«МАЗДЫ» ДВИГАТЕЛИ SKYACTIV ТЕХНИКА | ТЕХНОЛОГИИРАСКРЫТЫЕ РЕЗЕРВЫИзлишне тратить средства на новые изобретения, если потенциал нынешних конструкций далеко не исчерпан, – так считают специалисты «Мазды», внедрившие технологию «Скайэктив». В ее тонкости посвятили Максима Сачкова.Сократить расход топлива и количество вредных выбросов и одновременно поднять уровень безопасности и удовольствия от вождения – вот суть технологии «Скайэктив». Приемы всем известны: снижение массы, повышение жесткости основных элементов, улучшение процессов сгорания и уменьшение трения. Только у «Мазды» свой подход: никаких гибридных приводов, заумных электронных систем, дорогущих материалов. Улучшать автомобиль можно и более экономными способами – например, оптимизируя рабочие процессы и совершенствуя имеющиеся конструкции. Как резчик по камню, ваяющий из неотесанной глыбы рельефную статую.4 3 526«СКАЙЭКТИВ-G»Двигатель внутреннего сгорания работает эффективно лишь на 30–40%. Неспроста одно из самых ярких произведений технологии «Скайэктив» – бензиновый двигатель «Скайэктив-G» на базе нынешнего 2-литрового мотора MZR 2.0. Крутящий момент на низких и средних оборотах вырос на 15%, а расход топлива настолько же упал. Причем без помощи модных нынче гибридов и даунсайзинга. Объем остался прежним, двигатель – атмосферным, зато практически все основные составляющие переработаны. Секрет скрыт в фантастически высокой степени сжатия. 14:1 – рекордный показатель среди серийных бензиновых двигателей. Очевидно: чем выше степень сжатия, тем лучше термодинамический КПД и топливная экономичность. Однако и тем вероятнее, что в определенных режимах появится опасная детонация. Чтобы ее избежать, применили оригинальный коллектор, снижающий давление в камере сгорания. Растянуть процесс сгорания смеси и понизить тем самым температуру позволяют поршни особой формы, а новые топливные форсунки с многоточечными распылителями равномерно распределяют топливо по всей камере сгорания. Объявлено, что у двигателя «Скайэктив» механические потери почти на треть ниже, чем у предшественника. Если это действительно так, то японских мотористов надо поднимать1 7 8 11 10 9Бензиновый двигатель «Скайэктив-G»: 1 – рекордно высокая степень сжатия 14:1 увеличивает крутящий момент и уменьшает расход топлива; 2 – выпускная система с конфигурацией 4-2-1 способствует лучшему удалению отработавших газов; 3 – регулируемые фазы уменьшают насосные потери на 20%; 4 – непосредственный впрыск снижает вероятность детонации; 5 – из-за уменьшенного с 87 до 83 мм диаметра цилиндров сократились теплопотери; 6 – поршни с углублением в днище обеспечивают эффективное сгорание смеси; 7 – форсунки с многоточечными распылителями улучшают смесеобразование; 8 – масса двигателя снизилась на 10%; 9 – трение в двигателе уменьшилось на 30%; 10 – крутящий момент вырос на 15%; 11 – расход топлива и выбросы СО2 снизили на 15%. Поршень двигателя «Скайэктив-G» (слева) не только на 20% легче аналогичной детали для нынешнего 2-литрового мотора, но и выделяется оригинальной формой днища, которая позволяет пламени равномерно распределяться по всей камере сгорания.132 За рулем 08/2011 на пьедестал. Впрочем, просмотрев список улучшений, начинаешь верить. Похудели главные детали: 20% массы скинули поршни и 30% – шатуны, а трение поршневых колец снижено на 38%. Уменьшили давление в системе смазки на частичных нагрузках, установив насос с электронным управлением, а антифриз гоняет помпа с невесомой крыльчаткой из композитных материалов.«СКАЙЭКТИВ-D»Чтобы снизить давление в камере сгорания и обезопасить тем самым смесь от детонационного воспламенения, длину каналов выпускного коллектора тщательно рассчитали. Ведь, будь они излишне коротки, отработавшие газы успеют проникнуть в камеру сгорания соседнего цилиндра до того, как закроется клапан; а при необоснованно длинных нейтрализатору придется дольше прогреваться до рабочей температуры. Дизельный двигатель «Скайэктив-D»: 1 – самая низкая степень сжатия для серийных дизелей 14:1 позволяет достичь оптимального момента воспламенения; 2 – система регулировки высоты подъема выпускных клапанов стабилизирует работу двигателя при прогреве; 3 – удовлетворяет требованиям Евро-6 без дорогих систем нейтрализации; 4 – двухступенчатый турбонаддув улучшает гибкость на низких оборотах и добавляет мощности на высоких; 5 – на 10% легче и на 20% экономичнее предшественника, 2,2-литрового MZR-CD; 6 – керамические свечи накаливания улучшают пуск холодного двигателя; 7 – механические потери из-за пониженного до 130 кг/см² давления в камере сгорания (на 20% ниже, чем у MZR-CD), как у бензинового мотора; 8 – блок цилиндров легче на 25 кг.3С незапамятных времен дизель и бензин честно конкурируют между собой, в борьбе невольно перенимая друг у друга характерные признаки. Теперь наконец-то они сравнялись… по степени сжатия. У дизеля «Скайэктив-D» эта геометрическая величина равна 14:1, как и у бензинового мотора «Скайэктив-G». Еще один рекорд, на сей раз среди серийных дизелей, – у большинства моторов она колеблется от 16 до 18. Чем меньше степень сжатия у дизеля, тем ниже температура и давление в камере сгорания в конце такта сжатия. А значит, сгорание протекает медленнее, что позволяет впрыскивать топливо еще при подходе к верхней мертвой точке, а не когда поршень уже идет вниз (как у дизелей с более241856 7Основные отличия поршней двигателя «Скайэктив-D» (вверху) от MZR-CD: меньше потери на трение, скромнее масса, больше объем внутренней камеры сгорания, поуже отверстие под поршневой палец.За рулем 08/2011 133 «МАЗДЫ» | ТЕХНОЛОГИИ ДВИГАТЕЛИ SKYACTIVвысокой степенью сжатия). Топливо лучше перемешивается с воздухом, отчего смесь сгорает эффективнее, а в выхлопных газах содержится намного меньше сажи и окислов азота (NOx). Кроме того, выше и степень расширения (ход поршня, при котором совершается фактическая работа). Как результат – расход топлива ниже на 20%. К тому же «Скайэктив-D» укладывается в нормы Евро-6 (вступят в силу лишь в 2014 году) без дорогого нейтрализатора частиц азота. Однако нет добра без худа – дизели со столь низкой степенью сжатия плохо пускаются и неустойчиво работают, пока не прогреются. Лекарство от этого недуга – керамические свечи накаливания и система VVL, регулирующая высоту подъема клапана. Она не редкость на бензиновом моторе, но диковинка на дизеле. Только в первом случае такие системы определяют количество поступающего в цилиндрывоздуха, а во втором заведуют рециркуляцией отработавших газов. На холодном двигателе выпускной клапан в конце такта впуска не закрывается и часть отработавших газов возвращается во впускной коллектор. На следующем впуске горячий заряд вновь поступает в камеру сгорания и подогревает ее. Таким образом, нет пропусков воспламенения, двигатель на этапе прогрева работает более стабильно.«СКАЙЭКТИВ» В МАССЫНовые технологии применят на серийных машинах уже в будущем году. В числе первых – новый кроссовер «Мазда CX-5». Кстати, благодаря «Скайэктив» эта модель в варианте с передним приводом, дизельным двигателем и механической коробкой передач выбрасывает в атмосферу меньше 120 г/км – завидный результат для кроссовера, даже в столь экономичной комплектации. Модели с технологией«Скайэктив» уже в этом году появятся в Японии («Мазда-2» с 1,3-литровым бензиновым двигателем) и Северной Америке («Мазда-3» с 2-литровым мотором и новым автоматом). «Мазда» не один год вкладывается и в электрификацию автомобиля. В 2012 году на японском рынке дебютирует электрическая «Мазда-2», а совместно с «Тойотой» компания доводит гибридный силовой агрегат. Но основной приоритет компании на ближайшие 10 лет – конечно, новое семейство бензиновых и дизельных двигателей «Скайэктив». Ведь, по самым оптимистичным прогнозам, через 10 лет модели с электрическими и гибридными двигателями составят лишь пятую часть парка. А к 2020 году, как заверил директор по техническому развитию Сейта Канаи, выбросы СО2 у моторов «Скайэктив» снизятся на 15–20%. Если так, зачем тогда гибриды и электромобили?Привод одного из пары выпускных клапанов каждого цилиндра снабжен устройством, регулирующим высоту подъема клапана. На прогретом двигателе ход клапана задают стандартные кулачки распредвала – выпуск закрывается полностью. Когда мотор холодный, высоту подъема определяет дополнительный кулачок иной формы – выпускной клапан приоткрыт, часть отработавших газов засасывается назад в камеру сгорания. Агрегат двухступенчатого наддува состоит из малого и большого турбонагнетателей. Первый, менее инерционный на низких оборотах, мгновенно раскручивается и эффективно сглаживает турбояму, второй подключается на средних и вплоть до максимальных 5200 об/мин.Характеристики крутящего момента дизельных двигателей. Характеристики крутящего момента бензиновых двигателей.134 За рулем 08/2011