Что такое двигатель skyactiv
Принцип работы двигателей СкайАктив
Маркетологи компании Mazda в свое время преподносили двигатель Скайактив сродни технологическому прорыву. За годы установки агрегатов на CX-5, Mazda 3, 6, CX-3, CX-9 покупатели убедились, что технология Skyactiv не уменьшает ресурс двигателя и не приносит каких-либо серьезных проблем. Но можно ли считать принцип работы чем-то новым в мире двигателестроения? Рассмотрим основные особенности устройства и работы моторов на основе цикла Аткинсона-Миллера.
Что такое SKYACTIVE и почему Мазда летит в космос
Мазда СХ 5 Актив оснащается бензиновыми двигателями SKYACTIV -G в двух вариантах — двухлитровый мощностью 150 л.с. и 2,5 литра 194 л.с. В паре с ними работают автоматическая коробка передач SKYACTIVE-DRIVE или механическая SKYACTIV-MT.
В Mazda CX 5 SKYACTIV технологии полностью были применены впервые. SKYACTIV — в переводе «активнодействующий в небе» — это инновационные технологии в разработке двигателей, коробок передач, кузова и шасси. При создании SKYACTIV инженеры Mazda сделали возможным невозможное — улучшили динамические характеристики автомобиля, управляемость и безопасность, уменьшив при этом расход топлива и количество вредных веществ в отработавших газах.
Бензиновый двигатель SKYACTIV -G с невероятно высокой прежде степенью сжатия 14:0 — результат анализа и переосмысления японскими конструкторами общих принципов термодинамики и теории двигателей внутреннего сгорания. Высокая степень сжатия обеспечивает более высокую отдачу и экономичность при соблюдении жесточайших экологических требований. Это потребовало усовершенствования конструктивных элементов мотора: новые облегченные поршни и шатуны, фазовозвращатели с электроприводом, измененные форсунки для впрыска под давлением до 200 бар, спортивная схема выпускного коллектора, ионные датчики в катушках зажигания. Одни названия, как в фантастическом фильме про космические корабли.
Для увеличения экономичности двигатель работает по двум циклам: Аткинсона и Отто. Первый используется при малых нагрузках, когда необходимость в высоком крутящем моменте отсутствует. Достигается такая работа, благодаря применению двух муфт изменяемых фаз газораспределения: на выпуске — гидравлическая, на впуске — электрическая.
Моторы серии SKYACTIV-G не раз удостаивались различных наград в области технологий.
Автоматическая шестиступенчатая коробка передач SKYACTIVE-DRIVE — это плавное переключение, экономия топлива и моментальные реакции на ускорение. Гидротрансформатор получил блокировку на всех ступенях. В результате классический автомат по ощущениям и отзывчивости приблизился к обычной механической коробке.
Механическая коробка передач SKYACTIV-MT — полностью модернизированная с уменьшенным коэффициентом внутреннего трения. Компактная коробка получила уменьшенный ход рычага для четкого и легкого переключения на уровне спортивного родстера MX-5.
Кузов Мазда СХ 5 SKYACTIV-Body имеет малый вес, но при этом повышенную жесткость на кручение. Эти факторы улучшают управляемость автомобиля и его реакции на действия водителя.
Противоречивые задачи были решены и при конструировании шасси SKYACTIV-Chassis. Надо было добиться чувства единения водителя и автомобиля, обеспечить маневренность и устойчивость машины на высокой скорости и одновременно обеспечить комфорт пассажирам.
Для улучшения управляемости разработана новая схема рулевого управления с электроусилителем, которая обеспечивает моментальные реакции даже на небольших скоростях. Переработанная геометрия задней подвески обеспечивает максимальное сцепление колес с дорожным покрытием. Таким образом, водители получили максимальную управляемость и комфорт в любых дорожных ситуациях.
Технологии SKYACTIV — активные действия, позволяющие подняться на небывалую высоту — вот почему говорят, что «Мазда летит в космос».
Конструкция и принцип работы
Двигатель Скайактив впервые появился под капотом линейки СХ-5. Кроссоверы с бензиновой установкой получили рабочий объём в 2.0 и 2.5, с дизельной — 2.2 (с турбонаддувом). Степень сжатия в обеих версиях одинакова — 14. Производитель воспользовался усреднённым показателем, т. к. для бензина это высокая отметка, а для дизеля — низкая, но именно такой уровень сжатия помог решить ряд проблем. Снижение нагрузки на агрегат дало возможность увеличить ресурс основных элементов кривошипно-шатунного механизма и цилиндропоршневой группы.
Отличительная особенность силового агрегата заключается в том, что устройство двигателя Мазда СХ-5 осталось атмосферным. Высокая степень сжатия позволила улучшить эффективность и увеличить экономичность установки на 15 %. Инженерам пришлось столкнуться с проблемой детонации (воспламенение горючей смеси в цилиндре), но выход из ситуации был найден. Поршни особой формы улучшили процесс сгорания, а фазовращатели на впуске и выпуске газораспределительного механизма получили электропривод. Новая схема выпускного коллектора 4-2-1 помогла избежать нежелательной циркуляции горячих выхлопных газов между цилиндрами. Насосные потери были сокращены благодаря добавлению дроссельной заслонки.
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.
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):
