Двигатель скайактив: Двигатели SKYACTIV. Надежность, проблемы, ресурс

Содержание

принцип работы, особенности устройства моторов Skyactiv. Какой ресурс, и есть ли отзывы владельцев Mazda о проблемах

Маркетологи компании Mazda в свое время преподносили двигатель Скайактив сродни технологическому прорыву. За годы установки агрегатов на CX-5, Mazda 3, 6, CX-3, CX-9 покупатели убедились, что технология Skyactiv не уменьшает ресурс двигателя и не приносит каких-либо серьезных проблем. Но можно ли считать принцип работы чем-то новым в мире двигателестроения? Рассмотрим основные особенности устройства и работы моторов на основе цикла Аткинсона-Миллера.

Цикл Аткинсона-Миллера в моторах Skyactiv-G

Цикл Миллера наиболее близок идейно к термодинамическим процессам, на которых построен принцип работы бензиновых двигателей серии Скайактив. Задумывая создать симбиоз преимуществ цикла Аткинсона с обычным поршневым механизмом двигателя Отто, Ральф Миллер предложил увеличить геометрическую степень сжатия за счет уменьшения фазы впуска. Для этого, по задумке инженера, нужно было либо закрывать впускной клапан задолго до подхода поршня к НМТ на такте впуска, либо открывать позже начала такта.

Особенность работы моторов Skyactiv заключается в позднем закрытии впускных клапанов. Это значит, что когда поршень уже движется к ВМТ на такте сжатия, впускные клапаны еще находятся в открытом состоянии, поэтому часть поступившего в цилиндры заряда выталкивается обратно во впускной коллектор. Ограничивая фазу впуска, мы получаем возможность снизить давление в цилиндре на подходе поршня к ВМТ, увеличив при этом геометрическую степень сжатия двигателя.

Трюк со степенью сжатия

Заявленная степень сжатия моторов Mazda серии Skyactiv – 14:1, что довольно много, если учитывать среднестатистические характеристики ДВС цикла Отто (9-12:1, в зависимости от степени форсировки). Но в рекламных брошюрах часто не вдаются в подробности и не указывают, что речь идет о геометрической степени сжатия. Соотношение 14:1 показывает, во сколько раз объем надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в НМТ больше объема камеры сгорания. Но для работы двигателя гораздо важнее фактор фактической степени сжатия. Он показывает кратность превосходства объема надпоршневого пространства после закрытия впускных клапанов к объему камеры сгорания.

За счет того, что впускные клапаны моторов Скайактив закрываются с большим запозданием и часть ТПВС выталкивается обратно во впуск, фактическая степень сжатия приближается к 11-12:1. Эти показатели хоть и довольно высокие для бензиновых моторов, но не являются чем-то сверхординарным в современном мире двигателестроения.

Особенности устройства

В режимах работы по циклу Аткинсона-Миллера во впускном коллекторе создается избыточное давление, позволяющее уменьшить насосные потери. Поэтому для нормальной работы усилителя тормозов необходим вакуумный насос.
Регулировка момента закрытия и высоты подъема впускных клапанов осуществляется электронной муфтой. Управляет электродвигателем привода с планетарной передачей ЭБУ двигателя. За управление фазами выпускного распредвала отвечает гидравлическая муфта, принцип работы и устройство которой рассмотрены в статье «Системы изменения фаз газораспределения».
Для точности тепловых зазоров в приводе ГРМ используются гидрокомпенсаторы, что нехарактерно для японской школы двигателестроения.
Для снижения потерь на трения вместо кулачковых толкателей устанавливаются рокеры с игольчатыми подшипниками.
Двухрежимный масляный насос позволяет снизить гидравлические потери.
Для снижения массы блок двигателя состоит из двух частей и изготовлен из алюминия.
За счет снижения веса поршней, шатунов, коленчатого вала, уменьшения размеров подшипников скольжения, шеек коленчатого вала, конструкторам удалось значительно снизить механические потери. Скорее всего, именно с этим фактором стоит связывать отсутствие запредельного ресурса и появление первых проблем с моторами Skyactiv. Но винить инженеров Mazda было бы некорректно, так как подобные решения – это общемировая тенденция в борьбе за чистоту выхлопа, повышение мощности и снижение расхода топлива.

Борьба с детонацией

Для предотвращения разрушительных последствий детонации принимается целый комплекс мер, среди которых:

непосредственный впрыск топлива в цилиндры и деление фазы впрыска на несколько стадий. Модернизированная топливная система двигателей Skyactiv-G позволила поднять давление впрыска до 200 бар. Высокоточные форсунки впрыскивают бензин в жидкой фазе, что позволяет охладить камеру сгорания;
выпускной коллектор 4-2-1 с удлиненными раннерами. Такое устройство позволяет уменьшить нагрев камеры сгорания, а также улучшить наполняемость за счет инертности потоков отработавших газов. Японцы в этом смысле действуют против общепринятой тенденции – установки катколлекторов, что предполагает короткие раннеры для эффективной работы каталитического нейтрализатора. Аналогичная ситуация и с турбированными моторами, где короткие выпускные магистрали позволяют эффективней раскручивать турбину;
поршни с вытеснителем и расположенной по центру выемкой;
ионные датчики в катушках зажигания. Для поддержания высокого КПД и работы на грани детонирования топлива обычного датчика детонации недостаточно. Отслеживание колебаний ионного тока в зазоре между электродами свечи зажигания после воспламенения ТПВС позволяет раньше выявлять признаки детонации.

Преимущества

Снижение расхода топлива на 15%.
Уменьшение количества вредных выбросов на 15%.

Главное преимущество использования модифицированного цикла Аткинсона-Миллера – более эффективное преобразование энергии расширяющихся газов в цилиндре. За счет большей геометрической степени сжатия на такте рабочего хода поршень под действием выхлопных газов преодолевает большее расстояние, что и повышает тепловую эффективность мотора. Проблема ДВС цикла Отто в том, что увеличивая рабочий ход, мы увеличиваем и ход поршня на такте сжатия, что неминуемо приводит к чрезмерному повышению давления и возникновению детонации. Фактическая степень сжатия такого двигателя ограничивается детонационной стойкостью топлива.

В моторе Skyactiv-G эта проблема решается поздним закрытием выпускных клапанов. В итоге при одинаковой степени сжатия ТПВС мы имеем большую степень расширения (газы дольше толкают поршень к НМТ). Именно таким образом достигается повышение КПД.

Недостатки

Побочный эффект такого принципа работы – потеря пиковой выходной мощности. Двигатель Skyactiv-G крайне экономичен, но из-за ухудшения наполняемости цилиндров в режиме средних и низки оборотов моторы имеют меньшую удельную мощность. Именно поэтому атмосферные двигатели Mazda при схожих мощностных характеристиках с турбированными ДВС цикла Отто имеют больший объем, что сказывается на размерах и массе блока цилиндров, ЦПГ, шатунов, коленчатого вала. Установка механического нагнетателя – один из способов решения данной проблемы.

Стоит отметить, что по циклу Аткинсона-Миллера мотор Skyactiv-G работает только в режимах низких, средних оборотов и малой нагрузке. В остальном диапазоне его принцип работы не отличается от привычных ДВС цикла Отто.

Дизельные двигатели Mazda

Для современных ДВС цикла Дизеля характерна степень сжатия порядка 16-18:1. В силовых агрегатах Skyactiv-D конструкторы пошли путем уменьшения соотношения к 14:1. Снижение давление в цилиндре в конце такта сжатия позволило раньше впрыскивать топливо, что способствует лучшему перемешиванию дизеля с разогретым от сжатия воздухом. За счет раннего впрыска повышается степень расширения газов, что позволяет эффективней преобразовывать тепловую энергию в механическую.

Для улучшенного холодного запуска разжатые дизельные двигатели оборудуются усовершенствованными свечами накаливания. В режиме прогрева система гибкого управления выпускными клапанами позволяет подмешивать на такте впуска некоторое количество выхлопных газов.

Для повышения мощности и крутящего момента моторы Skyactiv-D, построенные на базе турбодизеля MZR-CD, оборудуются двойным турбонаддувом. Маленькая и большая турбины дают прибавку в тяге как на низких, так и на высоких оборотах. Увеличить мощность и снизить расход топливо удалось еще и за счет уменьшения механических и гидравлических потерь. Снижение степени сжатия заметно уменьшает нагрузку на детали двигателя. Благодаря эффективному сгоранию топливной смеси инженеры Мазда не спешат устанавливать каталитические нейтрализаторы, систему AdBlue.

Следующие моторы Skyactiv используют новые принципы — ДРАЙВ

Леонид Попов,
000Z»>21 марта 2014. Фото: Mazda, Mercedes-Benz

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.

В 2007 году немцы водрузили мотор DiesOtto под капот концепта Mercedes-Benz F 700. Автомобиль набирал сотню с места за 7,5 с, максималка составляла 200 км/ч (ограничена электроникой), а средний расход топлива — 5,3 л/100 км. Шикарно для машины длиной 5,18 м.

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.

Мерседесовская «турбочетвёрка» DiesOtto 1.8 была оснащена непосредственным впрыском и механизмом изменения фаз газораспределения. Она развивала 238 л.с. На F 700 в паре с ней работал 20-сильный электромотор. Суммарный крутящий момент силовой установки достигал 400 Н•м.

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.

Последний пример подхода Мазды к «зелёной» теме — мотор Skyactiv-CNG, потребляющий бензин и метан. Сжатый природный газ — один из путей повышения экологичности автомобиля без внедрения гибридной установки. Кстати, Mazda не намерена предлагать гибриды в Европе по меньшей мере до 2020 года, хотя на домашнем рынке у неё такие модели есть.

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.

Комментарии

Лайкнуть

Твитнуть

Отправить

Полная версия сайта

Мазда SKYACTIV Технология | Mazda USA

БОЛЬШЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ.

БОЛЬШЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ. БОЛЬШЕ УДОВОЛЬСТВИЯ.

Технология SkyActiv®

Когда важно вождение, превосходная топливная экономичность никогда не должна достигаться за счет производительности. Так что, конечно же, наши одержимые вождением инженеры нашли способ улучшить и то, и другое. Он называется SKYACTIV ^® TECHNOLOGY ¹ . Каждая деталь автомобиля спроектирована так, чтобы максимизировать динамику и эффективность движения: от конструкции кузова и технологии двигателя до шасси и трансмиссии. Предлагая впечатляющие рейтинги MPG, оцененные EPA. Без ущерба для производительности. ТЕХНОЛОГИЯ SKYACTIV — это лишь один из способов, с помощью которых Mazda делает вождение лучше.

Бензин Skyactiv®-g

Обычные двигатели внутреннего сгорания используют только около 30 процентов потенциальной энергии топлива. Поэтому Mazda разработала более умный двигатель. Бензиновые двигатели SKYACTIV ^® -G объемом 2,0 и 2,5 л расширяют границы внутреннего сгорания и обеспечивают гораздо большую топливную экономичность. С более высокой степенью сжатия, чем у обычных двигателей. Проще говоря, двигатели SKYACTIV ^® могут до чрезвычайной степени сжимать топливно-воздушную смесь в цилиндрах. Выжимание гораздо большего количества энергии из каждой капли топлива.

SKYACTIV

^® -DRIVE 6-СТУПЕНЧАТАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ

SKYACTIV ^® -Drive 6-ступенчатая автоматическая коробка передач переключается плавно и быстро для стабильного ускорения. Усовершенствованный модуль управления обеспечивает точность, быстроту реагирования и эффективность.

SKYACTIV

^® -MT, 6-СТУПЕНЧАТАЯ МКПП

SKYACTIV ^® -MT 6-ступенчатая механическая коробка передач с короткоходной коробкой передач, созданная для водителей, любящих ощущение механической коробки передач, вдохновлена легендарной Mazda MX-5 Miata. .

Платформа SKYACTIV ^®, состоящая из кузова и шасси, находится в центре опыта вождения Mazda. Шасси достигает сразу двух, казалось бы, противоречивых целей: шустрости на малых скоростях и устойчивости на высоких скоростях. Каркас включает сверхвысокопрочную сталь в критических областях, что делает его легче, но жестче и прочнее.

В Mazda мы никогда не останавливаемся, когда речь идет о том, чтобы сделать наши автомобили лучшими в управлении в каждом классе. На самом деле, наши инженеры настолько одержимы достижением этой цели, что потратили восемь лет на разработку самой тонкой технологии для повышения производительности. Именно такой технологией является SKYACTIV-VEHICLE DYNAMICS с G-Vectoring Control. Он улучшает динамику автомобиля на чрезвычайно незначительном уровне. Не то, на что способен водитель, а то, что делает каждую поездку более приятной.

УЧИТЬ БОЛЬШЕ

Посмотреть модели

SKYACTIV является зарегистрированным товарным знаком Mazda Motor Corporation.

Рекомендуемая производителем розничная цена не включает налоги, право собственности, лицензионные сборы и сбор за пункт назначения в размере 1275 долларов США (Аляска — 1320 долларов США). Показанный автомобиль может стоить дороже. Фактическая дилерская цена будет отличаться. Для получения полной информации обратитесь к дилеру.

Рекомендуемая производителем розничная цена не включает налоги, право собственности, лицензионные сборы и сбор за пункт назначения в размере 1065 долларов США (Аляска — 1110 долларов США). Показанный автомобиль может стоить дороже. Фактическая дилерская цена будет отличаться. Для получения полной информации обратитесь к дилеру.

Что, черт возьми, такое Skyactiv?

Выбор редакции

Серьезно, что такое Skyactiv?

Возможно, вы уже слышали о знаменитой системе Mazda SKYACTIV в коммерческих объявлениях, от продавцов в дилерских центрах Mazda или даже от владельцев, рассказывающих о своей потрясающей новой Mazda. При этом имя Skyactiv становится очень популярным и получает широкое распространение.
Но что именно?

Мне стало ясно, что многие люди слышали о нем, но не знают, что он делает и какова его цель. Я спрашивал нескольких людей, некоторые из которых были автолюбителями и владельцами Mazda, как я, и они понятия не имеют. И до сих пор я ссылался на систему Skyactiv с цитатой Blades of Glory. «Никто не знает, что означает Skyactiv. Это провокационно, это заводит людей!»

977 КБ

Никто не знает, что означает Skyactiv, но это провокационно. Это заводит людей!

Итак, вопрос остается в силе: «Что на самом деле представляет собой эта технология Skyactiv?» Вы можете подумать, что название «SKYACTIV» имеет какое-то отношение к самолетам или новому плану тренировок вашего личного тренера, но уверяю вас, это не так. Если вы догадались, что SKYACTIV как-то связан с эффективностью двигателя, вы угадали! Но, по словам Mazda, эта технология имеет гораздо большее отношение, чем просто улучшение двигателя. Из-за этого я сразу же приступил к своим исследованиям и прочесал Интернет, чтобы разобраться в этой новой технологии. И благодаря моему местному дилеру Erin Mills Mazda я одолжил новую Mazda на один день, чтобы я мог испытать эту технологию на собственном опыте. Спасибо Эрин Миллс Мазда!

Основы Skyactiv

Вопреки распространенному мнению (в том числе и моим старым убеждениям) SKYACTIV — это не просто торговая марка, которую производитель приклеивает к автомобилю, чтобы придать ей привлекательность. (Также может быть, но поверьте мне, это еще не все!) Название SKYACTIV и технологии топливной экономичности на самом деле служат цели, делая автомобили Mazda максимально экономичными, что сегодня является большой тенденцией в автомобильной промышленности. Для тех, кто хочет знать, название «SKYACTIV» происходит от убеждения, что «небо — это предел». Типа сырный а? Но поверьте мне, Mazda действительно выложилась по полной, внедряя все эти технологии в свои автомобили. И SKYACTIV не ограничивается только двигателем, как многие считают. Миссия Mazda с этой технологией Skyactiv заключалась не только в том, чтобы сделать двигатель максимально эффективным, но и в том, чтобы сделать автомобиль как единое целое экономичной, экономичной машиной и попытаться отклониться от таких устройств, как принудительная индукция. и батареи, которые сделали бы транспортные средства дико дорогими. Он начинается с двигателя, но также распространяется на трансмиссию, платформу и шасси. Во время вождения новой Mazda 3 я также ощутил ее внутреннее оснащение автомобиля.

Двигатель

Двигатель является сердцем любого автомобиля и, возможно, самым важным. Это также основное направление технологий SKYACTIV. Mazda внесла множество изменений в свои двигатели, чтобы сделать их максимально экономичными. Они в основном делают свои двигатели экономичными, повышая степень сжатия и подбирая детали, чтобы сделать это возможным. Большинство двигателей Skyactiv в настоящее время имеют степень сжатия 13:1. Это один из самых высоких показателей, который вы увидите на любой автомобильной стоянке, и Mazda способна сделать это благодаря таким деталям, как:

«Низкопрофильные, куполообразные головки цилиндров»: я не инженер, совсем не такой, поэтому я не буду задавать вопросы или спрашивать о последствиях изменения формы головок цилиндров для повышения степени сжатия. Mazda и другие исследователи заявляют, что эти переработанные головки цилиндров также имеют углубления в верхней части, что позволяет получить более богатую смесь и, следовательно, использовать больше энергии топлива.

Выпускной коллектор: Mazda оснащает все бензиновые двигатели класса SKYACTIV-G выпускным коллектором 4-2-1. Коллектор направлен на повышение эффективности за счет разделения давлений, создаваемых отдельными цилиндрами. В целом это уменьшает интерференцию давления между цилиндрами и может увеличить скорость выпуска отработавших газов.

А волнение продолжается с передачей. (YAY! Trannies!)

Что касается коробки передач, Mazda в основном стремилась повысить общую эффективность автомобиля, сделав трансмиссию намного легче, чем в предыдущих моделях. Фактически, их новая трансмиссия, подключенная к системе полного привода, на целых 40 кг легче, чем у предыдущих моделей.

Mazda также намеревалась сделать свои автоматические коробки передач более отзывчивыми и плавными. Когда я ездил на новой Мазде 3, я действительно заметил это. Мало того, что Mazda получила правильное ручное переключение передач вверх-вниз, что имитирует секвентальную коробку передач (Mercedes, сделайте заметки). Реакция педали на месте, переключения передач быстрые; а переключение на пониженную передачу, которое может быть очень резким, более плавное, чем у младенца в Mazda.

Да ладно Мерседес.. Правда? Кто подумал, что это хорошая идея?

Кузов и шасси

Более легкие материалы означают меньшую массу. Это уменьшение массы означает меньшую работу двигателя, а это означает, что для разгона автомобиля и достижения крейсерской скорости требуется меньше топлива.
Mazda использовала комбинацию стали и алюминия для изготовления кузовов своих автомобилей. Сталь для жесткости, Алюминий для снижения веса, бро.

Mazda также сосредоточилась на внешнем виде кузова автомобиля, создав аэродинамический корпус, который уменьшит сопротивление ветра на транспортном средстве, и для поддержания скорости автомобилю потребуется меньше топлива. Честно говоря, при движении по шоссе не так много шума ветра или даже шума шин, единственными шумами, которые я заметил, были звуки других машин. К сожалению, я и многие другие находят внешний вид довольно уродливым. Передняя часть просто не имеет того же смайлика, к которому я привык от старых Mazda. Эй, внешний вид может быть не очень хорош, но пока он аэродинамический, все в порядке, верно? Хм.. аэродинамический и уродливый? Где мы это уже слышали?

Это делает Mazda 3 Bugatti Veyron 🙂

Интерьер и оборудование

Помните, как я говорил, что снаружи она уродлива? Что ж, Mazda 3 действительно компенсирует это внутри, я действительно влюбился в интерьер этой машины. Сиденья такие удобные, несмотря на то, что они тканевые, все органы управления находятся именно там, где и должны быть. Он поставляется со всем оборудованием, которое вам когда-либо понадобится; но я чувствовал, что в дизайне интерьера этого автомобиля была легкая простота и минимализм. За рулем современных автомобилей я привык к тому, что меня окружают кнопки и переключатели, которые выполняют множество функций и… вещей…. В Mazda не было ненужных кнопок, каждая кнопка и переключатель служили основной цели и делали все системы очень простыми в использовании.

Я думаю, что Mazda была немного вдохновлена основателем Toyota: Kiichiro Toyoda. Г-н Тойода намеревался производить автомобили, используя теорию устранения излишков и минимизации отходов в транспортных средствах, что делает транспортные средства в целом более эффективными. Простота использования и минималистский подход, устраняющий все лишнее, приводят к меньшим трудностям и большей эффективности, что Mazda намеревалась сделать с этими технологиями Skyactiv.