Mazda CX-5 Active: Изучаем технологию будущего

Как работает сжатие в двигателе будущего от Mazda

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.

Смотрите также: Новая Mazda 3 получит уникальный бензиновый мотор с дизельным принципом работы

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.

Неисправности и ремонт двигателя Мазда Скайактив 2.0

Мотор оснащен всеми современными системами, тут и непосредственный впрыск топлива и система изменения фаз газораспределения на двух валах «Dual S-VT», гидрокомпенсаторы, чтоб не регулировать зазоры клапанов, естественно, чтоб движок работал на такой высокой степени сжатия (14) применена облегченная ШПГ с поршнями имеющими формы для улучшения процесса сгорания, на выпуске стоит паук 4-2-1 с катализатором, длина паука расчитана так, чтоб обеспечивалась продувка цилиндров и весь этот набор дает возможность двигателю Скайактив 2.0 работать на СЖ 14 на 95-м бензине и не детонировать.

По отзывам владельцев Скайактивы немного шумят на холостых, присутствуют вибрации, но с прогревом все пропадает.

Каких либо других нареканий не обнаружено, все достаточно надежно, тем не менее WikiMotors постоянно следит за семейством SkyActiv и в случае появления новых сведений, вы узнаете о них первыми. В общем и целом, Скайэктив 2.0 л на Мазда 3 ведет себя очень шустро и выглядит куда более привлекательной покупкой нежели Sky 1.5. Если же мотор выбирается для более крупных автомобилей, вроде Мазда СХ-5 или Мазда 6, то здесь приятней будет 2.5 литровый предствитель серии SkyActiv.

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.

Смотрите также: Топ-10 наиболее перспективных автомобильных разработок

Но как насчет нагнетателя, низкооктанового топлива и любого цикла Миллера? Все, что сначала кажется противоречивым, имеет рациональное объяснение.

Кузов и шасси

Автомобили с кузовом SkyActiv-Body порадуют перевозчиков. Их теперь можно перевозить больше благодаря уменьшению веса на 8%, хотя доля высокопрочной стали достигла уже 60% от общего объема материалов. Благодаря этому кузов стал жёстче и прочнее. Теперь ему не страшны большинство ДТП, а значит, водитель и пассажиры смогут выжить с большей вероятностью, чем на предыдущем поколении.

Ещё один камень в памятник трудолюбивым борцам за экологию и по совместимости инженерам Мазды – уникальное SkyActiv-Chassis. Шасси полегчало на 14 процентов от ранней массы. Водитель получит наслаждение при езде на любых скоростях из-за покладистой электросистемы рулевого управления. Рычаг получил больше маневренности за счет перекроя расположения всех элементов подвески, главным образом передних стоек амортизаторов.

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.

Дизель заботится об экологии

Здесь применена та же степень сжатия, что и для бензина. Это произвело настоящую революцию в отрасли – показатель стал самым низким, так как стандарт находится в пределах 16-18.0. В 2014 году этот мотор органично вписался в только что введённый экостандарт «Евро-6».

У двигателя Skyactiv-D сгорание смеси замедлено из-за низкой температуры и давления в конце такта. Специалисты японского бренда считают, что это способствует снижению расхода топлива за счет лучшего проникновения воздуха в смесь. В свою очередь, этот фактор защищает автомобиль от образования сажи с окисью азота. Но 20%-ная экономия топлива просто поставит машину в гараж на всю зиму, утверждали скептики. Но компания разбила все поводы для критики. Сейчас двигатели Mazda заводятся одинаково быстро благодаря керамическим свечам накаливания и системе Variable Vave Lift.

VVL гарантирует регулярное зажигание, потому что её основой стали выпускные клапаны с регулируемой высотой подъема. Всего один цикл сгорания разогревает выхлопы. Открытие на небольшую высоту озвученных клапанов возвращает энное количество газов в цилиндры с целью роста температуры воздуха. А это влияет на компрессионную температуру и облегчает прогрев двигателя.