Двигатели скайактив: ресурс, особенности, проблемы

Двигатели скайактив: ресурс, особенности, проблемы

Характеристики моторов Mazda Skyactiv впечатляют, а как дела с надежностью и ресурсом?

“Хотелось бы услышать ваше мнение о надежности моторов по технологии Mazda Skyactiv. Наверняка уже есть достаточная статистика по данному двигателю. Впечатляют заявленные характеристики атмосферных бензиновых моторов, а как с ресурсом обстоит дело?”

Первые пять лет после дебюта двигателей Skyactiv, разработанных компанией Mazda, прошли без серьезных неприятных сюрпризов. Правда, в России начало продаж моделей, оснащенных бензиновыми Skyactiv (есть еще и дизельные), чуть не обернулось скандалом в связи с неоднократно имевшими место случаями, когда мотор запускался, но через несколько секунд глох и начинал нормально работать лишь после второго, реже – третьего, еще реже – четвертого и так далее запусков.

До сих пор остается загадкой, что было точной причиной этой проблемы. Озвученная японцами версия – виноват низкокачественный бензин. Но если в нее поверить, то придется признать, что через два года после начала продаж Skyactiv на всех заправках России, как сговорившись, начали продавать бензин высшей пробы, после чего проблема как бы “рассосалась” сама собой. Между тем известно, что помимо анализа топлива инженеры Mazda изучили также показания диагностических приборов, в реальных условиях зафиксировавших, как проявлялась неисправность.

Если учесть, что в Беларуси подобная проблема не отмечалась, а, по словам наших специалистов, первоначально автомобили с двигателями Skyactiv, продававшиеся на белорусском рынке, шли с европейской прошивкой блока управления, можно предположить, что в российском программном обеспечении имелся какой-то “косяк”, который при определенных условиях не позволял исправному двигателю продолжать устойчиво работать после первого запуска. Возможно, ко времени, когда машины с российской прошивкой начали поступать к нам, ошибка в программе была устранена. Тем не менее существует только официальная версия о некачественном бензине, остальное – догадки. Остается добавить, что наблюдалась проблема лишь в холодное время года.

В общем, дело это прошлое, и подтверждает оно, что начало серийного производства новых автомобилей или узлов и агрегатов редко обходится без сучка без задоринки. Главное, что в случае с двигателями Skyactiv этот “сучок” оказался единственным, а все другие неисправности, относящиеся непосредственно к данным моторам, массового характера не имеют и выглядят случайностями, которые нередко могут быть списаны на отношение отдельных владельцев к правилам эксплуатации.

В частности, двигатели Skyactiv более требовательны к величине октанового числа бензина, чем другие моторы. Причина – нетипично высокая для бензиновых двигателей степень сжатия. В зависимости от исполнения двигателя она составляет 13-14 единиц, в то время как в прочих бензиновых моторах обычно не превышает 11 единиц. Впрочем, из-за способности двигателей Skyactiv в зависимости от нагрузочного режима работать то по циклу Миллера, то по циклу Отто вопрос о том, какая у них реальная, а не геометрическая степень сжатия, – тема для дискуссий, но важно не это. Важно, что в отличие от других моторов со степенью сжатия до 11, которые при заявленной производителем октановой потребности в 95 единиц могут без особого ущерба надежности и долговечности работать на 92-м бензине, для Skyactiv необходим бензин не ниже 95-го.

Опять же бензиновые Skyactiv – двигатели с непосредственным впрыском топлива. Наличие в их системе питания топливного насоса, создающего в системе давление до 200 бар, и шестиструйных форсунок не только делает их похожими на дизели, но и увеличивает привередливость к наличию в бензине посторонних примесей и воды по сравнению с моторами с распределенным впрыском.

В сравнении с предшественниками в силовой гамме Mazda двигатели Skyactiv более требовательны также к качеству смазки, что подтверждается наличием в них гидрокомпенсаторов тепловых зазоров в клапанах и подводов масла к кулачкам распредвалов, которых не было раньше.

Что касается срока службы до того, как узлы моторов Skyactiv начнут создавать ресурсные проблемы, то говорить о нем преждевременно. Далеко не все двигатели даже первых лет выпуска преодолели свыше 100 тыс. км. К тому же из сказанного выше должно быть понятно, что ресурс не является некой фиксированной величиной, а может быть “откорректирован”, причем необязательно отношением владельцев к правилам эксплуатации и обслуживания, но и условиями, в которых используется тот или иной автомобиль.

Именно последнее повинно в единственной характерной для моделей с двигателями Skyactiv проблеме, однако самих моторов она касается опосредованно, связана в первую очередь с системой энергоснабжения и затрагивает только машины, эксплуатирующиеся в городских условиях по маршруту “дом – работа – дом” с расстоянием в одну сторону до 8-10 км. При использовании в таком режиме генератор не успевает восполнить энергию, затраченную аккумулятором на запуск двигателя.

В результате аккумулятор постепенно разряжается, пока система самодиагностики не определит, что уровень зарядки батареи слишком низкий, после чего на приборном дисплее появляется требование о необходимости зарядки аккумулятора. Если меры предприняты не будут, не исключено, что на работу придется добираться на общественном транспорте.

Проблема, как некогда в России, опять-таки наблюдается только в холодный период года, но российские случаи обычно не сопровождались предупреждением о разрядке аккумулятора. Специалисты по Mazda, знающие об этой особенности машин со Skyactiv, рекомендуют владельцам, которые пользуются автомобилем исключительно для коротких городских поездок, периодически нарушать установленный распорядок для более продолжительных и желательно загородных поездок, а при невозможности это делать – следить за батареей и при необходимости подзаряжать ее на стационарном зарядном устройстве.

Mazda CX-5 2.5 Pure White Chip* › Бортжурнал › 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.

Читать еще:  Определяем компрессию в двигателе автомобиля ваз 2114 (8 клапанов)

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.

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.



Двигатели Skyactiv: перестройка

Двигатели Skyactiv фирмы Mazda: блажь или прорыв? Изучаем конструкцию агрегатов новой волны.

Mazda3_2013_SKYACTIV

Mazda всегда отличалась нестандартными конструкторскими решениями. Она единственная долгое время серийно производила машины с роторными моторами. А когда настал очередной этап совершенствования привычных поршневых двигателей, снова пошла своей дорогой.

Перед мотористами всех компаний нынче стоит одна задача: повысить одновременно отдачу и экономичность двигателей, вписав их в жесткие экологические нормы Евро‑6. Рецепт европейских инженеров — малообъемные двигатели с наддувом.

Идею даунсайзинга Mazda отвергла — дескать, все эти наддувы, интеркулеры, трубопроводы слишком дороги, а радости от малокубатурных моторов немного. И снова решила пойти своим, сугубо японским путем — сохранить «полноразмерные» атмосферники, но поиграть со степенью сжатия (СЖ).

Так на свет появилось новое семейство двигателей — Skyactiv. Два первенца обосновались на кроссовере СХ‑5: бензиновый двухлитровый двигатель и турбодизель объемом 2,2 л. Оба имеют одинаковую степень сжатия — 14. Это очень много для бензинового мотора (обычно 10–12) и очень мало для дизельного (обычно 16–18,5).

Степень сжатия — это отношение объема пространства над поршнем в его нижней мертвой точке (объем цилиндра и камеры сгорания) к объему пространства над ним в его верхней мертвой точке (объем камеры сгорания). Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается топливовоздушная смесь в цилиндре. От этого параметра зависят термический КПД двигателя и его мощность.

ПОД ДАВЛЕНИЕМ ОБСТОЯТЕЛЬСТВ

При постройке бензинового атмосферника Skyactiv-G за основу был взят предшественник MZR 2.0 со степенью сжатия 10,0. Увеличение СЖ повышает температуру и давление в цилиндре в конце такта сжатия. Это сулит более высокие КПД и мощность, но одновременно и сильную склонность к детонации — взрывному сгоранию топливовоздушной смеси, которое приводит к перегреву и разрушению колец и поршней. СЖ, близкая к 14, больше характерна для высокофорсированных спортивных моторов, работающих на топливе с высоким октановым числом, стойким к детонации. В конструкцию Skyactiv-G внесли массу новшеств, чтобы он мог безболезненно переваривать обычный 95‑й бензин и поработали над снижением механических потерь ради улучшения экономичности.

Уберечь двигатель от детонации призваны ионные датчики, встроенные в катушки зажигания. Вся соль в том, что работа мотора именно на грани детонации и обеспечивает максимально эффективное сгорание смеси. Ионные датчики более чувствительны и позволяют лучше контролировать момент появления детонации в каждом цилиндре — а до этого за ней следил лишь один традиционный страж, установленный в блоке. Новый датчик отслеживает детонацию по колебаниям ионного тока в зазоре между электродами свечи после воспламенения смеси. При ее сгорании образуются ионы, которые делают среду токопроводящей. Датчик подает напряжение на центральный электрод свечи и замеряет ток, проходящий между ним и заземленным боковым электродом.

Обновленная топливная система с непосредственным впрыском обеспечивает давление до 200 бар! С повышением давления в цилиндре это стало необходимым для правильного смесеобразования (ранее Mazda применяла непосредственный впрыск в основном для наддувных моторов, но давление не превышало 115 бар). На выходе такое решение дает эффективное сгорание, то есть высокую мощность, экономичность и экологичность двигателя.

Как и прежде, ТНВД (топливный насос высокого давления) имеет привод от распредвала, но на сей раз от выпускного. Дополняют его форсунки с шестью отверстиями (для лучшего распыления топлива). При хорошем испарении бензин еще и сбивает температуру в камере сгорания, а это тоже снижает вероятность возникновения детонации.

Система выпуска оснащена коллектором 4-2-1, пришедшим из автоспорта. Его конфигурация снижает сопротивление при выходе отработавших газов (ОГ) из цилиндров. В обычном коллекторе волна ОГ из одного цилиндра может совпадать с моментом открытия выпускных клапанов в соседнем. Она создает обратное давление, которое мешает выходу следующей порции отработавших газов.

У конструкции «спортивного» коллектора иная схема соединения труб, вдобавок они длиннее. Из-за этого поток ОГ проходит большее расстояние и, наоборот, создает волну разрежения, которая облегчает выход газов из следующего цилиндра. Помимо повышения мощности мотора это снижает температуру в камере сгорания, также уменьшая вероятность детонации.

Чтобы сократить насосные потери в моторе и повысить экономичность, инженеры научили его работать по двум циклам: Аткинсона и более традиционному для бензиновых двигателей циклу Отто. Первый задействуется при низких нагрузках, когда нет необходимости в высоком крутящем моменте: впускные клапаны закрываются позже, уже на такте сжатия, и часть воздуха выходит через них обратно во впускной коллектор. По сути, поршень проходит часть пути без сжатия воздуха. Это снижает фактическую СЖ и крутящий момент, но вместе с ними и насосные потери. В таком режиме мотор работает более эффективно.

Читать еще:  Сколько масла заливать в лампаду

А при средних и высоких нагрузках впускные клапаны закрываются раньше (привычный цикл Отто) и происходит полное наполнение цилиндров. СЖ снова доходит до 14 — и мотор выдает высокий крутящий момент.

Цикл Аткинсона заставил инженеров включить во впускную систему вакуумный насос для нормальной работы усилителя тормозов. А всё из-за недостатка вакуума во впускном коллекторе при работе мотора в этом режиме. Насос имеет привод от выпускного распредвала и делит корпус с ТНВД.

Раньше подобные, но более простые узлы были обычным делом только для наддувных двигателей — у них вообще беда с вакуумом. Двигатель способен работать по двум циклам благодаря двум муфтам изменяемых фаз — это привычная гидравлическая на выпускном распределительном валу и электрическая на впускном.

Электрическая муфта более эффективна, но прежде ее не применяли на маздовских моторах. Она имеет больший диапазон регулирования и обеспечивает более точное управление по сравнению с гидравлической. Муфта состоит из электродвигателя (установлен на передней крышке мотора) и соединенного с ним привода (закреплен на самом распредвалу), представляющего собой замысловатую планетарную передачу. Пока скорости вращения электродвигателя и распредвала равны, имеем постоянные фазы. Для их опережения или запаздывания «мозг» мотора соответственно ускоряет или замедляет электродвигатель. Эту разность вращений планетарная передача преобразует в проворот распредвала относительно его звездочки.

В новых условиях работы мотора влияние теплового зазора в приводе клапанов повысилось, поэтому наконец использовали гидрокомпенсаторы. Чтобы снизить потери на трение, инженеры отказались от обычных колпачковых толкателей в пользу рокеров с игольчатыми подшипниками. Новый механизм приправили дополнительными масляными магистралями для смазки кулачков распредвалов.

Новшество в масляной системе — насос с регулировкой давления в двух диапазонах (в зависимости от режима работы мотора), необходимый для снижения гидравлических потерь. Чтобы снизить механические потери и потери на трение, инженеры стремились максимально облегчить элементы двигателя — в этом японцы пошли по стопам европейских коллег. Под нож попал весь кривошипно-шатунный механизм: поршни, шатуны и коленвал.

У поршней очень интересная форма днища. Обычно у бензиновых поршней оно плоское, хотя иногда имеет выемки для впускных клапанов — цековки. А здесь днище выпуклое да еще и с большой выемкой по центру. Это сделано для формирования вокруг свечи зажигания смеси, сгорающей более стабильно и полноценно. Облегченный алюминиевый блок цилиндров теперь состоит из двух частей. Его разделили по оси коленвала на верхний и нижний. Подобная конструкция встречалась и у некоторых дизельных моторов, но при этом блок был чугунным, более жестким. В итоге массу двигателя снизили на 10%, а потери на трение — аж на 30%! Расход топлива и выбросы СО 2 уменьшились на 15%, столько же прибавил крутящий момент.

Мощность моторов для России ограничена с учетом наших налогов: максимум — 150 л.с., но в Европе такие же агрегаты выдают 165 сил.

Обойдясь без наддува, японцы улучшили все показатели, но мотор получился на редкость замысловатым. Больше всего тревожит то, что высокая степень сжатия существенно повысила нагрузки на элементы двигателя, а их дополнительно еще и облегчили — считай, ослабили.

В НЕВЕСОМОСТИ

В основу наддувного дизельного мотора Skyactiv-D тоже лег предшественник — турбодизель MZR-CD со степенью сжатия 16,3. Понижение степени сжатия до 14 заметно снизило температуру и давление в цилиндре. Это повысило КПД агрегата, но ухудшило перемешивание топливовоздушной смеси и ее самовоспламенение при холодном пуске мотора и его прогреве.

Чтобы дизель был эффективным и экологичным во всех режимах работы, инженеры пошли на хитрость.

Холодный пуск мотора облегчают обновленные керамические свечи предпускового прогрева. За две секунды они нагревают воздух в камере сгорания до 1000 градусов.

Для стабильного сгорания смеси при прогреве двигателя в ГРМ внедрили систему изменения фаз, а это большая редкость для дизельных агрегатов. В привод клапанов, идентичный бензиновому собрату, внедрили механизм переменного хода. Он слегка приоткрывает один из двух выпускных клапанов в каждом цилиндре на такте впуска: часть горячих выхлопных газов возвращается в цилиндр и поднимает температуру в нем. Это облегчает распыление топлива и обеспечивает более стабильное сгорание смеси.

Механизм переменного хода клапанов состоит из рокера с двумя рычагами (внешний и внутренний) и кулачка распредвала с двойным профилем — высоким и низким. Внешний рычаг взаимодействует с высоким профилем, а внутренний — соответственно с низким. Первое обеспечивает обычное открытие клапана в такте выпуска, а второе — немного приоткрывает его в такте впуска. Внутренний рычаг закреплен на внешнем с возможностью наклоняться относительно него. Встроенный в рокер гидравлический стопор позволяет заблокировать это перемещение. Когда блокировки нет, внутренний рычаг при взаимодействии со своим низким кулачком просто перемещается внутри внешнего рычага и клапан не совершает дополнительного открытия. Соответственно, когда задействован стопор, внутренний рычаг тянет за собой внешний, вызывая дополнительное открытие клапана.

Качество смесеобразования в цилиндре повысили и за счет точности работы топливных форсунок. В турбодизеле она зависит от давления в магистрали возврата солярки в бак (магистраль обратки). Для поддержания постоянного высокого давления в систему включили специальный блок клапанов. Он одновременно управляет подачей топлива в ТНВД и связывает все магистрали обратки.

Мотор оснастили двумя турбокомпрессорами, объединенными в одном корпусе. Большая и малая турбины установлены последовательно. Это позволяет сочетать их преимущества. Малый турбокомпрессор (турбина высокого давления) имеет быструю реакцию и выдает большое давление наддува при низких оборотах двигателя, а большой турбокомпрессор (турбина низкого давления) — при высоких. Работой единого узла управляет «мозг» с помощью трех клапанов (см. схему).

Малая СЖ существенно снизила нагрузки на мотор и сократила насосные потери. Поэтому инженеры облегчили и турбодизель. Теперь у него тоже алюминиевый разборный блок цилиндров. Изменения в кривошипно-шатунном механизме более глобальные: инженеры отказались от смещения поршневого пальца, но сместили ось коленвала относительно оси цилиндра. Таким ходом убили сразу двух зайцев — снизили боковое усилие на поршне на такте рабочего хода (сопротивление скольжению) и сохранили эффект смещенного пальца (снижение эффекта перекладки поршня при прохождении ВМТ). Головка блока теперь имеет интегрированный выпускной коллектор. Помимо уменьшения габаритов и сокращения массы мотора, это ускоряет прогрев нейтрализатора.

Новый турбодизель на 10% легче и на 20% экономичнее предшественника. Максимальная мощность и крутящий момент не подросли, зато агрегат удалось вписать в жесткие рамки норм Евро‑6 без усложнения системы нейтрализации.

В целом картина с новым дизелем отраднее, чем с бензиновым мотором. Он усложнился и попал под нож облегчения, зато уменьшение СЖ серьезно снизило нагрузки на все узлы.

ЛЕГКО В БОЮ

Мазды с бензиновыми моторами Skyactiv бегают по России почти три года. И пока, как ни странно, без серьезных проблем. Поначалу было несколько случаев замены масляных насосов, которые почему-то не развивали максимальную производительность, из-за чего в первую очередь дурила гидравлическая муфта изменяемых фаз на выпускном валу.

Затем случилась история с «даблстартами», о который мы подробно рассказывали (ЗР, 2013, № 8). А сейчас зарегистрировано несколько случаев выработки на кулачках впускного распредвала, приводящей к росту шумности мотора. Но все описанное можно смело отнести скорее к исключениям из правила, его же и подтверждающим: моторы Skyactiv достаточно надежны.

Относительно турбодизелей серьезной статистики пока нет: их продают чуть больше года, а спрос крайне мал. Могу лишь предположить, что с ними тоже не будет много проблем, поскольку нагрузки существенно снижены. Не вселяет опасений и бензиновый Skyactiv-G объемом 2,5 литра, поскольку степень сжатия в нем сократили до 13.

ДИЗЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ

Степень сжатия влияет на очень важный параметр в работе дизеля — задержку самовоспламенения. После впрыска топливу нужно определенное время для распыления и смешивания с воздухом. Для высокого КПД важно, чтобы смесь начала гореть максимально близко к верхней мертвой точке поршня (ВМТ). То есть впрыск нужно делать заблаговременно. Тогда вся энергия расширения газов при сгорании успеет пойти на перемещение поршня вниз.

У моторов с высокой СЖ давление и температура в ВМТ очень велики. Ранний впрыск приводит к спонтанному воспламенению смеси прежде, чем она перемешается. На выходе это дает неравномерное, «шумное» сгорание с повышенными выбросами и противодавлением движению поршня вверх. Поэтому в таких агрегатах впрыск делают более поздним. В итоге сгорание происходит после прохождения ВМТ, когда поршень уже сам идет вниз, — и часть тепловой энергии уходит впустую.

Читать еще:  Появились сбои в работе акпп volkswagen golf 4: причины, фото и видео

У турбодизеля Skyactiv-D с низкой СЖ давление и температура соответственно ниже. Это позволяет делать более ранний впрыск. Сгорание смеси происходит более длительно и эффективно даже вблизи к ВМТ. Результат — более высокие КПД и показатели экологичности мотора.

Благодарим за помощь в подготовке материала техцентр «Мэйджор Авто» (18‑й км МКАД).

Двигатели SKYACTIV — особенности работы

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

В то время, как большинство автомобильных концернов концентрировались на создании и внедрении турбированных двигателей высокой производительности и небольших рабочих объёмов, разработчики Mazda сохранили приверженность надёжным и привычным двигателям атмосферного типа.

Особенности дизельного двигателя SKYACTIV

Дизельный вариант SKYACTIV позволяет достигать предельной скорости в 204 км/ч, за 9,4 секунды разгоняясь до 100 км/ч. Мощность дизеля – 175 л.с..

Разработчики смогли существенно повысить КПД агрегата за счёт снижения степени сжатия до 14 единиц. Свечи накаливания, изготовленные из керамического материала, облегчают холодный запуск мотора и решают проблемы, связанные с образованием горючего состава и его воспламенением. Отличительной особенностью в конструкции дизеля стала смена фаз газораспределения и облегчённый алюминиевый блок цилиндров.

К сожалению, статистики по использованию дизельного SKYACTIV на территории СНГ ещё не набрано, поэтому рано утверждать что-либо о его надёжности и фактическом ресурсе.

Конструктивные особенности бензинового SKYACTIV

Впервые двигатель SKYACTIV был установлен на кроссовер Mazda СХ 5. Мощность бензинового мотора объёмом 2,0 составляет 150 л.с., и разгоняется он до 100 км/ч за 9,9 сек. Максимальная скорость двигателя – 189 км/ч. Для модели объёмом 2,5 мощность составляет 192 л.с., до 100 км/ч агрегат разгоняется за 9 секунд, а максимальная скорость равняется 195 км/ч.

Большая степень сжатия воздушно-топливной горючей смеси в моторе бензинового типа – залог увеличения его мощности. Повышение внутрицилиндровой температуры и рост внутреннего давления повышает КПД двигателя — воздушно-бензиновая смесь сгорает эффективнее.

С другой стороны, чем выше показатель сжатия, тем выше риск возникновения детонации. В случае ДВС спортивных моделей эта проблема традиционно решалась применением бензина с высоким октановым числом. Но для того, чтобы сжатие 14 стало доступным обычным потребителям 95-го бензина, инженерам пришлось внести в конструкцию двигателя целый ряд существенных доработок и изменений:

    Изменение системы, обеспечивающей впрыск горючего. Двигатель SKYACTIV оснащён модулем непосредственного впрыскивания горючего. Более того, в каждой форсунке предусмотрено по шесть точек впрыска вместо традиционной единственной точки. Данное решение обеспечило улучшение распыления топлива и дополнительное охлаждение внутри камеры сгорания. Внутреннее системное давление повысилось и составило 200 бар, это существенно улучшило качество образовываемой бензиново-воздушной смеси.

Обеспечение равномерного воспламенения смеси возле свечи. Оригинальное решение – изменение формы поршня и наличие в нём углубления – позволило снизить вероятность детонации за счёт равномерности воспламенения горючей смеси в непосредственной близости от свечи зажигания.

Конструктивные изменения в системе выпуска. Выпускная система SKYACTIV оснащена коллектором «спортивного» типа 4-2-1. Разработчики разместили катализатор за трубами увеличенной длины. Это позволило существенно сбросить давление в процессе выпуска отработанной смеси газов.

Регулирование газораспределения. Замена гидравлических фазовращателей на электронные позволила конструкторам более гибко регулировать газораспределительные процессы за счёт большей точности расписания открытия клапанов.

Датчики детонационного риска. Помимо перечисленных доработок на конструктивном уровне, двигатель получил новаторские датчики на основе анализа ионного тока, которые были установлены на каждом цилиндре. Датчики, смонтированные на катушках зажигания, анализируют колебания образующегося ионного тока в свечных зазорах после того, как бензиново-воздушная смесь воспламеняется. Если по результатам замеров очевиден риск детонации, происходит корректировка ряда параметров работы мотора.

Возможность использовать различные циклы работы на разных оборотах. Одним из факторов, влияющих на потери мощности двигателя, является поршневое сопротивление. Для того, чтобы нивелировать насосные потери двигателя, снизив сопротивление поршня в момент, когда запускается процесс сжатия топливной смеси, разработчики реализовали в своём детище возможность работы по двум различным циклам: Аткинсонову и Отто.

Аткинсонов рабочий цикл двигателя применяется на малых скоростях, когда мотор не должен выдавать большие обороты. Технологически данный цикл предусматривает закрытие клапанов на впуск несколько позже, чем стартует такт сжатия бензиново-воздушной смеси. Это даёт возможность отвести назад некоторую часть захваченного воздуха, что обеспечивает экономичность работы и снижение коэффициента сжатия.

Когда двигатель используется для получения высокой скорости и испытывает существенную нагрузку, вступает в работу цикл Отто, который отличается строгой последовательностью работы клапанов на выпуск и впуск.

Алюминиевый цилиндровый блок. Масса SKYACTIV на 10% меньше его предыдущих аналогов. Частично это получилось достичь за счёт применения алюминия для изготовления блока цилиндров. Конструктивно блок составлен из двух частей.

  • Новый смазочный насос. Агрегат оборудован новым смазочным насосом, который может изменять давление в двух различных диапазонах в зависимости от того, в каком режиме функционирует мотор. Такое конструктивное решение даёт возможность снизить потери, возникающие вследствие механического трения, а также потери гидравлического плана.
  • Соответствие стандартам

    Новый двигатель Mazda отличается более низкой токсичностью выхлопных газов. Мотор полностью соответствует принятому в Европе в 2015 году стандарту ЕВРО-6, который регулирует уровень содержания вредных веществ в автомобильных выхлопах. Это означает, что автомобиль, оснащённый бензиновым мотором SKYACTIV, на один километр пути генерирует менее 130 гр углекислого газа.

    Опасения экспертов

    При всех своих плюсах, двигатель SKYACTIV обладает рядом особенностей, вызывающих определённое беспокойство со стороны экспертов. Главное из них – нагрузка на детали агрегата, которая с увеличением степени сжатия явно не уменьшилась, а напротив, ожидаемо возросла.

    Вкупе с рядом изменений, направленных на снижение веса двигателя, это не может не вызывать беспокойства. В частности, тот же алюминиевый блок цилиндров сам по себе достаточно тонкостенный, при этом он находится под максимальной нагрузкой в ходе работы двигателя.

    Статистика использования

    Автомобили, оснащённые бензиновыми двигателями SKYACTIV, стали использоваться у нас около пяти лет назад. За это время в них были отмечены следующие наиболее часто встречающиеся проблемы:

    • неисправности в работе смазочного насоса, который не достигал заявленных максимальных показателей производительности, в результате чего наблюдались ошибки в работе установленной на выпускном распредвале гидравлической муфты, отвечающей за смену фаз;
    • конфликт прошивки ЭБУ, в результате которого двигатель глохнет через небольшой интервал после первого запуска (на европейских версиях авто данная проблема не зафиксирована);
    • шумная работа двигателя, возникающая из-за преждевременного выхода из строя кулачков впускного распредвала.

    В целом можно утверждать, что детище Мазда вполне надёжно. Но не стоит забывать, что статистика поломок и отказов набрана за недостаточно большой промежуток времени — большинство автомобилей, оснащённых новым детищем разработчиков Mazda, ещё не успели пройти первые 100 тыс. километров.

    Советы по эксплуатации

    По заявлениям разработчиков, SKYACTIV гарантирует ресурс в 300 тыс. километров. Но при этом необходимо учитывать, что такая цифра верна для условий эксплуатации, близких к идеальным. Также нельзя забывать о том, что новый двигатель требует применения исключительно высококачественного моторного масла и бензина.

    Если после первой сотни особых проблем с функционированием и не наблюдается, в дальнейшем агрегат всё равно может подвести владельца, потребовав слишком больших расходов при ремонте по причине своей высокой конструктивной сложности. Поэтому для тех, кто желает максимально долго сохранить ресурс двигателя, можно дать следующие советы:

      Двигатель SKYACTIV крайне требователен к качеству бензина. Для того, чтобы мотор надолго сохранил свой ресурс, следует применять бензин не ниже АИ-98, а в идеале – 100. Применение бензина с низким октановым числом гарантировано приведёт к преждевременному выходу из строя.

    Аналогичные рекомендации можно дать и в отношении применяемого моторного масла. Высокая температура и повышенная нагрузка на детали, вызванная высокой степенью сжатия, требует применения только качественного масла. Предпочтительно постоянно использовать что-то из числа марок, заявленных в документации.

  • Наличие в катушках зажигания специализированных датчиков, следящих за риском детонации, требует тщательно контролировать состояние свечей. Если они загрязняются, данные на датчики будут поступать недостоверные, а это, в свою очередь, может привести к возникновению детонации. Поэтому необходимо регулярно менять свечи, причём использовать только качественные марки.
  • Приобретая подержанный автомобиль, оснащённый бензиновым вариантом двигателя SKYACTIV, наилучшим решением будет остановить свой выбор на экземпляре, который прошёл не более 100 000 км, и при этом его владелец использовал только машинное масло высокого качества и высокооктановый бензин без воды и посторонних примесей. В противном случае высоки шансы, что ресурс мотора уже практически выработан.

    Подводя итоги, можно сказать следующее: двигатель SKYACTIV, оставшись атмосферным, не имеет целого ряда негативных особенностей, свойственных турбированным двигателям. При этом он отличается высоким уровнем конструктивной сложности и малопригоден для ремонта в наших условиях.

    Видео про двигатель SKYACTIV:

    Ссылка на основную публикацию