Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

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.

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.

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:

Читать еще:  Щелчок в колонках запуск двигателя

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.

Технические характеристики мотора Mazda SH-VPTS 2.2 литра

Точный объем2188 см³
Система питанияCommon Rail
Мощность двс175 — 190 л.с.
Крутящий момент420 — 450 Нм
Блок цилиндровалюминиевый R4
Головка блокаалюминиевая 16v
Диаметр цилиндра86 мм
Ход поршня94.2 мм
Степень сжатия14.4
Особенности двсDOHC, интеркулер
Гидрокомпенсаторыда
Привод ГРМцепной
Фазорегуляторнет
ТурбонаддувTwin-Turbo
Какое масло лить5.8 литра 5W-30
Тип топливадизель
Экологический классЕВРО 5/6
Примерный ресурс250 000 км

Руководство по обслуживанию и ремонту Мазда СХ-5 с таким двс находится тут

Много информации по силовым агрегатам Skyactiv выложено на форуме CX-5.ru

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.

Читать еще:  Бесключевой запуск двигателя с кнопки

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.

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.

Читать еще:  Что такое двигатель мивек

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.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector