Двигатель skyactive что это - Автомобильный журнал
Arskama.ru

Автомобильный журнал
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Двигатель skyactive что это

Технология Mazda SkyActiv — особенности работы

Автомобильный концерн Mazda представил новую технологию SkyActiv ещё в момент расцвета эпохи, когда производители задумывались над модернизацией моторов. Данный автопроизводитель всегда отличался нестандартными решениями и выбирал собственный путь в развитии будущих моделей. В своем решении компания выбрала развивать двигатель внутреннего сгорания. Главный слоган новой системы – «выше только небо». Данное заявление звучит достаточно смело, но что готовы предложить на деле?

На самом деле, компанию Mazda нельзя назвать богатой корпорацией, если сравнивать с другими мировыми автоконцернами

В тот период, когда все понимали, что объемные и неэкономичные двигатели являются не лучшим решением для автомобилестроения, и когда все начали исследовать философию даунсайзинга, компания Mazda разработала собственную технологию. Она позволила выпускать экономичные, экологичные, а главное высокопроизводительные моторы.

На самом деле, компанию Mazda нельзя назвать богатой корпорацией, если сравнивать с другими мировыми автоконцернами. Однако её деятельность и направление развития вызывает большое уважение. Она никогда не экономит на испытаниях собственных разработок и не выпускает продукт в сыром виде. Mazda долгое время шла к запуску системы Skyactiv. Большое количество моторов проходили испытания до тех пор, пока не был найден баланс. Такое устройство позволяло создавать высокую степень сжатия топливной смеси без детонации.

При разработке нового двигателя, за основу решили взять предшественник MZR 2.0, степень сжатия у которого составляла 10. Напомним, что повышение степени сжатия топливной смеси увеличивает температуру и давление в цилиндре в конце такта сжатия. Это приводит к более высокому КПД и мощности. Однако есть и обратная сторона медали – сильная склонность к детонации. Степень сжатия, приближенная к 14, больше характерна для спортивных двигателей, которые работают на высокооктановом топливе. Они имеют повышенную стойкость к детонации. В конструкцию SkyActiv-G внесли много доработок, чтобы мотор мог безболезненно работать на бензине АИ-95.

Интересно, что автомобили Mazda для рынка России немного изменяются. В технологию двигателей вносятся доработки, чтобы они могли работать на топливе низкого качества. В новой разработке производителя, уберегать мотор от детонации должны ионные датчики, которые встраиваются в катушки зажигания. Главная проблема заключается в том, что работа силовой установки, именно на грани детонации, обеспечивает максимально эффективное сгорание топливной смеси.

При хорошем испарении бензин будет сбивать температуру в камере сгорания

Новый датчик в конструкции может отслеживать детонацию по колебаниям ионного тока. Чтобы достичь правильного смесеобразования, пришлось разрабатывать совершенно новую топливную систему, которая дополнена непосредственным впрыском. Она способна обеспечивать давление до 200 бар. Вместе с этим специалисты разработали и новые форсунки, которые имеют шесть отверстий для более качественного воспламенения топливной смеси. При хорошем испарении бензин будет сбивать температуру в камере сгорания. Это тоже сказывается на снижении вероятности детонации.

Автопроизводитель вносил и другие доработки, чтобы довести систему до совершенства. Он разработал новую электронную муфту изменяемых фаз вместе с новым выпускным коллектором. Уже более восьми лет компания Mazda эксплуатирует двигатели SkyActiv во многих странах мира. Никаких проблем с этими силовыми агрегатами не возникает. Моторы характеризуются как достаточно ресурсные и износостойкие. Сам производитель заявляет ресурс до 300 000 км.

Итог. Восемь лет назад автопроизводитель Mazda представил технологию SkyActiv, которая предполагала развитие бензиновых двигателей. Многочисленные испытания и доработки позволили добиться создания экономичных и высокопроизводительных моторов.

Технология skyactive и как это работает!

Технологии SKYACTIV: как это работает?

В основе конструкции всех автомобилей Mazda всегда применялась коцепция – драйва, упоение скоростью, то ни с чем несравнимое чувство наслаждения дорогой, послушный любому намерению водителя. Zoom-Zoom, как говорят производители, которые могут подарить лишь высокие технологии производства, Стремясь сделать это чувство еще более сильным, создатели Mazda совершили прорыв в автомобилестроении, имя которому – технологии SKYACTIV.
Создавая SKYACTIV, инженеры компании совместили несовместимое: кардинально улучшили эксплуатационные качества автомобиля, добились экономии топлива, уменьшили количество вредных веществ в выхлопных газах и одновременно с этим повысили безопасность автомобиля, скоростные характеристики и управляемость, которые характерны для Mazda.
Технологии SKYACTIV представлены в полностью новом поколении моделей Mazda: Mazda CX-5 и в новой Mazda6 — с новыми двигателями, коробками перемены передач, кузовом и шасси.

Бензиновый двигатель SKYACTIV-G.

Пытаясь сделать экологически чистые автомобили общедоступными, Mazda сконцентрировались на оптимизации системы внутреннего сгорания. Инженеры компании лучшим способом реализации этого видят оптимизацию процессов внутри двигателей для уменьшения расхода топлива.
Бензиновый двигатель SKYACTIV-G – результат уникального инженерного подхода Mazda. Тщательно анализируя и переосмысляя общие принципы термодинамики, инженерам компании удалось разработать двигатель для серийного производства со степенью сжатия 14:01. Для бензинового мотора это невероятно высокий показатель (у суперкаров и болидов Формулы-1 степень сжатия редко превышает 12:1). Поэтому аналогичные технологии применялись только у гоночных автомобилей, не предназначенных для повседневного использования.
В случае с бензиновым мотором высокая степень сжатия позволила с одной стороны значительно улучшить его эффективность – он стал на 15 процентов экономичнее и при этом более тяговитым, а с другой – помогла вписаться в жесточайшие нормы «Евро-6». Правда, для того чтобы заставить двигатель с такой степенью сжатия работать на обычном 95-м бензине и избежать детонации, японским инженерам пришлось проявить удивительную смекалку. Были разработаны новые поршни с «зеркалом» сложной формы, улучшающим процесс сгорания смеси, в газораспределительном механизме на впуске и выпуске появились фазовращатели с электроприводом, изменились форсунки непосредственного впрыска, а выпускной коллектор получил «гоночную» схему 4-2-1, помогающую избежать нежелательной циркуляции горячих выхлопных газов между цилиндрами.
Результат всех этих инноваций — существенное 15%-ое увеличение крутящего момента и 15%-ая экономия топлива.
Для повышения эффективности работы двигателя также необходимо уменьшить «насосные потери», которые происходят при более низких нагрузках на двигатель, когда во время такта впуска поршень всасывает воздух при движении вниз. Количество воздуха внутри цилиндра находится под контролем дросселя, расположенного на входе во впускной коллектор. При более низких нагрузках на двигатель необходимо меньшее количество воздуха. Дроссельная заслонка почти закрыта, в результате чего давление внутри впускного коллектора и цилиндра ниже, чем атмосферное давление. В результате поршень должен преодолеть сильный вакуум. Это и есть насосные потери, которые негативно сказываются на эффективности работы двигателя.
Недостаток здесь — дестабилизация сгорания. Впускные клапаны остаются открытыми даже тогда, когда начинается такт сжатия, давление внутри цилиндра уменьшается, что усложняет воспламенение воздушно-топливной смеси. В SKYACTIV-G с успехом решили эту проблему благодаря степени сжатия 14:01. С высокой степенью сжатия увеличивается давление и температура в камере сгорания, поэтому процесс сгорания остается стабильным, даже не смотря на снижение насосных потерь, а двигатель более экономичным.
Пытаясь усилить чувство слияния водителя с автомобилем, разработчики уменьшили время его отклика за счет уменьшения размера и веса компонентов. Полный проект реконструкции двигателя предоставляет новые возможности облегчения его деталей. Поршни стали легче на 20%, шатуны — на 15%, на 30% снизилось внутреннее трение деталей двигателя. Новый SKYACTIV-G быстрее адаптируется к изменению нагрузок и расходует меньше энергии в процессе работы.
В Японии на конференции автомобильных исследователей и журналистов SKYACTIV-G уже признан технологией года.

Автоматическая коробка передач SKYACTIVE-DRIVE.

Оптимизируя автоматическую коробку передач Mazda сосредоточились на следующем:
Улучшение экономии топлива
прямой отклик педали газа
плавное переключение передач
удобное ускорение.
Новая автоматическая коробка SKYACTIV-Drive — воплощение этих стремлений. Она переключается быстро и плавно, динамически реагирует на изменения нагрузки на двигатель на низких скоростях и тем самым позволяет расходовать меньше топлива. Сердце SKYACTIV-Drive — это 6-ступенчатый гидротрансформатор с полным спектром блокировки сцепления для всех шести передач. Блокировка сцепления была повышена с 64% на текущей 5-ступенчатой автоматической коробке до 89% на новой SKYACTIV-Drive.
Все эти изменения сделали вроде бы обычный «автомат» более отзывчивым и более похожим на обычную «механику» по ощущениям от езды. А еще – более экономичным: расход топлива снизился на 4-7 процентов, в зависимости от режима езды.

Читать еще:  Характеристики двигателей мостовых кранов

Механическая коробка передач SKYACTIV-MT.

В Mazda полностью модернизировали механическую коробку передач. Удивительно легкая и компактная, со значительно уменьшенным коэффициентом внутреннего сопротивления (трения), она делает свой вклад в экономичное использование ресурсов.
Разработчики воссоздали ту послушность, точность и захватывающее ощущение управления, что чувствовались в родстере MX-5. Рукоятка рычага переключения передач имеет только 45 мм (против 50 мм) хода от нейтрального до положения передачи. Новая трансмиссия по характеру переключения передач напоминает MX-5: переключение передач чувствуется очень четко и требует минимальных усилий. Проще говоря, SKYACTIV-MT – воплощение идеи Zoom-Zoom, драйв в его чистом виде.

SKYACTIV-Body и SKYACTIV-Chassis.

Особое внимание разработчики Mazda уделили весу автомобиля. В конце концов, более легкие транспортные средства более эффективны и ими легче управлять.
В SKYACTIV-Body и SKYACTIV-Chassis Mazda применяет свой уникальный подход к созданию легких конструкций. Этот процесс состоит из трех элементов: оптимизация структуры корпуса и дизайна, внедрение новых процессов производства и замена материалов для создания более легких, мощных и безопасных транспортных средств.
Результаты говорят сами за себя: новый SKYACTIV-Body весит на 8% меньше, чем его предшественник, в то время SKYACTIV-Chassis на 14% легче.
Цели, поставленные компанией при создании SKYACTIV-Body, порой противоречат друг другу. Чтобы согласовать их, инженеры были вынуждены вернуться к чертежной доске. Результат: корпус нового поколения автомобилей Mazda устанавливает новые стандарты в области облегченных конструкций.
Чтобы эффективно распределять нагрузку, легкий, но прочный корпус SKYACTIV-Body требует столько прямых участков, сколько это возможно. Так же необходима была оптимизация распределения нагрузок по всей структуре.
Один из принципов Mazda — постоянное совершенствование пассивной безопасности автомобилей. Поэтому компания разработала уникальный мульти-разгрузочный путь структуры SKYACTIV-Body.
Mazda значительно увеличили использование высокопрочных сталей в корпусе SKYACTIV. Их доля выросла с 40% до 60%. Таким образом, удалось уменьшить вес кузова автомобиля при одновременном повышении прочности.
Как и в случае других SKYACTIV технологий, разработчики шасси также сталкивались с противоречивыми целями: достичь чувства «единства» между автомобилем и водителем, обеспечить устойчивость на высоких скоростях и повысить комфорт во время езды.
Первой задачей было обеспечение устойчивости на высоких скоростях и повышение управляемости на низких и средних скоростях.
Поэтому Mazda разработала новую электрическую систему рулевого управления, которая усиливает ощущение драйва, обеспечивая немедленное реагирование даже на очень малой скорости. Но такая маневренность может сделать автомобиль слишком чутким для высоких скоростей. Здесь инженеры пересмотрели геометрию задней подвески. Ее оптимизировали так, что сцепление с дорожным покрытием задних колес увеличилось, уменьшилось рыскание. Для улучшения движения на малых скоростях был оптимизирован усилитель руля. Так водитель получает максимум управляемости автомобиля в любых условиях.
Как своеобразный «интерфейс» между платформой и колесами, подвеска имеет важное значение для управления автомобилем. Расположение и строение подвески определяет точность, с которой автомобиль отвечает поворотам руля. Она также влияет на комфорт при езде. Таким образом, второй большой проблемой для разработчиков Mazda была оптимизация ее конструкции.
Прежде всего, в целях повышения эффективности работы амортизаторов, их крепления были установлены в положение, дающее больший ход рычагу. Жесткость верхнего резинового крепления была усилена, уменьшая воздействие сил торможения на уровень комфорта.
SKYACTIV-Chassis весит на 14% меньше, чем текущая версия. Тем не менее, как и в случае со структурой кузова, обладает еще большей жесткостью.



Следующие моторы Skyactiv используют новые принципы

Первая информация о моторах Skyactiv (тогда ещё просто Sky) появилась в 2010 году. Сейчас скайактивные технологии — это и платформы, и силовая структура кузова, и двигатели, и коробки передач. Удивительно, но менее чем через четыре года японцы заговорили о новом витке развития: двигателях Skyactiv второго поколения.

Своими двигателями Skyactiv-G кудесники из Мазды уже удивили мир. Степень сжатия 14:1 — это очень много по меркам гражданских бензиновых моторов. Инженерам пришлось немало попотеть над обеспечением устойчивого горения смеси, подавлением детонации, температурным балансом. А что тогда говорить о моторах Skyactiv-G Generation 2? В них степень сжатия достигнет 18:1! И это на обычном бензине.

Столь высокая степень сжатия выбрана потому, что во втором поколении скайактивных агрегатов японцы намерены применить воспламенение однородной смеси от сжатия (Homogenous Charge Compression Ignition — HCCI). То есть это будут бензиновые моторы, работающие по принципу дизеля. Они должны совместить плюсы двух циклов. Сама идея HCCI не нова. Например, ещё семь лет назад эксперименты с HCCI проводил GM, и такой же агрегат под названием DiesOtto испытывала тогда компания Mercedes-Benz. Но никто ещё не довёл этот принцип до серийного воплощения.

Дело в том, что хотя HCCI и сулит тридцатипроцентное снижение расхода горючего против нынешних двигателей, обеспечить нужные параметры горения смеси в таких моторах ещё сложнее. Пока у Мазды опытные двигатели HCCI устойчиво работают только до 50% от максимальной мощности. Выше приходится активировать сохранённые свечи зажигания (к аналогичному решению пришли в GM и Мерседесе). Если такой мотор удастся сделать серийным, то некая усреднённая легковушка будет выбрасывать углекислый газ в количестве 80 г/км, уверяют японские разработчики.

Одновременно специалисты Мазды работают над третьим поколением моторов Skyactiv. Они будут использовать принцип адиабатического сгорания (без потерь тепла), что сулит сокращение расхода против Skyactiv-G Generation 2 на 30%. Для этого надо не только иначе организовывать смесеобразование, но и материалы цилиндров и камер сгорания должны быть иными (наверняка придётся задействовать керамику). Как и в случае с HCCI, речь не идёт об изобретении чего-то нового. С керамическими адиабатическими моторами разные компании (в частности Isuzu) экспериментировали ещё четверть века назад, но столкнулись с рядом проблем. Так что задача Мазды: известный принцип довести до ума и далее до серии.

Йоахим Кунц, старший менеджер европейского исследовательского центра Мазды, утверждает: «Если дополнить моторы Skyactiv-G Generation 3 умеренной гибридной установкой на основе системы рекуперации энергии i-ELOOP, то можно сократить выбросы углекислоты до 50 г/км без полноценной гибридной начинки и тяжёлых батарей». А это сопоставимо с показателями чистых электромобилей с учётом выработки электричества на тепловых электростанциях. Моторы Skyactiv-G Generation 2 должны появиться на Маздах следующего поколения. То есть они попадут в серию до конца текущего десятилетия. Про Generation 3 говорить слишком рано, впереди тут много исследований.

Леонид Голованов познакомился с будущим хэтчбеком Mazda 3 и двигателем Skyactiv-X

Ко всему-то подлец-человек привыкает, как говаривал Достоевский устами Раскольникова. Когда шесть лет назад мотористы фирмы Mazda объявили про степень сжатия у бензинового мотора 14:1, я чуть дар речи не потерял. А теперь еду на экспериментальной «трешке» с двигателем, у которого. Неужели 18:1, как обещали мне японцы три года назад? Нет, но 15:1 тоже, согласитесь, не котенок чихнул. Однако теперь не трепещу. А еще. Чу, что за стуки — неужели детонация?

С ейчас уже очевидно, что двигатели Mazda серии Skyactiv войдут, так сказать, в анналы. Не только дизель оказался хорош — его я полюбил с первых метров той тест-поездки шесть лет назад, — но и бензиновые агрегаты Skyactiv-G. В нашем измерительном цикле ARDC любая Mazda последние годы по экономичности всегда среди лидеров. И даже при работе на российском бензине — никаких проблем.

Следующий шаг — это Skyactiv-X: перспективное семейство моторов, которое пойдет в производство в 2019 году. Неужели наконец-то удалось ­реализовать принцип Дизотто, то бишь совместить преимущества циклов Рудольфа Дизеля и Николауса Отто, — и добиться устойчивой работы на бензине по методике HCCI, Homogeneous Charge Compression Ignition («воспламенение гомогенной смеси от сжатия»)?

Ожидаемое в 2019 году семейство «четверок» Skyactiv-X — это нагнетатель с ременным приводом от коленвала, фиксированная геометрическая степень сжатия 15:1 (в отличие от турбомотора Nissan MR20 DDT/Infiniti 2.0 VC-T, где она механически изменяется в диапазоне от 8:1 до 14:1), два фазовращателя, непосредственный впрыск бензина и датчики давления в каждом цилиндре

Увы, нет: японцы стараются, однако пока не выходит каменный цветок. Поэтому Skyactiv-X — это бензиновый двигатель с обычным искровым зажиганием, но с увеличенной до 15:1 геометрической степенью сжатия. Да еще и с наддувом. Вот он, нагнетатель с ременным приводом от коленчатого вала, примостился с левой стороны блока цилиндров рядной двухлитровой «четверки». Роторный компрессор типа Roots подключается фрикционной муфтой начиная со средних оборотов и развивает всего полбара избыточного давления — чтобы всегда снабжать двигатель воздухом в количестве, достаточном для получения сверхобедненной горючей смеси. И для той же цели бензин впрыскивается в камеру сгорания несколькими маленькими порциями под колоссальным давлением — 1000 бар, как у дизелей!

Читать еще:  Ямз 236 датчик оборотов двигателя

Вы когда-нибудь видели такое? На одной и той же головке блока смонтированы и «дизельные» форсунки, и индивидуальные катушки зажигания!

Сперва, на такте впуска, управляющая электроника дважды распыляет в цилиндре совсем небольшие порции топлива — но его так мало, что поджечь получившуюся смесь невозможно никак. А потом, уже в самом конце такта сжатия, в камеру сгорания поступает еще один заряд бензина. Искра! К этому моменту вокруг электродов свечи из-за тщательно рассчитанных завихрений как раз образуется смесь чуть побогаче. Она возгорается — и этот огненный шарик становится запальным зарядом. Своего рода дополнительным «поршнем», который увеличивает давление в цилиндре до уровня, при котором сверхобедненная смесь, уже сильно сжатая и нагретая, самовоспламеняется одновременно по всему объему камеры сгорания.

• Мечта мотористов, цикл HCCI, он же Дизотто, — самовоспламенение смеси от сжатия без участия свечи
• Цикл Mazda SPCCI: воспламенение от сжатия с помощью запального заряда вокруг электродов свечи зажигания» />

• Цикл Отто: воспламенение от искры между электродами свечи зажигания
• Мечта мотористов, цикл HCCI, он же Дизотто, — самовоспламенение смеси от сжатия без участия свечи
• Цикл Mazda SPCCI: воспламенение от сжатия с помощью запального заряда вокруг электродов свечи зажигания

Этот цикл инженеры компании Mazda окрестили аббревиатурой SPCCI, Spark Plug Controlled Compression Ignition («воспламенение от сжатия, управляемое искровым зажиганием»). Между прочим, фактически японцы вернулись к циклу Миллера. Помнит кто-нибудь седаны Mazda ­­Millenia/Eunos 800/Xedos 9 середины ­1990-х годов с V-образными «шестерками» KJ-ZEM? Это был первый и в то время единственный в мире мотор с лейблом Miller cycle — с помощью винтового приводного компрессора типа Lysholm и игры фазами газораспределения инженеры с рабочего объема 2,3 л снимали 210 л.с. и 280 Нм, добиваясь при этом неплохой экономичности. Плюс полноуправляемое шасси. Да, были времена.

Шведский инженер Йонас Хессельман (1877—1957), проработав 17 лет в фирме AB Diesel Engines, в 1917 году открыл собственный завод и в ­1925-м запатентовал гибридный рабочий процесс: его двигатели, впервые в мире совмещая высокую по тем временам (более 6,7:1) степень сжатия, непосредственный впрыск и искровое зажигание, могли работать на нефти, керосине и дизтопливе

А нынешний Skyactiv-X по циклу SPCCI — это Miller cycle следующего уровня, выйти на который удалось благодаря современным технологиям. Компьютерное моделирование рабочих процессов, топливная аппаратура по образу и подобию дизельной, датчики давления в каждом цилиндре, фазовращатели на впуске и выпуске, чтобы гибко играть продолжительностью каждого такта. Стоп. А где же хитро изогнутый выпускной коллектор, настроенный по принципу «4-2-1», — ведь нынешние «скайактивные» бензиновые атмосферники его имеют? А Skyaсtiv-X — уже нет. Потому что с ним дороже, а главная задача японцев — создать максимально дешевый в производстве двигатель внутреннего сгорания, позволяющий снизить расход топлива и пресловутые выбросы СО ₂ . В идеале — процентов на тридцать.

Несколько хэтчбеков и седанов Mazda 3, оклеенных черной матовой пленкой, — это «мулы»: и структура кузова, и шасси, и силовые агрегаты у них как у машин будущего поколения. Выруливаю из аккуратного дворика франкфуртского НТЦ Mazda на ­Хирошимаштрассе, вежливо пропускаю встречных, трогаюсь. Но недодаю газа — и мотор глохнет. Жестко! С гулким, пугающим ударом, как бывало на машинах с ранними фольксвагеновскими дизелями TDI и «механикой».

Судя по этому «мулу», грядущая через пару лет новая Mazda 3 будет однозначно ­тише предшественницы — и, конечно, экономичнее

Странное впечатление на ходу производит этот Skyactiv-X — словно под капотом действительно помесь турбодизеля с обычным бензиновым мотором. Тяга бодренькая, отклики на нажатие педали быстрые, однако на сброс — заметное запаздывание. Крутится двигатель за 6000 об/мин, но на верхах слишком рано проявляется характерная дизельная высокооборотная вялость. По ощущениям мощность около 160 сил, хотя инженеры обещают 190 л.с. и 230 Нм. Голос приглушен, но вряд ли приятен на слух. И никаких необычных ноток — ни постанывания, знакомого по компрессорным мерседесовским моторам, ни уж тем более дизельного перестука.

Хотя. Может, показалось?

Полный газ на второй передаче с низов — ага, вот он, характерный треск. Не звонкий, как у карбюраторных моторов при слишком раннем зажигании, а приглушенный. Но это однозначно она, детонация!

— Ликвидируем, — пообещали инженеры. — В цикле SPСCI грань между детонацией, то есть неконтролируемым взрывом, и требуемым самовоспламенением очень тонкая. Обязательно ее нащупаем во всех режимах. А вы обратили внимание на внешние скоростные характеристики?

На кривых крутящего момента не размечены оси ординат, но очевидно, что Skyactiv-X тяговитее предшественников хотя бы благодаря мехнаддуву. Причем если моторы нынешнего (Skyactiv-G) и предыдущего (MZR) поколений при работе на менее высокооктановом бензине теряют тягу во всем диапазоне оборотов, то в цикле SPCCI на низах, то есть до 3000 об/мин, все наоборот!

Ух ты! Кривая момента до ­­2500 ­об/­мин при работе на бензине с октановым числом 91 у SPCCI-мотора нарастает круче, чем на 95-м! В этом Skyactiv-X схож с многотопливными двигателями, известными с начала ­20-х годов прошлого века. Всеядные моторы Хессельмана с камерой сгорания в поршне, форсунками непосредственного впрыска и искровым зажиганием, способные работать и на солярке, и на бензине, задолго до войны выпускали в Швеции Volvo и Scania-Vabis. А на рубеже 50-х и 60-х немецкая фирма MAN на основе собственного процесса с пле ночным смесеобразованием запустила в производство многотопливные дизели FM-серии: понизив степень сжатия с 17:1 до 14:1 и добавив искровое зажигание, инженеры заставили тяжелые моторы работать даже на высокооктановом бензине.

Новый сертификационный цикл WLTC хоть и реалистичнее предыдущего NEDC, но жизнь по-прежнему жестче: в обычных условиях моторы крутят сильнее, чем на стендах при замере паспортного расхода топлива. И именно в «реальной» зоне оборотов и нагрузок эффективны двигатели Skyactiv-X — в отличие от даунсайзинговых турбомоторчиков

Все это было, было, было. Просто целеполагание теперь иное. В случае с многотопливными дизелями важна была возможность заправиться любым топливом, которое можно найти прежде всего в боевых условиях. А теперь — пресловутая экология. Надо же спасать планету, как известно всем, кроме меня.

Судя по вывешенным после журналистских заездов результатам, прототипы Skyactiv-X с моторами SPCCI были экономичнее обычных «трешек» с двигателями Skyactiv-G на 10—14% — то есть расходовали 6,7 л/100 км вместо 7,8 л/100 км. Результат? Бесспорно. Ведь такие машины по экологичности вплотную приблизятся и к дизельным, и к гибридам — будучи проще и дешевле. Но вот утверждение японцев, что SPCCI еще и доставляет больше удовольствия от вождения. С «механикой» — точно нет. Прототип с «автоматом» вести было проще: как минимум исчезали опасность заглохнуть с жестким ударом при неаккуратном трогании и необходимость тщательнее следить за тахометром при активной раскрутке. Но насчет преимуществ. Ох, не уверен.

Хотя нынешние бензиновые моторы Skyactiv-G шесть лет назад мне тоже не особо глянулись. Так что будем надеяться на то, что Mazda всегда доводит свои двигатели до совершенства.

Кузов грядущей «трешки» будет жестче для лучшей управляемости, а силовая структура передка рассчитана выдерживать в том числе и модные нынче фронтальные удары с малым перекрытием

Уж не говоря про шасси. И мне, и коллегам понравилась новая Mazda ­CX-5 — по-прежнему живая и приятная в управлении, но не по-маздовски плавная и тихая. Машины следующего поколения — прежде всего грядущая Mazda 3 — будут такими же. Японцы сосредоточились не только на повышении жесткости кузова, в котором теперь особо усиливают выделенные поперечные кольцевые структуры, но и на нативном, так сказать, шумопоглощении. Посмотрите, как светится улыбкой новый шеф департамента разработки автомобилей Хироюки Мацумото, когда демонстрирует мне упругие вставки в кузове новой «трешки»! Наверное, это потому, что он начинал руководящую работу в 2002 году начальником отдела NVH, то есть шумов и вибраций. А уж потом, четыре года спустя, стал главным шассистом. И вот теперь радуется как ребенок, объясняя, как почти невесомые кусочки резины между кузовными панелями гасят зуд не хуже тяжелых слоеных ковров, переводя энергию колебаний в нагрев.

Читать еще:  Датчик температуры для 402 двигателя

Но это и настораживает. Прототипы Skyactiv-X управлялись неплохо, однако «в нуле» руль был немного размыт. И когда я спросил про кастор, то есть продольный угол наклона оси поворота переднего колеса, Мацумото-сан подтвердил мои догадки:

— Да, я принял решение уменьшить кастор с нынешних семи градусов до пяти. Почему? Потому что чрезмерный завал оси делает реакции машины при больших углах поворота руля неестественными.

Да неужели? А вот нам так не кажется. Не принесет ли Mazda прежний драйв в жертву иным ценностям?

Надеюсь, что нет: в конце концов, Хироюки Мацумото работает в компании с 1985 года и куда лучше меня знает приоритеты бренда. Так что молчу-молчу. И жду 2019 года.

Вся суть работы нового двигателя SkyActiv-X от Мазда

Как работает сжатие в двигателе будущего от Mazda

Новый мотор SkyActiv-X от Mazda противоречит всем правилам, на которых построена работа бензиновых двигателей. Его работа основана на использовании наддува с целью повышения эффективности, а не для увеличения мощности. Тут коэффициент сжатия составляет 16: 1 (такое соотношение показал прототип), но работает агрегат на топливе с октановым числом 87.

Описание технологии сложно для восприятия и запутанно, и становится еще труднее при более глубоком ее изучении. Mazda делает то, о чем почти каждый автопроизводитель думал, исследовал и, конечно же, желал иметь на вооружении, но по-прежнему не мог отказаться от свечей зажигания.

Система запуска с искровым контролем (SPCCI) – это новый метод сжигания, который позволяет бензиновым двигателям работать на воспламенении от сжатия. Другими словами, тут применяется методология сгорания дизельного двигателя с использованием синхронизации бензинового двигателя.

Основная идея – получить идеальный мотор, который обеспечивает мгновенное сгорание топлива с эффективным отведением тепла и нулевым трением. Этого невозможно пока достичь на практике, но японский бренд стал намного ближе к желаемому идеалу. Миссия Mazda – внедрить в бензиновые двигатели зарядное зажигание (HCCI) для максимальной эффективности.

Его суть заключается в том, что во время такта сжатия поршень перемещается вверх к головке цилиндра, увеличивая давление и температуру воздушно-топливной смеси, содержащейся внутри. Давление и температура поднимаются так высоко, что даже без свечи зажигания бензин начинает испаряться, когда поршень приближается к верхней точке своего хода. Полное сгорание происходит одновременно очень быстро и все давление, создаваемое при этом, превращается в полезную работу, заставляя поршень двигаться вниз. Так выглядит технология в теории. Реальность же не такая радужная и идеальная.

Технологические особенности воспламенения сжатием

Проблема с HCCI заключается в том, что существует очень узкий диапазон оборотов и положения дроссельной заслонки, при которых возможно применение технологии. Она работает лучше всего при небольшой нагрузке на двигатель и умеренно низких оборотах. Вне этого диапазона время горения является хаотичным и трудно контролируется.

Если детонация возникает не по нормативам, предусмотренным техническими параметрами, то в лучшем случае теряется эффективность, в худшем – уничтожается двигатель. Итак, есть 2 опорных момента:

1. Существует узкий диапазон, в котором возможно применение HCCI.
2. Вне этого диапазона требуется искровое зажигание.

Так, появляется необходимость решения задачи легкого переключения между искровым зажиганием и воспламенением от сжатия.

Но что, если не нужно полностью переключаться? Что, если всегда использовать свечу зажигания? Это именно то, что сделали инженеры Mazda. В диапазонах, где воспламенение от сжатия невозможно, двигатель SkyActiv-X работает как любой другой бензиновый агрегат. Поршень перемещается вверх, сжимая воздушно-топливную смесь до верхней мертвой точки, где свеча зажигает смесь, а пламя движется наружу, толкая поршень вниз, создавая ход мощности.

Когда это возможно, двигатель работает так же, как дизельные двигатели, хотя и с предварительно смешанным топливом, и с прямым впрыском топлива. Воздух при поступлении закручивается, создавая однородную среду, когда поршень достигает вершины своего хода. В идеале соотношение воздух-топливо в этот момент составляет около 37: 1. Это примерно как и у традиционных бензиновых двигателей. Здесь прямая топливная форсунка уменьшает подачу бензина, понижая соотношение воздух-топливо к подходящему для свечи зажигания показателю примерно до 29: 1.

Эти две отдельные области смешения играют важную роль. По мере того, как поршень движется вверх, топливо становится опасно близким к воспламенению от тепла и давления от сжатия (следует понимать, что это обычное октановое топливо с коэффициентом сжатия 16: 1). Перед детонацией смеси активируется свеча. Более разряженная область воздуха рядом с пробкой сгорает, создавая небольшое расширяющееся воспламенение.

При дополнительном давлении от этого возгорания окружающий очень сухой воздух не может больше оставаться в изначальном состоянии. Почти мгновенно вся смесь взрывается. И тут разработка Mazda приобретает такой смысл — использовать свечу зажигания для оптимального времени горения и применять компрессионное воспламенение, чтобы получить невероятно высокую эффективность.

Но как насчет нагнетателя, низкооктанового топлива и любого цикла Миллера? Все, что сначала кажется противоречивым, имеет рациональное объяснение.

Изучение системы подачи воздуха высокой мощности от Mazda

Mazda уклоняется от того, чтобы нагнетатель, которым комплектуется двигатель SkyActiv-X, называть корневым. Специалисты предпочитают говорить об этом как о «системе подачи воздуха высокой мощности», но в действительности это и есть нагнетатель корневого типа.

Инженеры и представители марки не хотят называть все своими именами, так как нагнетатели обычно связаны с лошадиной силой, а не с эффективностью. В этом случае агрегат используется для экономии топлива, снижает температуру горения, уменьшает выбросы и потери тепла на цилиндр, повышает КПД двигателя.

Стандартное октановое число соответствует соотношению сжатия 16: 1.

Если бы у Mazda был независимый технологический путь развития, то в двигателях SPCCI использовалось бы топливо с октановым числом – 80, а не элитарное с показателем 87. Причина тут очевидна, технология сжатия завязана на детонации.

Важно понимать, что такое воспламенение означает самопроизвольное возгорание топлива. Использование низкооктанового бензина в этом случае затруднит горение. Чем более чувствительным является топливо к изменениям давления, тем легче Mazda контролировать момент его возгорания от свечи зажигания.

Мощный цикл Миллера

Цикл Миллера (синоним современного цикла Аткинсона) – это трюк, используемый на современных двигателях для повышения эффективности. Идея состоит в том, чтобы оставить впускной клапан открытым для части хода сжатия, выталкивая часть воздуха и топлива из цилиндра назад.

Это снижает эффективную степень сжатия и вместе с относительно высоким коэффициентом расширения уменьшает расход топлива. Но Mazda использует цикл Миллера из-за крутящего момента. Тут двигатель достигает максимальной мощности при большой экономии топлива именно благодаря нагнетателю.

Впускной клапан позволяет воздуху выходить во время сжатия, чтобы гарантировать, что детонация не будет выполняться с использованием чрезвычайно высоких коэффициентов сжатия. Много воздуха, плюс высокооктановое топливо для двигателя, и водитель наслаждается стремительно сливающейся впереди дорогой при небольшом расходе бензина на высоких оборотах. Теперь понятно, что в основе двигателя будущего лежит эффективный нагнетатель и мощность.

Видео на тему работы нового двигателя, включаем субтитры, перевод, и наслаждаемся техническими особенностями (для автогурманов):

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector