pięknych proporcji. Ich pogodny wdzięk niekonieczne zbiegał się z ogólnymi trendami
w projektowaniu samochodów z tego okresu, ale właśnie taki styl dostarczył podstaw, z jakich ostatecznie wyrosło pojęcie elegancji według Mazdy. Korzystając z tego dziedzictwa, Mazda VISION COUPE wprowadza nas w nowy design, właściwy modelom następnej generacji tej marki. Użyte w jej nazwie słowo „coupé” składa hołd całej tradycji elegancji i określa kontekst dla nowego rozdania w designie KODO.


Styl nadwozia


Mazda VISION COUPE przybiera zasadniczo formy opływowego czterodrzwiowego coupé. Jej proporcje zgodne są ze „złotą regułą” klasycznego stylu – z kabiną odsuniętą ku tylnej części nadwozia. Cała sylwetka sugeruje siłę impetu pchającego bryłę samochodu naprzód i tworzy wrażenie maszyny o wysokich osiągach.

W budowaniu takiej ekspresji projektanci VISION COUPE zarzucają motyw rytmicznego ruchu, podkreślany w nadwoziach modeli będących wcześniejszymi dziełami stylu KODO. Zamiast tego skupiają się na prostej formie, sprowadzonej wyłącznie do tego, co niezbędne, by w czystej postaci wyrażać estetykę „mniej daje więcej”. Przez całą długość nadwozia, od znaczka na grillu do znaczka umieszczonego na krawędzi tylnej pokrywy, przebiega wyraźna oś symetrii, która nasila skojarzenia z wyglądem i dotykiem połaci gładkiej stali. Na tym wektorze ześrodkowują się wszystkie optyczne „ruchy” form, tworząc w efekcie „formę jednolitego ruchu”, jednocześnie nadzwyczaj prostą i przekazującą doznanie prędkości. Po określeniu zasadniczej bryły tego pojazdu jako czterodrzwiowego coupé, włożyliśmy następnie ogromną ilość czasu i wysiłku w dopracowanie projektu nadwozia, zaś w szczególności na grę refleksów światła na jego powierzchniach.


Światło, jako tworzywo artystyczne: Nowa Ekspresja Witalności


Naczelną koncepcją designu KODO jest nasycanie nadwozia samochodu życiem. Jednak zdolność form do przekazywania poczucia witalności można osiągać różnymi sposobami. Ukazywanie piękna zjawisk naturalnych poprzez misterne, migotliwe wzory świetlne jest praktyką artystyczną właściwą tylko sztuce Japonii. Zmienna, ulotna gra świateł i cieni potrafi przekazać bardzo wiele z dramatu życia, a właśnie Japończycy są jak nikt inny wyczuleni na takie delikatne przemiany wizualne. W profilu bocznym tego modelu zawarte są zarówno wzajemne dynamiczne relacje światła i cienia, jak i koncepcja „piękna pustej przestrzeni”. Odbicie światła płynie po połaciach karoserii wraz z jej rzeczywistym ruchem, tworząc w efekcie wrażenie pojazdu, który naprawdę żyje. W kształcie nadwozia dominuje silna, zdecydowanie zarysowana linia ramienna, która podkreśla atletyczność sylwetki. Delikatniejsze i bardziej eleganckie gry świetlne połyskują na gładkich, pustych powierzchniach, z jakich składa się karoseria auta. To właśnie zestawienie tych dwóch kontrastowych efektów świetlnych pozwoliło projektantom ożywić wygląd Mazdy VISION COUPÉ. Światło pełznące po pięknej bryle, dopracowanej do perfekcji podczas dwóch lat ręcznej pracy rzemieślników z działu designu, podnosi nadwozie tego samochodu do poziomu sztuki.


Styl wnętrza: Harmonia przestrzeni oparta na koncepcji ma

 

Projekt wnętrza samochodu wykorzystuje tradycyjną koncepcję ma, obecną w japońskiej architekturze. Polega ona na umiejętnym ukształtowaniu przestrzeni w taki sposób, by tworzyła ona odpowiednią atmosferę wnętrza. Celowe użycie przestrzeni pomiędzy takimi elementami zabudowy, jak tablica rozdzielcza, boczki drzwi i konsola środkowa, realizuje założenia koncepcji ma i sprzyja przepływowi powietrza między nimi. Tworzy to wrażenie przestrzeni ukierunkowanej i zdynamizowanej, która jak gdyby płynie przed siebie wraz z ruchem samochodu, delikatnie obejmując osoby obecne w kabinie, a zarazem nie narzuca żadnego poczucia zamknięcia. W ostatnich czasach w kabinach samochodów coraz bardziej eksponowane miejsce zajmują duże ekrany do wyświetlania informacji. Co prawda osoba prowadząca współczesny samochód potrzebuje pewnego zasobu informacji, jednak ekrany w coraz większym stopniu stają się elementem odwracającym uwagę wizualną kierowcy od patrzenia na drogę. VISION COUPE wyposażona jest w specjalnie opracowany przez Mazdę, przezroczysty ekran, który pełni swoją rolę wyłącznie wtedy, gdy jest potrzebny, a w innych chwilach przestaje być widoczny. Dzięki czemu współtworzy on przestrzeń wewnętrzną o doskonałej widoczności i w ten sposób lepiej spełnia potrzeby kierowcy.


Jinba Ittai – kierowca i samochód jako jedność


W Maździe uważamy, że pomiędzy kierowcą i jego samochodem winna istnieć podobna więź, jaka powstaje pomiędzy jeźdźcem a jego wierzchowcem. To poczucie dynamicznej jedności dwóch istot stanowi istotę koncepcji Jinba Ittai – idei leżącej u podstaw projektowania samochodów Mazdy. Chcąc jak najlepiej realizować tę koncepcję, badamy nowe, konkretne metody zapewnienia bezpośredniego kontaktu i czucia pomiędzy kierowcą a pojazdem. Zależy nam na tym, by kierowca wykonywał czynności składające się na prowadzenie intuicyjnie, operując elementami sterowania tak, jak gdyby były one przedłużeniem jego własnego ciała. W modelu Mazda VISION COUPE układ kokpitu jest symetryczny: instrumenty służące prowadzeniu umieszczone są pośrodku, a wszystkie pozostałe elementy rozłożone po ich obydwu stronach. Dzięki temu kierowca zawsze wyczuwa środkową oś podłużną pojazdu. Ideał Jinba Ittai – w pełni intuicyjnego prowadzenia – przejawia się także w samych elementach sterowania i w funkcjach, które umożliwiają kierowcy uzyskanie potrzebnych informacji jednym szybkim dotknięciem konsoli środkowej. Ten i szereg innych elementów kabiny składają się na jedyny w swoim rodzaju „interfejs człowieka z maszyną”, spajający kierowcę z samochodem relacją bezpośrednią i intuicyjną.


Mazda KAI CONCEPT


Sama nazwa „Kai” oznacza pioniera. I rzeczywiście, kompaktowy hatchback Mazda KAI CONCEPT stanowi zapowiedź przyszłych modeli marki Mazda w tym segmencie. Reprezentuje on idealny pojazd napędzany silnikiem spalinowym, umiejętnie łącząc przełomowe rozwiązania techniczne następnej generacji Mazdy ze stylem następnej generacji. KAI CONCEPT przejmuje układ napędowy SKYACTIV-X czyli przede wszystkim silnik Mazdy następnej generacji odznaczający się nowatorską metodą spalania, określoną jako SPCCI (Spark-Controlled Compression Ignition – zapłon samoczynny sprężonej mieszanki sterowany świecą). Silnik SKYACTIV-X zmierza obecnie po miano pierwszego na świecie silnika benzynowego, wykorzystującego zapłon samoczynny, dostępnego w zastosowaniach komercyjnych. W nowym koncepcyjnym hatchbacku zastosowano także inne rozwiązanie Mazdy następnej generacji – SKYACTIV-VEHICLE ARCHITECTURE, które sprzyja maksymalnemu wykorzystaniu naturalnych zdolności ciała ludzkiego i pełnemu zespoleniu kierowcy z samochodem. W połączeniu z silnikiem SKYACTIV-X, zapewnia to wyrafinowaną dynamikę prowadzenia pod każdym względem, od osiągów, czucia auta po komfort gładkiego i cichego toczenia.


Nowe wyzwanie w projekcie modelu typu hatchback


Nabywcy na całym świecie lubią samochody z nadwoziem hatchback za ich przystępne ceny oraz praktyczność pod względem pakowności i zagospodarowania przestrzeni. Ambicją Mazdy jest również oferowanie istotnych wartości swojej marki w tym wszechobecnym i bogatym w tradycje segmencie samochodów. Konkretny plan Mazdy polegał na tym, by wyzwanie stworzenia nowego hatchbacka podjąć poprzez zastosowanie zmodyfikowanego stylu projektowania KODO. Celem było stworzenie atrakcyjnego hatchbacka, który różniłby się od wszystkich, jakie poznaliśmy do tej pory. Dlatego Mazda KAI CONCEPT nie podejmuje żadnych konwencjonalnych koncepcji i nie powiela stereotypów. Tworzy nową jakość, zrodzoną z pragnienia realizacji idealnej formy hatchbacka w całej jej prostocie i urodzie. Jednym z zadań zespołu projektantów było uchwycenie proporcji zdolnych wzbudzać silne i wyraziste wrażenie siły i piękna. Innym, stworzenie nowej stylistyki – takiej, która zaciera podział nadwozia na dłuższą bryłę dolną i nałożoną na nią kabinę, by przedstawić całość jako wspólną, jednorodną formę. W efekcie styliści uzyskali bryłę o silnej ekspresji i zupełnie nowym obliczu, które akcentuje charakterystyczną zwartość hatchbacka, sprawia wrażenie sylwetki asertywnej i mocnej. W projekcie nadwozia niemal całkowicie zrezygnowano z linii mających nadawać bryłom rysy i charakter. Zamiast tego, projektanci skomponowali je z ekspresyjnych, wzajemnie grających ze sobą powierzchni, na których zmienne refleksy światła tworzą błyskotliwe, emocjonujące efekty. Projekt składa się z form nieskomplikowanych, a jednak cechuje się pięknem. Oglądający ten samochód kontemplują jego kształty długo, w milczeniu, jak gdyby mieli przed sobą pierwszorzędne dzieło sztuki. Kluczem do realizacji tych zamierzeń oraz – ogólnie – do udoskonalenia projektowania w stylu KODO, jest koncepcja „mniej daje więcej”. Wzywa ona do celowego eliminowania zbędnych elementów projektu, aby efekt bogactwa uzyskiwać poprzez powstającą obfitość wolnej przestrzeni. Boczne panele karoserii, zdecydowane w wyrazie, choć subtelne w detalach, uformowane zostały w dziale stylistyki Mazdy przez znakomitych modelarzy pracujących w glinie. Starannie rozplanowane przejścia pomiędzy światłem i cieniem tworzą nieodparte poczucie witalności – najbardziej zauważalną cechę projektu KAI CONCEPT. Pas przedni nasila wrażenie trójwymiarowej głębi i pełnych, bujnie kształtowanych form, charakterystycznych dla stylu KODO. Motyw skrzydła, będący sygnaturą marki, widnieje na tle ciemnego, spokojnego połysku metalicznego wykończenia powierzchni, podkreślając dojrzały i zarazem sportowy charakter, właściwy dla hatchbacka. Projekt osiąga efekt drobiazgowo dopracowanego piękna, uzyskanego poprzez eliminację wszystkich zbędnych elementów. W ten sposób powstaje hatchback, który prezentuje się jako zwarta, silna bryła. Jest on zarazem przykładem tego, jak Mazda skondensowała najnowsze wcielenie stylu projektowania KODO do postaci niedużego, zgrabnego samochodu. Otrzymujemy samochód, którego wygląd daje wyraz artystyczny uosabiający japońską estetykę i jednocześnie nie pozostawia wątpliwości, że jego proporcje, idealne dla hatchbacka, są dziełem stylistów Mazdy.



Kabina – otoczenie wewnętrzne nastawione na pełną realizację zasady Jinba Ittai, jedności pomiędzy samochodem i kierowcą


Projekt wnętrza narzuca łączność w relacji kierowcy z samochodem. Tworzy on środowisko wewnętrzne, które delikatnie obejmuje osoby zajmujące miejsca w kabinie, unikając jednocześnie wywołania wrażenia ograniczonej przestrzeni. Ta realizacja ideału „mniej daje więcej” sprzyja jeszcze silniejszemu odczuciu doznania Jinba Ittai, nad którego zapewnieniem Mazda stale pracuje. Takie elementy, jak tablica rozdzielcza, boczki drzwi i konsola środkowa zaprojektowano tak, by zostało pomiędzy nimi sporo wolnego miejsca. Linie wzajemnych przecięć tych form przebiegają w sposób wywołujący wrażenie ruchu przestrzeni w kierunku wzdłuż osi pojazdu, jak gdyby zjawisko prędkości odczuwalnie przenikało całą kabinę. Wszystkie składniki projektu wnętrza cechuje doskonała symetria poziomów, z tym, że konsola wskaźników obejmująca trzy zegary oraz dysze nawiewu powietrza umieszczone są na wprost przed kierowcą. Kierowca zachowuje stałe poczucie tej pojedynczej, skupionej na nim osi, która przebiega przez kokpit oraz wygodnego objęcia przez otoczenie. Doznanie to wzmacnia wrażenie łączności z samochodem i tworzy uczucie zrośnięcia się z nim w całość. Uzupełnieniem tego są drobne akcenty w żywym kolorze czerwonym, dyskretnie rozmieszczone na boczkach drzwi i na konsoli podłogowej, które pomagają w wyrażeniu aktywnego charakteru, właściwego dla modeli segmentu hatchback i – konkretnie – przyjemności z odczuwania zwinności i dynamiki Mazdy KAI CONCEPT.


Silnik benzynowy SKYACTIV-X następnej generacji


Skonstruowany przez Mazdę silnik SKYACTIV-X, cechujący się technologią zapłonu samoczynnego sprężonej mieszanki sterowanego świecą, metodą spalania nie stosowaną nigdy wcześniej, stanowi drugi krok w dążeniu Mazdy do opracowania silnika benzynowego o idealnym procesie spalania. Inżynierowie od dawna usiłowali opracować zapłon samoczynny dla silników benzynowych. W silniku SKYACTIV-X zapłon iskrowy służy do sterowania procesem zapłonu samoczynnego. Efektem jest radykalna poprawa parametrów w całym zakresie ważnych wskaźników osiągów. SKYACTIV-X jest nowym, przełomowym silnikiem, technologią opracowaną wyłącznie przez Mazdę. Zalety silnika benzynowego o zapłonie iskrowym – wzrost osiągów przy wysokich prędkościach obrotowych i czystsze emisje wydechowe – zostały w nim połączone z zaletami silników dieslowskich o zapłonie samoczynnym, czyli lepszą pierwszą reakcją na dodanie gazu i niższym zużyciem paliwa. Efektem jest silnik typu mieszanego, który zapewnia to, co najlepsze z obydwu tych rozwiązań.

w Maździe wierzymy, że silnik spalinowy nadal ma przed sobą duże perspektywy dalszego rozwoju. Jesteśmy przekonani, że nasza nowa technologia może odegrać poważną rolę w staraniach o ochronę środowiska w skali globalnej. W oparciu o przyjętą przez Mazdę strategiczną wizję działalności, jaką jest dbałość o stan naszej pięknej planety przy jednoczesnym wzbogacaniu życia ludzi o radość prowadzenia samochodu, zamierzamy kontynuować nasze nieprzerwane poszukiwania, zmierzając do zbudowania idealnego silnika spalinowego.



Cele i koncepcja technologii


1/ Zalety procesu spalania ubogiej mieszanki i związane z tym utrudnienia.

Realizując zilustrowany powyżej plan rozwoju, podjęliśmy gruntowną rewizję samego procesu spalania wewnętrznego. Naszym celem było dokonanie zasadniczych usprawnień w zakresie wydajności tego procesu. W silniku SKYACTIV-G wydajność spalania jest zwiększona przez podniesienie stopnia sprężania. Straty w zakresie chłodzenia, ponoszone w strefie przenikania ciepła na ściany komór spalania, są ograniczane poprzez regulację temperatury chłodziwa. Z kolei straty w zakresie siły suwu tłoków powodowane przez zwiększony opór mechaniczny redukujemy dzięki zastosowaniu cyklu Millera. W silniku SKYACTIV-X, najnowszej jednostce napędowej w serii SKYACTIV, dążyliśmy do zwiększenia stosunku ilościowego powietrza do paliwa. Aby to osiągnąć, musieliśmy umożliwić spalanie ubogiej mieszanki czyli proces, w którym spalane są większe ilości powietrza. Idealny stosunek powietrza do paliwa (zwany stechiometrycznym) wynosi 14,7:1. Użycie wyższego współczynnika powietrze - paliwo poprzez ponad dwukrotne zwiększenie ilości powietrza, podwyższa właściwy współczynnik uwalnianego ciepła oraz obniża temperaturę gazów spalinowych, co z kolei zmniejsza straty ponoszone na chłodzeniu. Jednocześnie, rozwiązanie polegające na wprowadzeniu większych ilości powietrza zmniejsza straty ponoszone na zamknięciu przepustnicy, czego efektem jest niższe zużycie paliwa. Problem jednakże polega na tym, że jeżeli taka uboga mieszanka paliwowo-powietrzna spala się w procesie rozchodzenia się płomienia, z którym mamy do czynienia przy zapłonie świecowym, powstaje tendencja do spalania niestabilnego. Aby rozwiązać ten problem, trzeba zastosować zapłon samoczynny, zachodzący pod wpływem wysokiego stopnia sprężania przy wysokiej temperaturze. Oznacza to, że w takim silniku konieczny jest zapłon samoczynny, taki, jak używany w silnikach dieslowskich. Dlatego przy konstruowaniu silnika SKYACTIV-X udoskonaliliśmy siedem czynników, które muszą pozostawać pod kontrolą przy zapłonie samoczynnym ubogiej mieszanki paliwowo-powietrznej. Czynniki te to m.in. stopień sprężania (który trzeba podnieść, aby uzyskać niezbędne warunki spalania, czyli wysoką temperaturę i wysokie ciśnienie w cylindrze), moment zapłonu jak najbliższy chwili, gdy tłok znajduje się w górnym martwym położeniu (tak, jak ma to miejsce przy zapłonie samoczynnym) oraz okres spalania, w którym całe paliwo spala się równocześnie


2/ Problemy związane z zapłonem samoczynnym sprężonej mieszanki jednorodnej.

Jedną z koncepcji dotyczących procesu zapłonu samoczynnego w silnikach benzynowych jest zapłon sprężonego ładunku jednorodnego (HCCI – homogenous charge compression ignition). Kiedy do wywołania zapłonu używa się świecy zapłonowej, spalanie rozchodzi się we wszystkie strony od miejsca iskry, co spowalnia proces spalania. Jeżeli w dodatku stosuje się mieszankę uboższą czyli zawierającą więcej powietrza, to płomień wywołany iskrą nie jest w stanie rozprzestrzenić się równomiernie po całej komorze spalania. Natomiast przy zapłonie samoczynnym cała mieszanka w komorze spalania spala się równocześnie. Daje to w efekcie znacznie większą prędkość procesu spalania, a to z kolei umożliwia spalanie uboższej mieszanki

Jednakże proces zapłonu ładunku jednorodnego (HCCI) nie osiągnął jeszcze stopnia zaawansowania umożliwiającego wprowadzenie go w zastosowaniach komercyjnych, ponieważ wykorzystuje się go tylko przy niskich prędkościach obrotowych i niskich poziomach obciążenia silnika, a nawet takie niskie zakresy mogą ulegać zmianie w zależności od bieżących warunków jazdy. Ponadto, bardzo ograniczony zakres,
w którym może zachodzić proces HCCI, utrudnia osiągnięcie stabilnego przełączania pomiędzy zapłonem iskrowym a zapłonem samoczynnym. Do tego momentu, w celu pokonania wspomnianych problemów, konieczne było znaczne podniesienie stopnia sprężania, użycie bardziej skomplikowanej konstrukcji oraz dodanie systemów sterowania o wysokiej precyzji


Zapłon samoczynny sterowany świecą zapłonową - przełom umożliwiający zastosowanie technologii SKYACTIV-X

 

„Zapłon samoczynny nie wymaga użycia świecy zapłonowej, ale świeca i tak będzie potrzebna w tych zakresach prędkości obrotowej i obciążeń, przy których zapłon samoczynny przestaje być możliwy. Niestety, przełączanie pomiędzy tymi dwoma trybami sprawia wyjątkowe trudności.” Tak wyglądała nasza nabyta wiedza na temat HCCI. Określa ona główny problem, uniemożliwiający dotychczas zastosowanie technologii HCCI w szerokim zakresie komercyjnym. Inżynierowie Mazdy dokonali przełomu dzięki zakwestionowaniu tradycyjnego przekonania, że do zapłonu samoczynnego nie jest potrzebna świeca dająca iskrę i zaproponowaniu innej metody: „Skoro przełączanie pomiędzy różnymi trybami spalania jest trudne, to zastanówmy się, czy przełączanie takie jest w ogóle konieczne.” I właśnie ta koncepcja leży u podstaw nowej metody spalania, wynalezionej i opracowanej wyłącznie przez Mazdę. Nosi ona nazwę Zapłon Samoczynny Sterowany Świecą Zapłonową (Spark-Controlled Compression Ignition – skr. SPCCI). Użycie metody SPCCI umożliwia rozciągnięcie zakresu, w którym zapłon samoczynny jest możliwy (w kontekście obciążenia i prędkości obrotowej silnika) na cały proces spalania. Oznacza to, że zdecydowanie poszerza się obszar możliwych zastosowań zapłonu samoczynnego – technologię tę można wykorzystać w niemal wszystkich warunkach jazdy. Inaczej mówiąc, dzięki temu, że teraz świeca jest w użyciu przez cały czas, silnik może gładko przełączać się pomiędzy trybem spalania z zapłonem samoczynnym i trybem spalania z zapłonem świecowym.


Główne właściwości techniczne systemu SPCCI


Chociaż system SPCCI jest całkowicie nową metodą spalania, opiera się on na dwóch istniejących funkcjach – zapłonu i wtrysku – które Mazda udoskonaliła i sprzęgła ze sobą w nowy, ulepszony sposób. Aby to osiągnąć, inżynierowie Mazdy zmodyfikowali kilka podstawowych rozwiązań technicznych: przeprojektowali główkę tłoka, wprowadzili układ wtrysku paliwa pod bardzo wysokim ciśnieniem sprzyjający zapłonowi samoczynnemu oraz wydajny i szybko reagujący system zdolny sprawnie dostarczać większe ilości powietrza. Ponadto, zastosowali czujnik umieszczony wewnątrz cylindra, służący do sterowania pracą całego silnika. W porównaniu do zawiłej konstrukcji, niezbędnej wcześniej do realizacji koncepcji HCCI, prosty i ekonomiczny osprzęt systemu SPCCI eliminuje zbędne komplikacje.


Wykorzystanie efektów sprężania wytwarzanych przez rozchodzenie się płomienia


Mechanizm SPCCI można określić jako system, w którym efekt sprężania w procesie spalania z punktowym zapłonem iskrowym zostaje wykorzystany do osiągnięcia ciśnienia i temperatury wymaganych do uzyskania zapłonu samoczynnego. Inaczej mówiąc, geometryczny stopień sprężania zostaje podniesiony do punktu,
w którym mieszanka paliwowo-powietrzna osiąga próg samozapłonu (wywołanego sprężeniem) w górnym martwym położeniu tłoka. W tym momencie rozchodząca się kula ognia wytworzona przez zapłon iskrowy zapewnia ostatni impuls, konieczny do spalenia całej mieszanki. Moment i wielkość koniecznego ciśnienia są w stanie ciągłej oscylacji, w zależności od zmiennych, bieżących warunków jazdy. System SPCCI potrafi regulować moment zapłonu iskrowego, dzięki czemu w każdej chwili i stale możliwe jest uzyskanie optymalnego ciśnienia i temperatury w komorze spalania. Ponieważ świeca zapłonowa pracuje nieustannie, system jest również w stanie gładko przełączać się na zapłon iskrowy i czyni to w takich zakresach prędkości obrotowych lub obciążenia, w jakich nie byłby możliwy skuteczny zapłon samoczynny. W ten sposób system gwarantuje, że stopień sprężania nigdy nie wzrośnie do nadmiernego poziomu. Jednocześnie, jest to konstrukcja prosta, która nie wymaga tak złożonych technik, jak zmienne fazy rozrządu lub zmienny stopień sprężania.


Rozkład gęstości paliwa w mieszance paliwowo-powietrznej


Silnik SKYACTIV-X reguluje skład mieszanki paliwowo-powietrznej, aby dzięki użyciu mechanizmu SPCCI umożliwić ubogie spalanie. Najpierw w komorze spalania rozprowadzana jest uboga mieszanka dla zapłonu iskrowego. W drugiej kolejności następuje precyzyjny wtrysk paliwa i jego zawirowanie w celu wytworzenia strefy bogatszej mieszanki – na tyle bogatej, by dało się ją zapalić przy użyciu świecy,
a jednocześnie takiej, by ograniczać do minimum powstawanie podtlenku azotu wokół świecy. Dzięki użyciu tych technik system SPCCI zapewnia stabilność procesu spalania.



Regulacja mieszanki paliwowo-powietrznej zapobiegająca nieprawidłowemu spalaniu


1) Dzielony układ wtrysku paliwa

Aby zapobiegać nieprawidłowemu spalaniu, które może następować wtedy, gdy bogata mieszanka sprężana jest przez zbyt długi czas (jest to od dawna znany problem w technologii HCCI), system SPCCI wprowadza dzielony układ wtrysku paliwa, w którym część paliwa jest wtryskiwana w fazie zasysania powietrza, a druga część już w fazie sprężania mieszanki. W pierwszej kolejności wtryskiwana jest uboga mieszanka o niskiej gęstości dla potrzeb ubogiego spalania. Dzieje się to podczas suwu ssania. Następnie, już podczas suwu sprężania, zachodzi drugi, oddzielny wtrysk, który wytwarza bogatszą mieszankę, ulegającą zapaleniu w strefie wokół świecy. System ten nie tylko rozprowadza gęstość mieszanki tak, aby umożliwić zapłon samoczynny sterowany świecą, czyli SPCCI, lecz także ogranicza do minimum opóźnienie zachodzące do momentu, gdy mieszanka zapala się pod wpływem sprężenia – i w ten sposób skutecznie eliminuje zjawisko nieprawidłowego spalania.


2) Układ wtrysku paliwa pod bardzo wysokim ciśnieniem

Aby jak najbardziej skrócić czas sprężania i zwiększyć do maksimum wydajność zapłonu samoczynnego, paliwo musi ulec w bardzo krótkim czasie waporyzacji, atomizacji i zostać natychmiast rozprowadzone po całej komorze spalania. Dlatego silnik SKYACTIV-X wyposażony jest w układ zdolny wtryskiwać paliwo pod bardzo wysokim ciśnieniem. Odpowiada za to wtryskiwacz wielopunktowy umieszczony centralnie na szczycie komory spalania. Dzięki temu waporyzacja i atomizacja paliwa następują natychmiastowo, jednocześnie zaś wytwarzane jest silne zawirowanie, które znacznie poprawia stabilność zapłonu i szybkość spalania. Układ wtrysku paliwa pod bardzo wysokim ciśnieniem umożliwia działanie zapłonu samoczynnego sterowanego świecą czyli SPCCI, który eliminuje nieprawidłowe spalanie nawet przy pełnym otwarciu przepustnicy na niskiej prędkości obrotowej – czyli w sytuacji, w której w tradycyjnych silnikach spalinowych konieczne jest opóźnienie zapłonu, skutkujące obniżeniem wydajności i mocy.


3) Wprowadzenie czujnika ciśnienia wewnątrz cylindra

Oprócz opisanych technik zapobiegających nieprawidłowemu spalaniu, wprowadzono także czujnik umieszczony w cylindrze. Gwarantuje on kontrolę procesu spalania, stale monitorując, czy wszystkie systemy rzeczywiście zapewniają właściwe spalanie, a w razie potrzeby reaguje, natychmiastowo korygując wszelkie odchylenia od pożądanych parametrów. W oparciu o określone powyżej rozwiązania, SPCCI poszerza strefę zapłonu samoczynnego, rozciągając ją na cały zakres kątów otwarcia przepustnicy i umożliwia gładkie przełączanie pomiędzy spalaniem z zapłonem SPCCI a spalaniem z zapłonem iskrowym.

Ta nowa metoda spalania nie tylko wykorzystuje zapłon iskrowy do wspomagania zapłonu samoczynnego, lecz również wprowadza wszechstronny system kontroli i regulacji spalania, obejmujący kontrolę temperatury i ciśnienia w cylindrze oraz kontrolę gęstości i rozprowadzenia mieszanki paliwowo-powietrznej poprzez wtrysk paliwa, jak również recyrkulacji gazów spalinowych (EGR).


Zalety silnika SKYACTIV-X


Radykalna poprawa osiągów i czasu reakcji silnika


Przy pojemności skokowej 2 litrów silnik SKYACTIV-X generuje moment obrotowy wyższy o co najmniej 10% niż obecny silnik SKYACTIV-G. W pewnych zakresach prędkości obrotowych moment obrotowy jest wyższy nawet o 30%. Co więcej, jako że przepustnica jest przez większość czasu otwarta, system ten odznacza się lepszą pierwszą reakcją na dodanie gazu – cechą silników dieslowskich, które nie posiadają przepustnicy. Z drugiej strony, silnik SKYACTIV-X rozpędza się do wysokich prędkości obrotowych równie łatwo i gładko jak typowe silniki benzynowe.

Radykalne obniżenie zużycia paliwa


W samochodzie z silnikiem o pojemności skokowej 2 litrów system SKYACTIV-X pozwala uzyskać redukcję zużycia paliwa o 20% w porównaniu do silnika SKYACTIV-G. Jest to bardzo znaczna poprawa. Ponadto, podczas jazdy na obszarach, na których samochód przeważnie porusza się powoli, zużycie paliwa może się obniżyć nawet do 30%, dzięki wykorzystaniu spalania bardzo ubogiej mieszanki. W porównaniu do silnika MZR z roku 2008 poziom zużycia paliwa spada radykalnie, o 35-40%. Pod względem oszczędności paliwa silnik SKYACTIV-X jest w stanie dorównać lub nawet przewyższyć parametry silnika SKYACTIV-D czyli najnowszej dieslowskiej jednostki napędowej Mazdy. Ponieważ korzyści w tej dziedzinie są szczególnie duże przy małych obciążeniach dynamicznych, silnik ten podważa rozpowszechnione przekonanie o tym, że jednostka o dużej pojemności skokowej musi się cechować sporym zużyciem paliwa.

Zastosowanie techniki SKYACTIV-X pozwoliło radykalnie powiększyć zakres, w jakim silnik jest w stanie zapewnić doskonałą oszczędność paliwa. System cechuje się zużyciem paliwa niższym niż kiedykolwiek w wielu różnych sytuacjach drogowych, m.in. podczas jazdy miejskiej, jazdy na długich trasach drogami ekspresowymi i innych. Będący wyłącznym osiągnięciem Mazdy system SKYACTIV-X jest nowym typem silnika spalinowego, który łączy zalety silników benzynowego i dieslowskiego, uzyskując doskonałe wyniki w zakresie przyjazności dla środowiska, a równocześnie bezkompromisowe parametry mocy i przyśpieszeń. Ta rewolucyjna technologia stanowi punkt wyjścia dla nowego, fascynującego etapu w naszym dążeniu do skonstruowania idealnego silnika spalinowego. Silnik SKYACTIV-X nie tylko w pełni realizuje koncepcję doznań z jazdy nazwaną Jinba Ittai, lecz zbudowany został również z myślą o korzyściach dla naszej planety i wszystkich tych, którzy ją zamieszkują

 


Architektura skyactiv-vehicle nowej generacji


Poprzez opracowane przez nas rewolucyjne technologie SKYACTIV, gruntownie zmodyfikowane w celu dostarczenia przełomowych efektów, Mazda nieprzerwanie dąży do zapewnienia przyjemności prowadzenia w myśl koncepcji jazdy Jinba Ittai. Zgodnie z Jinba Ittai, samochód reaguje niemal tak szybko i bezpośrednio, jak gdyby stanowił przedłużenie ciała kierowcy, dzięki czemu zwiększa bezpieczeństwo i poczucie spokojnej pewności prowadzenia. W ramach naszych starań o zbudowanie takich samochodów, za główny obszar działania przyjmujemy proces rozwoju skupiony na człowieku. Obecnie rozwijamy naszą architekturę SKYACTIV-Vehicle następnej generacji. Główne funkcje naszej linii technologicznej SKYACTIV są w jej ramach dostrojone w taki sposób, aby zagwarantować, że podróżni będą mogli wykorzystywać własną, naturalną zdolność do utrzymywania równowagi podczas jazdy samochodu. Bardziej niż na poszczególnych systemach i ich komponentach, takich jak fotele, nadwozie, podwozie, opony itd., skupialiśmy uwagę na właściwej koordynacji pojazdu jako całości, redefiniując różne funkcje i tworząc architekturę, która pracuje spójnie, tworząc jednorodną całość. Koncepcja pełnego wykorzystania wrodzonych zdolności ludzkich pozwoliła nam wyjść poza tradycyjne rozumienie platformy, w kierunku uzyskania ściślejszej łączności pomiędzy samochodem a kierowcą. W ten sposób Mazda podnosi przyjemność prowadzenia na nowy poziom i tworzy doznanie jazdy Jinba Ittai, polegające na tym, że kierowca niemal przestaje traktować pojazd jako odrębny obiekt.


Cele i koncepcje technologii


Osiągnięcie „stanu idealnego” poprzez analizę wzorców chodu ludzkiego

Kiedy człowiek idzie, jego ciało wykorzystuje giętkość kręgosłupa do stworzenia osi skierowanego naprzód ruchu, która służy jako linia wzorcowa dla zachowania równowagi. Mazda nazywa tę linię „osią progresji”. Oś ta stanowi punkt wyjścia dla podtrzymywania stanu równowagi dynamicznej, w której miednica i górna partia tułowia poruszają się w przeciwnych kierunkach, a napięcia mięśniowe i drobne korekty postawy wykorzystywane są do płynnej i ciągłej regulacji środka ciężkości ciała i równocześnie do wytłumiania ruchów głowy. Oznacza to, że kiedy idący człowiek zmienia kierunek marszu lub napotyka różnicę poziomów, jego ciało nadal zachowuje ciągły i płynny ruch w zamierzoną stronę, bez wytrącenia osi progresji z obranego kursu. Ludzie chodzą w ten sposób naturalnie, nie uświadamiając sobie tego. Ta zdolność zachowania równowagi – wrodzona zdolność ludzi jako zaawansowanych istot dwunożnych – wykorzystywana jest spontanicznie
i mimowolnie. Aby móc posłużyć się zdolnością do zachowania równowagi, ciało musi zachowywać postawę, w której miednica i kręgosłup przybierają kształt litery „S”. Siły reakcyjne pochodzące od styku z podłożem są przenoszone na miednicę poprzez nogi. Sama miednica porusza się płynnie, w sposób regularny i ciągły. Ten wzorzec ruchu idącego człowieka odzwierciedla stan idealny ruchu – piechur może podążać przed siebie
w komforcie, minimalizując zmęczenie, a zarazem zachowując stałą gotowość do natychmiastowej reakcji na wszelkie nagłe przeszkody i utrudnienia, mogące pojawić się w jego otoczeniu.


Stan idealny dla kierowcy i pasażerów pojazdu


Mazda przeprowadziła badania dotyczące tego idealnego wzorca ruchu z zamiarem skonstruowania pojazdów, które umożliwią podróżnym wykorzystywanie naturalnych, instynktownych zdolności w taki sam sposób jak podczas chodzenia. Inaczej mówiąc, fotele w takim samochodzie umożliwiają podróżnym stałe utrzymywanie pozycji siedzącej, w której miednica podtrzymuje kręgosłup, tworząc wraz z nim kształt litery „S”, a siły reakcyjne działające od podłoża są gładko przenoszone przez nadwozie pojazdu, a nie przez nogi osób w nim siedzących. Pozycja taka zapewnia ciągłość płynnego ruchu miednicy. Oprócz korekt w zakresie wszystkich komponentów i ich działania, architektura SKYACTIV-Vehicle zwiększa poczucie zespolenia
i bezpośredniości kontaktu w różnych obszarach, włącznie z fotelami, nadwoziem, podwoziem i oponami. Celem ostatecznym jest stworzenie pojazdu, w którym każdy może przez cały czas wykorzystywać swoją naturalną zdolność utrzymania równowagi, doznając dzięki temu uczucia komfortowej, nie męczącej jazdy, podczas której głowa stale zachowuje stabilność. Jeżeli to zostaje osiągnięte, wszyscy obecni w pojeździe są w stanie natychmiastowo reagować na zmiany jego stanów dynamicznych.


Główne punkty zapewniające podróżnym możliwość wykorzystania własnej zdolności zachowania równowagi


Najważniejszym parametrem dla zapewnienia podróżnym możliwości wykorzystania w pełni własnej zdolności zachowania równowagi podczas jazdy samochodem jest masa resorowana. Kiedy, na przykład, samochód jedzie po łuku, należy umożliwić płynny i ciągły przesuw masy resorowanej – taki, jak gdyby opisywała ona powierzchnię kuli. Jednocześnie fotele, stanowiące element pośredni pomiędzy masą resorowaną a miednicą podróżnych, winny bez opóźnień przesuwać się wraz z ruchem masy resorowanej, tak, aby napływająca energia była gładko przenoszona na miednice osób siedzących w samochodzie. Aby umożliwić taki gładki i ciągły ruch masy resorowanej, inżynierowie Mazdy skupiali się na trzech następujących kwestiach:

1) zapewnieniu, że energia przenoszona będzie z masy nieresorowanej na masę resorowaną spokojnymi falami,

2) odpowiednim ukierunkowaniu sił kinetycznych

3) zmniejszeniu różnic sztywności pomiędzy naprzeciwległym narożami samochodu

Osiągnięcie tych trzech celów gwarantuje, że naroża pojazdu położone naprzeciw siebie po przekątnych, wysyłając i odbierając impulsy energii wykonują natychmiastowe i jednoczesne ruchy.


 

Najważniejsze rozwiązania techniczne


Fotele podążające za ruchem masy resorowanej

Cechą architektury SKYACTIV-Vehicle jest zastosowanie w projektowaniu foteli najnowszych wniosków pochodzących z badań biologii człowieka. Dzięki temu możemy zagwarantować, że podróżni mają możliwość pełnego wykorzystania swoich zdolności utrzymywania równowagi podczas jazdy samochodem, ponieważ miednica każdej z osób w pojeździe znajduje podparcie w sposób pozwalający zachować wygięcie kręgosłupa
w kształcie litery „S”. Mówiąc dokładniej, chodzi o taką technikę podparcia górnej partii miednicy, która gwarantuje prawidłową pozycję całej miednicy. Jednocześnie, fotel ma taki kształt i twardość, by prawidłowo obejmować środek ciężkości klatki piersiowej (który odpowiada górnej sekcji wygięcia kręgosłupa w kształt litery „S”), dzięki czemu pomaga w utrzymywaniu kręgosłupa w tej pożądanej pozycji. Ponadto, kształt i twardość tapicerki fotela zapewnia właściwe podparcie dla kości udowych, tworząc strukturę umożliwiającą użytkownikowi niezależne regulowanie kątów, pod jakimi trzyma on uda. W efekcie, fotel zyskuje zdolność adaptacji do różnic w budowie ciała pomiędzy poszczególnymi użytkownikami. Następnie, zwiększyliśmy sztywność poszczególnych komponentów fotela oraz punktów ich mocowania, które przenoszą siły z nadwozia. Większa sztywność eliminuje opóźnienie zachodzące pomiędzy ruchami masy resorowanej a ruchem foteli, gwarantując gładkie i płynne przeniesienie energii kinetycznej na miednicę osoby siedzącej w fotelu. Wreszcie, usztywniliśmy także wewnętrzną konstrukcję foteli, w celu zapewniania bardziej bezpośredniego przenoszenia obciążeń z masy resorowanej na ciało podróżnych. Modyfikacje te ograniczają do minimum ruch fotela względem masy resorowanej. Fotel zasadniczo porusza się bez żadnego opóźnienia razem z ruchem masy resorowanej, a siły kinetyczne są gładko przenoszone na miednicę.


Nadwozie przekazujące siły kinetyczne bez opóźnień

Biorąc pod uwagę idealną drogę przeniesienia energii z podłoża na ciało podróżnego, zrewidowaliśmy podstawowy model konstrukcji SKYACTIV-Body, oparty na koncepcji prostego i ciągłego szkieletu nadwozia i udoskonaliliśmy go jeszcze bardziej. Do struktur pierścieniowych, które spajają szkielet w pionie i po bokach w poprzednim nadwoziu, inżynierowie Mazdy dodali teraz elementy łączące biegnące od przodu ku tyłowi. Tworzą one wielokierunkowe struktury pierścieniowe, które podnoszą sztywność na przekątnych. Boczny panel struktury poprzecznej pod szybą czołową, przedni amortyzator, punkty mocowania amortyzatora tylnego oraz otwory drzwi tylnych zostały rozmieszczone w oparciu o analizę dróg rozpraszania energii, tak, by zapewniać maksymalną wydajność jej rozprowadzania. Dzięki użyciu tej wielokierunkowej struktury pierścieniowej opóźnienie przeniesienia energii na przekątne szkieletu nadwozia, biegnące w kierunku od przodu ku tyłowi, zostało skrócone o 30% w porównaniu do aktualnego nadwozia. Obecnie, siły przekazywane są na wszystkie cztery naprzeciwległe naroża nadwozia niemal natychmiastowo.


Podwozie wytłumiające napływ sił kinetycznych od masy nieresorowanej

Energia pochodząca od dynamicznego kontaktu kół z podłożem przekazywana jest na nadwozie poprzez zawieszenie. Tradycyjnie, architekturę pojazdu projektuje się tak, aby zmniejszać wielkość sił przenoszonych na masę resorowaną. Jednak w architekturze SKYACTIV-Vehicle inżynierowie Mazdy realizują nową koncepcję – wyrównania sił przenoszonych na masę resorowaną w osi czasu – i na tej podstawie całkowicie zmienili rozkład funkcji przypisanych poszczególnym komponentom.

Gdy zawieszenie pracuje w płaszczyźnie pionowej, kąt wahacza względem poziomu zawsze skierowany jest ku dołowi (tworząc układ odwróconej litery „V”), dzięki czemu siła bezwładności masy resorowanej dociska koła do podłoża. Jednocześnie, zastosowanie tulei kulowych gwarantuje, że przeniesienie energii jest doskonale wyosiowane, bez żadnego uślizgu, sprawiając, że łatwiej jest uzyskać gładki ruch wahacza i łącznika.

Wydajniejsze rozwiązanie funkcjonalne zastosowano także w zakresie ogumienia. Radykalnie odchodząc od wcześniejszej metody, która koncentrowała się na zwiększaniu sztywności pionowej opon, zastosowaliśmy opony o bardziej miękkich ściankach, zmniejszając w ten sposób ich sztywność. Posunięcie to umożliwia nam planowanie – już od etapu koncepcji rozwijania nowej platformy – wprowadzenia unikalnej, opracowanej wyłącznie przez Mazdę technologii kontroli dynamiki pojazdu, nazwanej G-Vectoring Control (GVC)*. Dzięki temu otrzymujemy wydajniejszy rozkład funkcji. W efekcie wykorzystujemy zdolności mieszanki gumowej opon do pochłaniania wibracji i w ten sposób zwiększamy do maksimum efekt wytłumiania. Jednocześnie, podczas zmian kierunku proaktywnie wykorzystuje się przeniesienie obciążeń – w tym sensie, że siły skrętne przenoszone są na opony bez żadnego opóźnienia.


Poprawa w dziedzinie NVH (hałasu, wibracji i dyskomfortu)Kolejnym ważnym czynnikiem dla zagwarantowania, że ludzie będą mogli maksymalnie wykorzystać swoje naturalne zdolności, jest stworzenie w samochodzie cichej przestrzeni wewnętrznej. Architektura SKYACTIV-Vehicle stanowi istotny krok naprzód w dziedzinie NVH czyli ograniczania hałasu, wibracji i dyskomfortu w pojazdach. Na podstawie badań nad ludzkim aparatem słuchu doszliśmy do wniosku, że ludzie doświadczają większego dyskomfortu wtedy, gdy dźwięki i wibracje nasilają się nagle lub w znacznym stopniu. Dlatego oprócz starań o ogólne wyciszenie wnętrza samochodu w normalnych warunkach, skupiliśmy się na eliminacji nagłych zmian natężenia hałasu. Staraliśmy się osiągnąć stan, w którym hałasy i wibracje pochodzące z różnych źródeł zmieniają swoje natężenie bardziej liniowo, rozkładając się na osi czasowej. W ten sposób dążymy do skuteczniejszego wyciszenia pojazdu jako parametru postrzeganego przez podróżnych.

Charakterystyka tłumienia energii wibracji ma znaczenie zarówno z punktu widzenia kontroli czasu, w jakim hałas wchodzi do kabiny, jak i kierunku, z jakiego napływa. Aby zapewnić skuteczną redukcję energii wibracji wyczuwalnych w nadwoziu, Mazda wykorzystuje nową, wysokowydajną strukturę tłumiącą, obejmująca węzły tłumienia i łącza wytłumiające, zależnie od charakterystyki punktów, w których energia ma tendencję do gromadzenia się. Przy tradycyjnej architekturze pojazdu nagła zmiana nawierzchni pod kołami (na przykład z równej na nierówną) powoduje zmianę poziomu hałasu słyszalną jako większa niż faktyczny przyrost energii wibracji przenoszonych z nawierzchni drogi. W nowej architekturze samochodów Mazdy dzieje się inaczej – jadący postrzegają taką zmianę jako przejście bardziej zestopniowane i liniowe, o natężeniu współmiernym do rzeczywistego stopnia zmiany nawierzchni. Końcowym efektem tej modyfikacji jest lepsze wyciszenie wnętrza i wyższy komfort jazdy.


W Maździe wierzymy w to, że samochody są w stanie wnosić radość w nasze życie. Doznanie płynące z prowadzenia samochodu, nazywane Jinba Ittai, ożywia umysły i ciała zarówno kierowców, jak i pasażerów i wyzwala nasze naturalne zdolności, powodując, że rodzi się radość z jazdy – ostateczny cel naszych starań.

Żywimy nadzieję na skuteczną ochronę naszej pięknej planety przy jednoczesnym wzbogacaniu ludzkiego życia oraz całych społeczeństw poprzez dostarczanie samochodów, które oferują tę jedyną w swoim rodzaju formę przyjemności prowadzenia.

 

 

* G-Vectoring Control jest rozwiązaniem, które reguluje moment obrotowy silnika w reakcji na aktualny kąt skrętu kół. Jego celem jest kontrola przyśpieszeń działających poprzecznie i wzdłużnie czyli sił przeciążenia (g) (w tradycyjnej architekturze samochodu kontrolowanych oddzielnie) w sposób ujednolicony oraz poprawa charakterystyki obciążenia pionowego każdej z opon w celu zapewnienia gładkich i wydajnych zachowań dynamicznych pojazdu.

 

 

Na podstawie informacji prasowych MMP opracował: (st)