Skyactiv принцип работы двигателя

Получив большой резонанс в прессе, новый двигатель Mazda обещает стать революционным бензиновым двигателем, который может работать как дизель. Так ли это на самом деле? Какие характеристики у этого двигателя?

Поэтому мы увидим основные принципы Skyactiv-X с информацией, полученной от Mazda.

отличия бензина от дизеля

Принцип действия

Skyactiv-X обещает работать с очень бедной смесью, чтобы максимально ограничить потребление, поэтому у нас есть два режима работы:

• Классика: нормальное богатство по соотношению воздух / топливо, как у любого бензинового двигателя. Мы впрыскиваем воздух и топливо в правильной пропорции и зажигаем все свечой, свечой, которая сама по себе позволяет всему загореться.
• Плохо с самовозгоранием: мы впрыскиваем очень небольшую часть топлива по сравнению с окислителем (воздухом), мы воспламеняем все от давления / сжатия, а не от искры от свечи зажигания. Обязательно понимать, что увеличение давления газа (его раздавливание) приводит к его нагреву. И мы можем заставить его нагреться настолько, чтобы он воспламенил топливо: это принцип дизельного топлива. Здесь мы стараемся экономить топливо, впрыскивая гораздо больше воздуха, чем бензина (есть также компрессор, который позволяет нагнетать воздух).

Проблема заключается в том, что смесь, которую хочет Mazda, настолько бедна, что ее больше нельзя воспламенить просто от свечи зажигания … Поэтому они нашли решение: использовать метод, аналогичный дизельному, а именно самовоспламенение.

Классическая операция

Откройте для себя объяснения каждого шага внизу диаграммы.

Как и любой обычный бензиновый двигатель, Skyactiv-X работает следующим образом:

• Шаг 1: впуск воздуха и топлива в обычных пропорциях, как у любого бензинового двигателя.
• Шаг 2: двигаемся в сторону PMB, а именно нижней мертвой точки поршня. Воздух и топливо перемешиваются и перемешиваются однородно, что обеспечивает хорошее качество сгорания бензиновых двигателей, которые в свою очередь генерируют меньше мелких частиц.
• Шаг 3: топливно-воздушная смесь (стехиометрическая смесь, следовательно, классическая насыщенность) сжимается и поднимается до температуры (нам здесь все равно …)
• Шаг 4: свеча загорается, и пламя распространяется как след порошка. Топливно-воздушная смесь достаточно загружена топливом, поэтому пламя распространяется и все сгорает полностью: это расширяет воздух, который толкает поршень вниз.

Запуск Skyactiv-X на обедненном / похожем на дизельное топливо

Вот теперь его другой способ работы, а именно, как дизель, использующий самовозгорание (более подробное объяснение под диаграммой).

• ЭКСПЛУАТАЦИЯ SPCCI
• SPковчег Controlled Cсжатие Iпонимание
• «Модный дизель»

Как и любой обычный бензиновый двигатель, Skyactiv-X работает следующим образом:

• Шаг 1: впуск воздуха и топлива в определенных пропорциях: здесь имеется избыток воздуха по отношению к топливу, что, следовательно, приводит к обеднению смеси.
• Шаг 2: мы приходим к PMB с еще бедной смесью
• Шаг 3: все сжать, чтобы нагреться. Но чтобы избежать неконтролируемого самовозгорания, смесь здесь очень бедная и не воспламеняется сама по себе, как на дизеле.
• Шаг 4: чтобы вызвать возгорание, нам нужно немного избыточного давления (при нажатии на газ он нагревается, я напоминаю вам), и это избыточное давление будет получено путем впрыска небольшого количества топлива, которое сразу же зажигается свечой зажигания. Этот маленький огненный шар будет расширяться и сжимать все остальное в топке. Обратите внимание, что этот шаг очень напоминает многослойную работу некоторых бензиновых двигателей (это еще один метод работы на обедненной смеси). ЕСЛИ я когда-либо ограничивался искрой без впрыска, смесь не взяла бы полностью, потому что она слишком бедная, только небольшая область вокруг свечи зажигания займет немного …
• Этап 5: Это избыточное давление затем вызовет достаточно тепла для воспламенения бедной смеси, находящейся в остальной части камеры сгорания (смесь, допускаемая на этапе 1). Здесь нет пламени, которое распространяется как при нормальной работе, а происходит самовозгорание топливовоздушной смеси благодаря теплу, полученному под давлением. Огненный шар раздавливает окружающий газ и вызывает возгорание бензиновых «частиц» (несмотря на бедность). Этот тип сгорания, как и в случае с дизельным двигателем, также вызывает большую силу

????Еще по теме:  Поддержка двигателя: функция, срок службы и цена

Рабочие фазы?

Экономичный / «дизельный» режим можно использовать только в ограниченном диапазоне оборотов двигателя, примерно до 4500 об / мин. Если вам нужна производительность, мы вернемся к обычному режиму работы, поэтому при полной нагрузке (полный газ) мы в основном будем работать в стандартном режиме.

Skyactiv-X Особенности / Технические характеристики

Впрыск

Skyactiv-X имеет прямой впрыск, который достигает 700 бар (давление впрыска), что намного выше, чем у других бензиновых двигателей, которые ограничены до 300 бар. Действительно, режим самовозгорания вызывает впрыск в направлении верхней мертвой точки, когда смесь очень сжата, поэтому необходимо увеличить давление впрыска, чтобы получить правильное испарение в камере сгорания.

Коэффициент сжатия

Пик здесь составляет 16: 1, тогда как бензин обычно не превышает 12: 1 (14: 1 у Mazda с Skyactiv-G, но они являются исключением). Действительно, обобщение турбин приводит к уменьшению степени сжатия двигателей (но их сжатие увеличивается благодаря турбонаддувам, поэтому см. Здесь).

Короче говоря, вы также должны знать, что чем больше у вас высокая степень сжатия, тем выше эффективность двигателя (и, следовательно, тем меньше он потребляет).

Но проблема всегда связана с тем, что, если мы слишком сильно увеличиваем этот показатель, у нас есть двигатель, который воспламеняет смесь до ВМТ (внезапно он разрушается и не работает), поэтому мы стараемся увеличить его как можно больше.

предотвращение этого явления: поэтому пальма первенства достается этому двигателю, который обеспечивает очень высокую степень сжатия благодаря чрезвычайно бедной смеси, которая не самовоспламеняется (тогда выдается команда на самовоспламенение, как вы видели выше).

Наконец, обратите внимание, что эта степень сжатия контролируется (таким образом, более или менее важно) благодаря изменяемому допуску, который позволяет изменять закон открытия (их продолжительность) клапанов.

Переедание?

Да, и если Mazda привыкла предлагать безнаддувные двигатели, здесь мы имеем право на компрессор. С другой стороны, последний на самом деле не нужен для производительности за счет наддува двигателя, он скорее используется для обедненной смеси, заряжая цилиндры воздухом (если мы не компенсируем, впрыскивая больше топлива, мы получаем бедную смесь).

Гибридизация?

Да, но он очень легкий и не имеет ничего общего с режимом сжигания обедненной смеси. Это небольшая помощь (микрогибридизация), которая просто заключается в помощи двигателю через ремень вспомогательного оборудования (генератор-стартер).

На уровне маркетинга мы можем сказать «да»! Действительно, все средства массовой информации бесплатно передают технические новшества, очень хороший план для Mazda… Заметьте, я не критикую это (всегда интересное нововведение), я просто описываю его. С технической точки зрения можно сказать, что преимущества все еще кажутся преувеличенными …

• Уровень потребления бренд оценивает на 20-30% меньше потребления по сравнению с Skyactiv-G (бензин), но мы не знаем, на чем это основано, и особенно в фактах, которые трудно увидеть (мы бы предпочли 10% и снова, это действительно зависит от типа вождения и, следовательно, от активации обедненного режима).
• Уровень загрязнения, таким образом, находится на уровне выбросов CO2, которые уменьшаются в той же пропорции, а именно от 20 до 30%, а в действительности — на 10%. С другой стороны, и именно здесь мне не нравится этот двигатель, так это то, что он будет генерировать больше NOx и мелких частиц по сравнению с обычным бензином и, следовательно, Skyactiv-G. При работе на обедненной смеси больше тепла и, следовательно, появляется NOx, а самовозгорание менее чистое, мы получаем мелкие частицы … Еще раз, чтобы немного уменьшить CO2, мы выделяем много вещи взамен вредные для здоровья (CO2 касается только парникового эффекта и, следовательно, повышения температуры на Земле).
• По мощности мы далеко не на высоте дизеля, потому что крутящий момент здесь очень неутешительный для двигателя мощностью 180 л.с. У нас здесь 224 Нм, а у 2.0 HDI от PSA — 400! Короче говоря, это двигатель, который остается довольно пустотелым (несмотря на крутящий момент

????Еще по теме:  Заказать Ларгуса все еще остается проблемой

Различия бензин / дизель: основные моменты

Одно из основных различий между бензином и дизелем заключается в том, что бензиновому двигателю нужна искра для воспламенения топлива, в то время как дизель делает это за счет сжатия воздуха. Это сжатие вызывает так много тепла, что топливо воспламеняется само (ну, не совсем, если мы хотим быть точными, это действительно нагрев газа в цилиндре, который воспламеняет дизельное топливо).

Дизель потребляет меньше из-за более бедной смеси (работает с избытком воздуха) и высокой степени сжатия (которая также допускает значительное сжатие, что приводит к высокой температуре: самовоспламенению).

Поэтому Mazda стремилась добиться того же с бензиновым двигателем.

Подробнее о том, как работает Skactiv-X

Так смогла бы Mazda преуспеть в своем волшебном трюке, отдав приоритет другим брендам? Да и нет, потому что бензиновый двигатель Skyactiv-X Mazda работает не так, как дизель, несмотря на то, что вы слышите. Он просто использует одну из своих характеристик: способность сжигать обедненную смесь и пробовать самовоспламенение для повышения эффективности сгорания.

Слева впускаем воздух и топливо, все более классическое. Справа сжимаем, тоже ничего нового …

Именно при зажигании все по-другому. Мы вызываем небольшую искру, которой недостаточно, чтобы зажечь все (слишком мало!). Но он сжигает крошечный кусочек топлива, что вызывает локальное расширение. Это в дополнение к и без того высокой компрессии в остальной части камеры. В результате давление настолько высокое, что выделяет достаточно тепла, чтобы все сжечь (как в дизеле).

Таким образом, мы имеем дело с двигателем, который работает как классический бензин на холоде и на высоких оборотах. Поэтому в остальное время он работает определенным образом, который несколько похож на дизельное топливо, но не становится таковым.

На этом этапе работы мы сначала впрыснем немного топлива (очень бедная смесь, т.е. половина для экономии) на этапе впуска (когда поршень опускается, впускной клапан открыт и, следовательно, когда поступает воздух.

когда двигатель качает / всасывает воздух).

Затем впрыскиваемый воздух и топливо будут идеально смешиваться на этом этапе, тот факт, что он однороден, имеет решающее значение для оптимизации сгорания / эффективности и уменьшения образования NOx.

На этом этапе мы обычно видим самовозгорание, как на дизельном топливе, поскольку сжатие нагревает окислитель (впускаемый воздух), но это не так.

Действительно, инженеры сконструировали двигатель таким образом, чтобы он не самовоспламенялся, в отличие от дизеля! Цель состоит в том, чтобы избежать любой ранней детонации (следовательно, в фазе сжатия), которая также может произойти на обычном бензиновом двигателе (когда зажигание выполняется слишком рано, также есть датчик детонации, чтобы избежать этого и помочь. Компьютер для управления искровое зажигание как нельзя лучше).

Анимация Mazda SkyActiv-X

Так как же все это воспламенится, если у нас не хватает давления, как на дизеле? Что ж, компьютер создаст небольшой недостаток давления в свече зажигания … Действительно, на этом этапе достаточно, чтобы свеча зажигания произвела очень маленькую искру, чтобы давление стало достаточным (небольшой «взрыв» добавляет давление к общему количеству в цилиндре, так как то, что сгорает, расширяется): это капля воды, которая переливается через спину верблюда и, следовательно, создает давление, достаточно высокое для самовоспламенения всей смеси (окислитель / топливная смесь). Следовательно, это самовозгорание путем контролируемого воспламенения (совершенно парадоксальное выражение, в конце концов, немного похоже на выражение «большое маленькое»). Это называется SPCCI для искрового зажигания от сжатия.

Короче говоря, все это означает, что Mazda преуспела там, где другие потерпели неудачу: избежать проблем с ранним зажиганием (ведущим к разрушительному стуку), точно контролируя момент, когда произойдет самовозгорание под давлением.

Такой способ сжигания смеси в цилиндре делает его более оптимальным с точки зрения эффективности.

Вся смесь топлива / окислителя воспламеняется внезапно, в то время как на бензине происходит прогрессивное воспламенение: воспламенение распространяется от искры свечи зажигания.

В результате импульс, посылаемый на поршень (чтобы он опускался), более резкий и прямой, при этом частицы сокращаются в максимально возможной степени.

Двигатель нового поколения Mazda SKYACTIV-X

Для правильной работы двигателю требуется механический компрессор для впуска и впрыска, давление в котором выше, чем в обычных бензиновых двигателях.

Quel gain?

Согласно Mazda, мы могли бы увеличить крутящий момент по сравнению с обычным бензином (например, с дизельным двигателем, то есть с 10 до 30%), и мы сократим загрязнение и потребление примерно на 15-20%.

Когда ?

Не сразу, технология все еще находится в стадии разработки, и мы должны увидеть, как она появится в 2020 году на наших дорогах.

Параллельно с многоуровневым режимом?

Наконец, мы можем провести параллель со стратифицированным режимом современных бензиновых двигателей с прямым впрыском (например, TSI, S означает стратифицированный), который заключается в уменьшении дозы топлива, отправляемого в двигатель.

Разница в том, что стратифицированный режим состоит в основном не в смешивании топлива с воздухом в цилиндре, а в поддержании его максимальной концентрации в небольшом пространстве. На самом деле цель состоит не в том, чтобы заполнить камеру именно для того, чтобы впрыскивать меньше топлива.

К сожалению, при этом образуются очень мелкие частицы в больших количествах, отсюда и необходимость установки сажевых фильтров на современные бензиновые двигатели.

Все комментарии и реакции

Dernier комментарий опубликован:

Маленький Луи (Дата: 2021, 09:05:15)

1. Инженеры Mazda получили в Японии техническую награду за двигатель Skyactiv.
2. По общему признанию, они увеличили степень сжатия (неслыханно) … но также они коснулись формы головки поршней … И изменили выпускное отверстие для цилиндров 3 и 4 (пытаясь удалить оставшийся сгоревший газ в цилиндрах).
3. Мазда шляпа.
4. Жаль, что они так мало развиты во Франции (1 дилер на отдел и больше)

Il Я. 1 реакция (и) на этот комментарий:

• Администратор АДМИНИСТРАТОР САЙТА (2021-09-08 11:36:53): Спасибо за очень четкую небольшую информацию.Однако я не вижу революции в этом тепловом двигателе (который не сильно влияет на эффективность).

(Ваш пост будет виден под комментарием после проверки)

Написать комментарий

Вы за сдерживание машин на скорости 130 км / ч?

Главная » Двигатель Skyactiv-X: бензин, работающий как дизель?

Двигатели SKYACTIV — особенности работы

Главная » Новости

Рейтинг статьи Загрузка…

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):

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.

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.

Статья про двигатели skyactiv — особенности их работы, советы по эксплуатации, статистика использования. В конце статьи — видео про двигатель SKYACTIV.

SKYACTIV-X от Mazda бензиновый двигатель следующего поколения от Mazda

Японская компания Mazda на фоне конкурентов всегда отличалась стремлением к внедрению в массовое производство обособленных решений. Достаточно вспомнить роторные ДВС на моделях серии RX, которые даже с учетом определенных недостатков все равно завоевали массу поклонников по всему миру.

Что касается новейших разработок поршневых двигателей, компания не изменила своим традициям.

Пока остальные мировые автопроизводители сосредоточились на разработке и производстве высокофорсированных турбированных двигателей с небольшим рабочим объемом, инженеры Мазда остались верны привычному и более надежному «атмосфернику».

Результатом стало появление агрегатов Mazda Skyactiv. При этом удалось не только вписать эти моторы в современные экологические нормы, но также значительно повысить мощность и экономичность двигателей нового поколения. Далее мы поговорим об особенностях конструкции указанных силовых агрегатов, а также постараемся ответить на вопрос, какой ресурс двигателя и надежность Skyactiv.

История создания

Компания MAZDA базирует свой силовой агрегат на старом моторе MZR 2,0 литра. Но это не просто переделка, здесь целая работа над новым принципом работы. Просто язык не поворачивается назвать их даже похожими

  Opel Insignia (Опель Инсигния) технические характеристики

ЗАЧЕМ ВСЕ ЭТО НУЖНО? Собственно для норм «ЕВРО6», например вот немцы и прочие подвластные им бренды переходят на малообъемные моторы, но обязательно с турбиной. Но Японцы всегда отвергали эту идеологию, потому что турбированные агрегаты, всегда уступали атмосферным в надежности. Они за проверенные решения.

Однако компания MAZDA из японских брендов, всегда была передовой в экспериментах, наверное, все помнят роторные моторы на RX-7 и RX-8. Только они сделали это массово. Широкого распространения они не получили, в первую очередь из-за низкой ремонтопригодности и стоимости самого ремонта в целом, но прецедент был.

Поэтому решили пойти по другому пути и создали моторы SKYACTIV, причем сразу два – дизель и бензин, трансмиссии для них, а также кучу сопутствующих систем.

Именно про SKYACTIV я вам хочу рассказать – причем ОЧЕНЬ подробно. Чтобы в голове отложилось, а вот затем уже поговорим о проблемах

Ну что же начнем с самого основного.

Степень сжатия и поршни

Самая основная переделка касается увеличения степени сжатия, в Skyactiv-G она «14» — это реально много! Потому как в обычных бензиновых моторах она всего «10, максимум 12 единиц» (для сравнения в MZR2.0 – «10»).

Что же дает такая высокая степень сжатия? Да все просто – в цилиндрах повышается температура и давление (в конце такта сжатия), за счет чего вырастает КПД, подрастает мощность, падает расход топлива.

Как заверяет производитель — эти моторы имеют больший на 15% крутящий момент, а также на 30% экономичнее старых агрегатов

Однако при таком огромном (для бензина) сжатии, есть БОЛЬШОЙ негативный момент – детонация. Это взрывное воспламенение топливной смеси, при котором страдают кольца, а также вся поршневая группа в целом.

Как же от этого уберечься? Здесь была произведена (как я считаю) огромная работа.

Первое это изменили форму самого поршня – он напоминает трапецию (выдается вверх, зачастую обычные поршни просто плоские), а вот в середине есть небольшое углубление. Оно сделано для формирования около свечи равномерного зажигания смеси, при таком поршне происходит равномерное зажигание, что уменьшает детонацию.

НО это еще не все.

Ионные датчики, непосредственный впрыск, топливный насос и форсунки

Одной формой поршня здесь не обойтись и не убрать детонацию при определенных нагрузках. Поэтому в катушки зажигания встроили определенные — ионные датчики.

Именно эти датчики помогают мотору работать на грани детонации, причем способствуют полному сгоранию топливной смеси. Однако нужно отметить, что здесь есть и обычные элементы, которые отслеживают детонацию

  Новая Toyota Supra получила двигатель в 340 лошадей

Принцип работы здесь такой – ионный датчик следит за колебанием ионного тока в зазоре свечей зажигания после воспламенения топливной смеси.

Когда она сгорает, то образуются ионы, которые делают среду токопроводящей, датчик посылает импульсы электричества на электроды свечи и после замеряет их.

Если есть какое-то отклонение, то он дает приказание ЭБУ корректировать зажигание (понять сложно, но это работает). Таким образом, детонация практически исключается.

Топливный насос, здесь он высокого давления (ТНВД) подает топливо с повышенным давлением до 200БАР (на старых моторах было всего 100–115БАР). Форсунки встроены в сам блок, каждая на свой цилиндр (то есть непосредственный впрыск), причем на конце они имеют шесть точек для одновременного впрыска (вместо одной как обычно применялось).

Такой подход к форсункам и повышению давления, также дает свой эффект.

ДО смешивания топливной смеси (как мы с вами знаем, здесь воздух подается через коллектор, а топливо через форсунки и смешиваются они уже в цилиндре, но какое-то время топливо находится одно без воздуха) бензин который был подан в цилиндр, немного охлаждает его, убирая излишнюю температуру. Что еще немного убирает детонацию. Причем здесь 6 точек впрыска, что создает большее облако, которое захватывает большую область охлаждения.

Фазовращатели, цикл АТКИНСОНА и ОТТО

Следующим шагом стало внедрение фазовращателей (или муфт, например как в двигателях VVT-I или CVVT). «НО постой» — скажите вы мне, у мазды они были и раньше? ДА все верно, но раньше они были механические (точнее гидравлические) однако сейчас на выпускном валу сделали «электронную», раньше такого технического решение MAZDA не производила.

Что дает это электронная муфта?

Во-первых, точное открытие клапанов, что при таком сжатии очень актуально.

Во-вторых, SKYACTIV может работать сразу в двух циклах АТКИНСОНА и ОТТО – И ЭТО РЕАЛЬНО КРУТО! Сделано это для того чтобы снизить насосные потери (то есть сопротивление поршня когда он давит топливную смесь) и повысить экономичность. Сейчас не будем разбирать как работают эти циклы, только краткая информация:

ОТТО – это обычный цикл, по которому работают все бензиновые моторы. Впускные и выпускные клапана открываются и закрываются в строгой последовательности. У SKYACTIV-G он задействуется при средних и высоких оборотах.

АТКИНСОН – задействуется при низких оборотах или вообще на холостом ходу, когда нет необходимости в высоком крутящем моменте.

Смысл какой – впускные клапана закрываются чуть позже (уже на такте сжатия) и часть воздуха выходит обратно во впускной коллектор.

По сути часть пути поршень проходит без сжатия топливной смеси (снижается степень сжатия и момент), но вместе с этим двигателю не приходится тратить энергию на давление, то есть снижаются и насосные потери. В таком режиме мотор работает ОЧЕНЬ экономично и эффективно.

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.

  Mazda разработала инновационный двигатель Skyactive-X

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.

Выпускной коллектор, он же ПАУК 4-2-1

Выпускной коллектор, по сути стал ПАУКОМ 4-2-1 (про который я писал здесь), его так сильно любят тюнеры. Он дает более легкий отвод отработанных газов, за счет чего немного вырастает мощность двигателя (подробнее почитайте в статье по ссылке).

НО не все так просто, здесь этот «ПАУК» очень сложный и немного замороченный. Все дело в том когда «тюнингуется» обычная машина, тюнеры срезают катализатор, и делают такой выхлоп, то есть у потока который вырывается из мотора почти нет преград.

Блок цилиндров, вес и трение

Блок цилиндров здесь облегчили, причем значительно. Еще одна новинка сейчас он состоит из двух частей – его разделили по оси коленчатого вала (верхнюю часть и нижнюю). Нужно отметить — что такая конструкция встречалась у некоторых дизелей, однако там корпуса из чугуна, у SKYACTIV же он сделан из алюминия.

Поработали над парами трения, а именно над вкладышами коленвала, шатунами и прочим. Сделав их тоньше! Таким образом, снизили нагрузку на трение.

ИТОГ – мотор легче на 10%, трение ниже аж на 30%

Как часто менять?

Купить масло в двигатель Mazda CX-5 – это только часть дела. Соблюдение межсервисного интервала критически необходимо для продолжительной эксплуатации автомобиля.

В оптимальных условиях использования транспортного средства, изготовителем установлен промежуток 15000 километров пробега на одной порции масла. Порог актуален для европейских стран, где применяется высококачественное горючее, дороги отвечают передовым стандартам.

Для российских условий езды, рекомендуется межсервисный интервал сократить на 30-40%. Это необходимо по причине сильной запыленности проезжей части, проблемного горючего.

Проблемы и недостатки

НУ что строение вроде бы рассмотрели, теперь переходим к самому интересному, а именно проблемам.

Что вам сразу нужно понять, силовые агрегаты SKYACTIV-G очень технологичные, в них много сложных технических решений, от этого его проблемы. Пока свежий (до 100 — 150 000 км) он не будет доставлять вам хлопот, но вот потом …

1) Начну, пожалуй с бензина, здесь нужно «лить» не ниже 95! А производитель настоятельно рекомендует 98 или даже 100! Все дело в степени сжатия, просто на этих он банально дольше проживет. И РЕАЛЬНО ДЛЯ SKYACTIV-G ЭТО КРИТИЧНО!

ЗАПОМНИТЕ, ЧЕМ ВЫШЕ ОКТАНОВОЕ ЧИСЛО – ТЕМ МЕНЬШЕ ДЕТОНАЦИЯ

Поэтому экономить и лить 92, просто НЕЛЬЗЯ! Это снижает ресурс вашего мотора в разы.

2) Еще одно требование, это качество масла. Так как степень сжатия высокая (а это температура, давление, нагрузка на блок двигателя) масло должно быть только высочайшего качества, причем менять его нужно часто (минимум раз в 7500 — 10 000 км, это лично мое мнение)

3) Свечи. Здесь их не просто нужно вовремя менять, а чем чаще, тем лучше (рекомендую при каждой второй – третьей замене масла). Причем нужно брать только проверенных производителей.

Нужно помнить, что в катушки зажигания встроены ионные датчики, которые как раз и делают свой замер при помощи электродов свечей, и если они будут в плачевном состоянии, то возможно возникнет детонация

4) Повышенная шумность при прогреве. ДА это замечено и не раз, такое ощущение, что мотор работает не правильно. Однако стоит ему прогреться и все шумы уходят

5) Вибрации. Их легко можно «уловить» если залить некачественное топливо, это говорит о почти возникающей детонации. Однако даже если топливо высокого качества, то она также может проявляться. Вообще водители, которые раньше не ездили на MAZDA, замечают лишнюю (не сильную) вибрацию

Вообще вам нужно понимать, что мотор хоть и атмосферный, но у него очень много различных технологических решений, и зачастую они сложные. Я разговаривал с сотрудником, который работал на приемке в MAZDA и вот что он мне ответил (сейчас в нашем городе дилеров нет).

Важность наличия в масле определенного уровня вязкости

Многие автовладельцы считают, что для Мазда СХ 5 идеально подходят моторные масла с вязкостью 0W20. Это не совсем так. Ведь в рекомендациях по уходу за силовым агрегатом такой информации нигде нет. Изначально разработчики двигателя ориентировались на вязкость на уровне 0W20. Но при замене этого -разработчики рекомендуют использовать смазочный материал с показателем 5W30.

Это указывает на то, что разработчики силового агрегата не совсем уверены, что смазка с вязкостью 0W20 может надежно защищать двигатель при пробеге более 8 тыс. км. Японцы рекомендуют менять его через каждые 12 месяцев.

Отзыв, ресурс и целесообразность покупки подержанного авто

Я буду пересказывать его слова, как помню. Как заверяет производитель ресурс около 300 000 км, но это в идеале, если пользоваться хорошим топливом и расходниками.

В противном случае проработать может не долго. Как он рассказывает, был на обучении, показывали двигатель, был заправлен контрафактным топливом (чуть ли не 80) и быстро умер. Кольца, поршни и т.д.

здесь бензин ОЧЕНЬ МНОГО ЗНАЧИТ.

У первых SKYACTIV были проблемы с масляными насосами, выходили из строя (но это были единицы) и неисправность быстро устранили.

Работать будет без проблем примерно до 100 — 150 000 км. При 100 000 возникают проблемы с катушками и ионными датчиками, причем они совмещены, менять нужно вместе сразу.

При 150 000 нужно будет смотреть ТНВД и форсунки. Минимум нужна будет чистка, максимум замена, опять же стоит недешево.

Опять же ТОНКИЙ АЛЮМИНИЕВЫЙ БЛОК двигателя, высокие степени сжатия и металл по сути работает на пределе!

И еще одно – ЭТОТ МОТОР СОВРЕМЕННЫЙ и СОВЕРШЕННО НЕРЕМОНТОПРИГОДНЫЙ, то есть если с ним что-то случается, то нужно менять блок полностью, со всеми вытекающими (коленвал, шатуны, поршни, вкладыши и т.д.)

• ОДНАКО как показывает сейчас практика, первые моторы уже проходили по 5 лет (устанавливается с 2012 года) и каких-то проблем с ними ПОКА нет.
• ЕСЛИ ПОКУПАЕТЕ МАШИНУ с пробегом в 150 000, то обязательно спрашивайте про бензин, масло, форсунки, запустите машину почувствуйте детонацию. Если пробег 250 – 300 000 км, лучше отказаться от этой покупки по сути это предел для SKYACTIV
• Уж больно сложный это мотор, много новых сложных технологических решений, которые могут его банально угробить.
• Сейчас видео версия смотрим.
• НА этом заканчиваю, думаю информация была вам полезна, искренне ваш АВТОБЛОГГЕР.
• (20