Тема: Двигатели Skyactiv: раскрытые резервы

Излишне тратить средства на новые изобретения, если потенциал нынешних конструкций далеко не исчерпан, – так считают специалисты Mazda, внедрившие технологию Skyactiv.

http://cache.zr.ru/wpfiles/uploads/2011/07/201107301340_1-575x610.jpg

1 – рекордно высокая степень сжатия 14:1 увеличивает крутящий момент и уменьшает расход топлива;
2 – выпускная система с конфигурацией 4-2-1 способствует лучшему удалению отработавших газов;
3 – регулируемые фазы уменьшают насосные потери на 20%;
4 – непосредственный впрыск снижает вероятность детонации;
5 – из-за уменьшенного с 87 до 83 мм диаметра цилиндров сократились теплопотери;
6 – поршни с углублением в днище обеспечивают эффективное сгорание смеси;
7 – форсунки с многоточечными распылителями улучшают смесеобразование;
8 – масса двигателя снижена на 10%;
9 – трение в двигателе уменьшилось на 30%;
10 – крутящий момент вырос на 15%;
11 – расход топлива и выбросов СО2 снижен на 15%.

Сократить расход топлива и уровень вредных выбросов и одновременно поднять уровень безопасности и удовольствия от вождения – вот суть технологии Skyactiv. Приемы всем известны: снижение массы, повышение жесткости основных элементов, улучшение процессов сгорания и уменьшение трения. Только у Mazda свой подход: никаких гибридных приводов, заумных электронных систем, дорогущих материалов. Улучшать автомобиль можно и более экономными способами – например, оптимизируя рабочие процессы и совершенствуя имеющиеся конструкции. Как резчик по камню, ваяющий из неотесанной глыбы рельефную статую.

Skyactiv-G

Двигатель внутреннего сгорания работает эффективно лишь на 30–40%. Неспроста одно из самых ярких произведений технологии Skyactiv – бензиновый двигатель Skyactiv-G на базе нынешнего 2-литрового мотора MZR 2.0. Крутящий момент на низких и средних оборотах вырос на 15%, а расход топлива настолько же упал. Причем, без помощи модных нынче гибридов и даунсайзинга. Объем остался прежним, двигатель – атмосферным, зато почти все основные составляющие переработаны.

Поршень двигателя
http://cache.zr.ru/wpfiles/uploads/2011/07/201107301340_2-575x354.jpg

Секрет скрыт в фантастически высокой степени сжатия. 14:1 – рекордный показатель среди серийных бензиновых двигателей. Очевидно: чем выше степень сжатия, тем лучше термодинамический КПД и топливная экономичность. Однако и тем вероятнее, что на определенных режимах появится опасная детонация. Чтобы ее избежать, применили оригинальный коллектор, снижающий давление в камере сгорания. Растянуть процесс сгорания смеси и понизить тем самым температуру позволяют поршни особой формы, а новые топливные форсунки с многоточечными распылителями равномерно распределяют топливо по всей камере сгорания.


Поршень двигателя Skyactiv-G не только на 20% легче аналогичной детали для нынешнего 2-литрового мотора, но и выделяется оригинальной формой днища, которая позволяет горению равномерно распределяться по всей камере сгорания.
http://cache.zr.ru/wpfiles/uploads/2011/07/201107301341_3-575x344.jpg


Объявлено, что у двигателя Skyactiv механические потери почти на треть ниже, чем у предшественника. Если это действительно так, то японских мотористов надо поднимать на пьедестал. Впрочем, просмотрев список улучшений, начинаешь верить. Похудели главные детали: 20% массы скинули поршни и 30% – шатуны, трение поршневых колец снижено на 38%. Уменьшили давление в системе смазки на частичных нагрузках, установив насос с электронным управлением, а антифриз гоняет помпа с невесомой крыльчаткой из композитных материалов.

http://cache.zr.ru/wpfiles/uploads/2011/07/201107301340_1_no_copyright-575x379.png

Чтобы снизить давление в камере сгорания и обезопасить тем самым смесь от детонационного воспламенения, длину каналов выпускного коллектора тщательно рассчитали. Ведь, будь они излишне коротки, отработавшие газы успеют проникнуть в камеру сгорания соседнего цилиндра до того, как закроется клапан; а при необоснованно длинных нейтрализатор будет дольше прогреваться до рабочей температуры.

2

Re: Двигатели Skyactiv: раскрытые резервы

Skyactiv-D

С незапамятных времен дизель и бензиновый мотор честно конкурируют между собой, в борьбе невольно перенимая друг у друга характерные признаки. Теперь наконец-то они сравнялись… по степени сжатия. У дизеля Skyactiv-D эта геометрическая величина равна 14:1, как и у бензинового двигателя Skyactiv-G. Еще один рекорд, на сей раз среди серийных дизелей, – у большинства

http://cache.zr.ru/wpfiles/uploads/2011/07/201107301341_6-575x617.jpg
1 – самая низкая степень сжатия для серийных дизелей 14:1 позволяет достичь оптимального момента воспламенения;
2 – система регулировки высоты подъема выпускных клапанов стабилизирует работу двигателя при прогреве;
3 – соответствует требованиям Euro 6 без дорогих систем нейтрализации;
4 – двухступенчатый турбонаддув улучшает гибкость на низких оборотах и добавляет мощности на высоких;
5 – на 10% легче и на 20% экономичнее предшественника, 2,2-литрового MZR-CD;
6 – керамические свечи накаливания улучшают пуск холодного двигателя;
7 – механические потери из-за пониженного до 130 кг/см² давления в камере сгорания (на 20% ниже, чем у MZR-CD), как у бензинового мотора;
8 – блок цилиндров легче на 25 кг.

Чем меньше степень сжатия у дизеля, тем ниже температура и давление в камере сгорания в конце такта сжатия. А значит, сгорание протекает медленнее, что позволяет впрыскивать топливо еще при подходе к верней мертвой точке, а не когда поршень уже идет вниз (как у дизелей с более высокой степенью сжатия). Топливо лучше перемешивается с воздухом, отчего смесь сгорает эффективнее, а в выхлопных газах содержится намного меньше сажи и окислов азота (NOx). Кроме того, выше и степень расширения (ход поршня, при котором совершается фактическая работа). Как результат – расход топлива ниже на 20%. К тому же Skyactiv-D» укладывается в нормы Euro 6 (вступят в силу лишь в 2014 году) без дорогого нейтрализатора частиц азота.

Основные отличия поршней двигателя Skyactiv-D от MZR-CD: меньше потери на трение, скромнее масса, больше объем внутренней камеры сгорания, поуже отверстие под поршневой палец.
http://cache.zr.ru/wpfiles/uploads/2011/07/201107301341_4-575x503.jpg


Поршень двигателя MZR-CD
http://cache.zr.ru/wpfiles/uploads/2011/07/201107301341_5-575x504.jpg

Однако нет добра без худа – дизели со столь низкой степенью сжатия плохо пускаются и неустойчиво работают при отрицательных температурах. Лекарство от этого недуга – керамические свечи накаливания и система VVL, регулирующая высоту подъема клапана. Она не редкость на бензиновом моторе, но диковинка на дизеле. Только в первом случае она определяет количество поступающего в цилиндры воздуха, а во втором заведует рециркуляцией отработавших газов. На холодном двигателе выпускной клапан в конце такта впуска не закрывается, и часть отработавших газов возвращается во впускной коллектор. На следующем впуске горячий заряд вновь поступает в камеру сгорания и подогревает ее. Таким образом, нет пропусков воспламенения, двигатель на этапе прогрева работает более стабильно.

http://cache.zr.ru/wpfiles/uploads/2011/07/201107301341_7-575x431.jpg

Привод одного из пары выпускных клапанов каждого цилиндра снабжен устройством, регулирующим высоту подъема клапана. На прогретом двигателе ход клапана задают стандартные кулачки распредвала – выпуск закрывается полностью. Когда мотор холодный, высоту подъема определяет дополнительный кулачок иной формы – выпускной клапан приоткрыт, часть отработавших газов засасывается назад в камеру сгорания.

http://cache.zr.ru/wpfiles/uploads/2011/07/201107301340_8-575x483.jpg

Агрегат двухступенчатого наддува состоит из малого и большого турбонагнетателей. Первый, менее инерционный на низких оборотах, мгновенно раскручивается и эффективно сглаживает турбояму, второй подключается на средних и вплоть до максимальных 5200 об/мин.

Skyactiv В МАССЫ


Новые технологии применят на серийных машинах уже в будущем году. В числе первых – новый кроссовер Mazda CX-5. Кстати, благодаря Skyactiv эта модель в варианте с передним приводом, дизельным двигателем и механической коробкой передач выбрасывает в атмосферу меньше 120 г/км – завидный результат для кроссовера, даже в столь экономичной комплектации. Модели с технологией Skyactiv уже в этом году появятся в Японии (Mazda2 с 1,3-литровым бензиновым двигателем) и Северной Америке (Mazda3 с 2-литровым мотором и новым автоматом).


Характеристики крутящего момента дизельных двигателей:
http://cache.zr.ru/wpfiles/uploads/2011/07/201107301341_2_no_copyright-575x366.png

Характеристики крутящего момента бензиновых двигателей:
http://cache.zr.ru/wpfiles/uploads/2011/07/201107301341_3_no_copyright-575x356.png

Mazda не один год вкладывается и в электрификацию автомобиля. В 2012 году на японском рынке дебютирует электрическая Mazda2, а совместно с Toyota компания доводит гибридный силовой агрегат. Но основной приоритет компании на ближайшие 10 лет – конечно, новое семейство бензиновых и дизельных двигателей Skyactiv. Ведь, по самым оптимистичным прогнозам, через 10 лет модели с электрическими и гибридными двигателями составят лишь пятую часть. А к 2020 году, как заверил директор по техническому развитию Сейта Канаи, выбросы СО2 у моторов Skyactiv снизятся на 15–20%. Если так, зачем тогда гибриды и электромобили?

3

Re: Двигатели Skyactiv: раскрытые резервы

Вся программа изменений играет для Мазды столь значительную роль, что для неё создали собственный бренд Skyactiv. Это слово появится в будущем на шильдиках вместе с названием моделей, как у фольксвагеновской линейки BlueMotion или мерседесовской BlueEfficiency. На уровне нейминга попытка следовать моде налицо: всех роднит некое голубое (экологичное) начало, а дальше — у кого что. У одних голубое движение, у других голубая эффективность, у третьих актив. Причём написанный то ли с ошибкой, то ли по-немецки.

Во всей истории со Скайактивом особенно импонирует то, что японцы, будучи стеснены в средствах, не пытаются быть «зеленее», чем есть на самом деле. Они культивируют спортивность своих машин как основное конкурентное преимущество. Честно декларируют то, о чём, несмотря на всю очевидность, не принято говорить: к 2020 году ДВС останется основной силой в индустрии. Хотя даже у Мазды есть подразделение, занимающееся разработкой электромобилей. Но для компании из Хиросимы это перспективные исследования.



Самый лёгкий из четырёх предоставленных нам прототипов — двухлитровый с «механикой» и климат-контролем — весит (согласно обнаруженной у приставленных к машинам инженеров шпаргалке) 1315 кг. Нынешняя серийная Mazda6 2.0 в европейской спецификации — минимум 1400 кг.

В Европе Mazda не играет в премиум (эх, нелишне было бы напомнить об этом тем, кто формирует российский прайс-лист) и совершенствует существующие технологии, не пытаясь обгибридить доверчивого покупателя. Японцы говорят: мы сделали, что хотели, на 70%. А своим пиаром, ориентированным на детальное знакомство с техникой, Mazda напоминает Audi, что совсем неплохо для имиджа...

4

Re: Двигатели Skyactiv: раскрытые резервы

Как понял я - выжимают из всего что можно что только возможно. Только вот как такие усовершенствования отзовутся на надежности, непонятно.

5

Re: Двигатели Skyactiv: раскрытые резервы

Для таких современных двигателей нужны такие же современные бензоколонки,  а у нас до сих пор бодяжат и продают непонятно что

6

Re: Двигатели Skyactiv: раскрытые резервы

Ну и конечно есть обратная сторона этой медали - дорогущие материалы современные материалы двигателя, соответственно и недолговечные, эра одноразовых двигателей, мощности много, а вот заложенной надежности и ресурса мало, эх..

7

Re: Двигатели Skyactiv: раскрытые резервы

Воопще то гдето с средины 90х начался переход на движки с неремонтопригодным блоком цилиндров и их уже давно можна назвать одноразовыми(хотя кое кто умудряется их гильзовать)такчто подход к авто как к одноразовым китайским тапочкам наметился ой как давно а сйчас добавилось на эти движки всякие нормы Евро с турбонагнетателями что их еще больше нагрузило и уже точно убило все надежды в последующем чють поездить на стареньком откатавшем ресурс двигле