Art-lg.ru

Журнал Автомобилиста
8 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Двигатели SKYACTIV — особенности работы

Двигатели SKYACTIV — особенности работы

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

Содержание статьи:

  • Особенности дизельного двигателя SKYACTIV
  • Конструктивные особенности бензинового варианта
  • Соответствие стандартам
  • Опасения экспертов
  • Статистика использования
  • Советы по эксплуатации
  • Видео про двигатель SKYACTIV

Производители Mazda всегда стремились радовать потребителя внедрением особенных технических решений. Не обошла эта тенденция и сферу разработок поршневых двигателей.

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.

История создания

Компания MAZDA базирует свой силовой агрегат на старом моторе MZR 2,0 литра. Но это не просто переделка, здесь целая работа над новым принципом работы. Просто язык не поворачивается назвать их даже похожими

ЗАЧЕМ ВСЕ ЭТО НУЖНО? Собственно для норм «ЕВРО6», например вот немцы и прочие подвластные им бренды переходят на малообъемные моторы, но обязательно с турбиной. Но Японцы всегда отвергали эту идеологию, потому что турбированные агрегаты, всегда уступали атмосферным в надежности. Они за проверенные решения.

Однако компания MAZDA из японских брендов, всегда была передовой в экспериментах, наверное, все помнят роторные моторы на RX-7 и RX-8. Только они сделали это массово. Широкого распространения они не получили, в первую очередь из-за низкой ремонтопригодности и стоимости самого ремонта в целом, но прецедент был.

Поэтому решили пойти по другому пути и создали моторы SKYACTIV, причем сразу два – дизель и бензин, трансмиссии для них, а также кучу сопутствующих систем.

Именно про SKYACTIV я вам хочу рассказать – причем ОЧЕНЬ подробно. Чтобы в голове отложилось, а вот затем уже поговорим о проблемах

Ну что же начнем с самого основного.

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.

Ресурс моторов Mazda Skyactiv и проблемы

Инженеры компании Мазда создали экономичные и одновременно производительные силовые агрегаты, при этом моторы соответствуют стандарту ЕВРО-6. Также особенностью бензиновой версии Скайактив можно считать то, что двигатель остался атмосферным.

На практике это означает, что в рамках эксплуатации не должно возникнуть типичных проблем, которые обычно свойственны бензиновым моторам с наддувом. Однако для достижения таких выдающихся показателей атмосферный двигатель от Мазда все равно получился сложным по конструкции.

Что касается дизельной версии, понижение степени сжатия до 14, напротив, указывает на снижение нагрузок на дизельный мотор. В этом случае двигатель также стал сложнее, однако вполне можно рассчитывать на достаточно большой ресурс основных элементов ЦПГ и КШМ.

Вернемся к статистике и практической эксплуатации. Бензиновые моторы Skyactiv появились на территории СНГ около 5 лет назад. Если рассматривать двигатели Скайактив, проблемы с ними возникают, при этом пока учет неполадок по этим ДВС не выявил массовых и глобальных поломок.

Читать еще:  Самые необычные на вид автомобили

Другими словами, если рассматривать двигатели Mazda Skyactiv, неисправности таких агрегатов, которые зафиксированы, представляют собой следующие:

  • встречались случаи, когда необходимо было менять масляный насос, который давал сбой и не выходил на максимум производительности, в результате чего начинала давать сбои гидравлическая муфта для изменения фаз, установленная на на выпускном распределительном вале.
  • также была отмечена ситуация, когда двигатель Скайактив после запуска с первого раза через небольшой промежуток времени глох. Для нормальной работы агрегат приходилось перезапускать 2-3 раза, после чего мотор работал стабильно. Вероятно, проблема была не «механической», а связана с прошивкой ЭБУ, так как европейские версии с этим двигателем работали без подобных сбоев.
  • еще следует отметить, что на некоторых двигателях Скайактив встречается выработка кулачков впускного распределительного вала, в результате чего двигатель работает более шумно.

Хотя сам производитель озвучивает цифру ресурса около 300 тыс. км., при этом такой расчет предполагает идеальные условия эксплуатации, качественное топливо и моторное масло. Это значит, что до 100-150 тыс. км. проблем с двигателем может и не возникать, однако далее сложный агрегат вполне может оказаться крайне дорогим в ремонте или даже неремонтопригодным. Также отмечено, что ближе к 100 тыс. выходят из строя катушки и ионные датчики. На экземплярах, где использовалось топливо не самого лучшего качества, внимания может потребовать ТНВД, а также сами форсунки.

Бензиновые моторы объёмом 2.0 и 2.5

Силовой агрегат 2.0 комплектуется автоматической или механической коробкой переключения передач. Мощность двигателя Мазда СХ-5 — 150 л.с. Даже без турбонаддува автомобиль выдаёт хорошую динамику, показывая на спидометре отметку – 100 км за 9,9 секунд. Предельная скорость составляет 189 км/час.

Мотор 2.5 работает только с АКПП. Мощность — 192 л.с., разгон до 100 км берёт за 9 секунд при максимальной скорости 195 км/час.

Обе версии оснащены всеми современными системами:

  • непосредственный впрыск топлива;
  • изменение фаз газораспределения на двух валах Dual S-VT;
  • гидрокомпенсаторы;
  • облегчённая шатунно-поршневая группа со специальными поршнями, которые улучшают процесс сгорания.

Конструкция мотора имеет небольшой вес за счёт изготовления особых алюминиевых цилиндров из легкого металла. Масса двигателя уменьшилась на 10 %, а потери на трение — практически в 3 раза.

Дополнительные характеристики двигателя SkyActiv 2.0 и 2.5 приведены в таблице.

Завод-производительHiroshima Plant
Марка и год выпускаSkyActiv-G, 2011 год
Материал изготовленияАлюминиевый сплав
Система питанияинжектор
Экологический стандартЕвро 4
Расход топлива2.02.58 л. – город, 4,8 л. – трасса, 6 л. – смешанный8,5 л. – город, 5,0 л. – трасса, 6,3 л. – смешанный
Расход масла800гр./1000 км
Объём масла в двигателе4,2 л.
Периодичность замены масла7 500 км – при тяжёлых условиях15 000 км – при обычных условиях езды

Цикл Аткинсона-Миллера в моторах Skyactiv-G

Цикл Миллера наиболее близок идейно к термодинамическим процессам, на которых построен принцип работы бензиновых двигателей серии Скайактив. Задумывая создать симбиоз преимуществ цикла Аткинсона с обычным поршневым механизмом двигателя Отто, Ральф Миллер предложил увеличить геометрическую степень сжатия за счет уменьшения фазы впуска. Для этого, по задумке инженера, нужно было либо закрывать впускной клапан задолго до подхода поршня к НМТ на такте впуска, либо открывать позже начала такта.

Особенность работы моторов Skyactiv заключается в позднем закрытии впускных клапанов. Это значит, что когда поршень уже движется к ВМТ на такте сжатия, впускные клапаны еще находятся в открытом состоянии, поэтому часть поступившего в цилиндры заряда выталкивается обратно во впускной коллектор. Ограничивая фазу впуска, мы получаем возможность снизить давление в цилиндре на подходе поршня к ВМТ, увеличив при этом геометрическую степень сжатия двигателя.

Трюк со степенью сжатия

Заявленная степень сжатия моторов Mazda серии Skyactiv – 14:1, что довольно много, если учитывать среднестатистические характеристики ДВС цикла Отто (9-12:1, в зависимости от степени форсировки). Но в рекламных брошюрах часто не вдаются в подробности и не указывают, что речь идет о геометрической степени сжатия. Соотношение 14:1 показывает, во сколько раз объем надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в НМТ больше объема камеры сгорания. Но для работы двигателя гораздо важнее фактор фактической степени сжатия. Он показывает кратность превосходства объема надпоршневого пространства после закрытия впускных клапанов к объему камеры сгорания.

За счет того, что впускные клапаны моторов Скайактив закрываются с большим запозданием и часть ТПВС выталкивается обратно во впуск, фактическая степень сжатия приближается к 11-12:1. Эти показатели хоть и довольно высокие для бензиновых моторов, но не являются чем-то сверхординарным в современном мире двигателестроения.

Особенности устройства

  • В режимах работы по циклу Аткинсона-Миллера во впускном коллекторе создается избыточное давление, позволяющее уменьшить насосные потери. Поэтому для нормальной работы усилителя тормозов необходим вакуумный насос.
  • Регулировка момента закрытия и высоты подъема впускных клапанов осуществляется электронной муфтой. Управляет электродвигателем привода с планетарной передачей ЭБУ двигателя. За управление фазами выпускного распредвала отвечает гидравлическая муфта, принцип работы и устройство которой рассмотрены в статье «Системы изменения фаз газораспределения».
  • Для точности тепловых зазоров в приводе ГРМ используются гидрокомпенсаторы, что нехарактерно для японской школы двигателестроения.
  • Для снижения потерь на трения вместо кулачковых толкателей устанавливаются рокеры с игольчатыми подшипниками.
  • Двухрежимный масляный насос позволяет снизить гидравлические потери.
  • Для снижения массы блок двигателя состоит из двух частей и изготовлен из алюминия.
  • За счет снижения веса поршней, шатунов, коленчатого вала, уменьшения размеров подшипников скольжения, шеек коленчатого вала, конструкторам удалось значительно снизить механические потери. Скорее всего, именно с этим фактором стоит связывать отсутствие запредельного ресурса и появление первых проблем с моторами Skyactiv. Но винить инженеров Mazda было бы некорректно, так как подобные решения – это общемировая тенденция в борьбе за чистоту выхлопа, повышение мощности и снижение расхода топлива.

Борьба с детонацией

Для предотвращения разрушительных последствий детонации принимается целый комплекс мер, среди которых:

  • непосредственный впрыск топлива в цилиндры и деление фазы впрыска на несколько стадий. Модернизированная топливная система двигателей Skyactiv-G позволила поднять давление впрыска до 200 бар. Высокоточные форсунки впрыскивают бензин в жидкой фазе, что позволяет охладить камеру сгорания;
  • выпускной коллектор 4-2-1 с удлиненными раннерами. Такое устройство позволяет уменьшить нагрев камеры сгорания, а также улучшить наполняемость за счет инертности потоков отработавших газов. Японцы в этом смысле действуют против общепринятой тенденции – установки катколлекторов, что предполагает короткие раннеры для эффективной работы каталитического нейтрализатора. Аналогичная ситуация и с турбированными моторами, где короткие выпускные магистрали позволяют эффективней раскручивать турбину;
  • поршни с вытеснителем и расположенной по центру выемкой;
  • ионные датчики в катушках зажигания. Для поддержания высокого КПД и работы на грани детонирования топлива обычного датчика детонации недостаточно. Отслеживание колебаний ионного тока в зазоре между электродами свечи зажигания после воспламенения ТПВС позволяет раньше выявлять признаки детонации.

Техническое обслуживание

Несмотря на обширное использование автоматики, этот силовой мотор отличается надежностью и долговечностью. Автовладельцу лишь необходимо будет обеспечить своевременный уход, в том числе регулярную замену масла.

Завод изготовитель рекомендует проводить подобную работу каждые 15 000 километров. Однако в действительности для обеспечения соответствующей смазки и охлаждения силового агрегата и при эксплуатации автомобиля преимущественно в городе лучше всего замену масла проводить каждые 7,5 тысяч километров.

Из сервисных работ отметим также необходимость вскрывать двигатель при пробеге 75 тысяч километров. При таком пробеге могут отмечаться первые проблемы с приводом ГРМ. Он цепной, и по заверениям автопроизводителя необслуживаемый. Однако по прошествии 75-100 тысяч километров пробега и эксплуатации автомобиля в тяжелых условиях могут отмечаться проблемы с цепью, которая растягивается и требует регулировки или замены. Именно поэтому пренебрегать сервисом и капитальным осмотром автомобиля на пробеге 100 000 километров всё же не рекомендуется.

Неисправности и ремонт двигателя Мазда Скайактив 1.5


Двигатель Mazda SkyActiv 1.5 свежий мотор из серии Скайактив, которая пришла на смену моторам MZR, а 1.5 литровый вытесняет устаревший 1.6 Z6. SkyActiv 1.5 л. бывает двух типов, со степенью сжатия 13 и мощностью 100 л.с. и со степенью 14, мощность при этом 120 л.с.

На всех моторах применяется непосредственный впрыск топлива, система изменения фаз газораспределения на впускном и выпускном валах Dual S-VT, легкая шатунно-поршневая группа, сами поршни специальной формы для максимальной оптимизации процесса сгорания и снижения вероятности возникновения детонации, вместе с тем, уже с завода установлен паук 4-2-1 такой длины, чтоб имел место эффект продувки цилиндров, все это дает возможность мотору SkyActiv работать при степени сжатия 14 без возникновения детонации и показывать 120 л.с. с небольшого рабочего объема.Несмотря на это, Мазда 3 со Скайактив 1.5 едет не очень хорошо, мощности все же маловато и при наличии средств, нужно брать 2.0 литра.

Полуторалитровые моторы Скайэктив, достаточно свежие и информации по их проблемам и недостаткам крайно мало, статья будет дописываться по мере поступления данных.

ПРЕИМУЩЕСТВА

  • Снижение расхода топлива на 15%.
  • Уменьшение количества вредных выбросов на 15%.

Главное преимущество использования модифицированного цикла Аткинсона-Миллера – более эффективное преобразование энергии расширяющихся газов в цилиндре. За счет большей геометрической степени сжатия на такте рабочего хода поршень под действием выхлопных газов преодолевает большее расстояние, что и повышает тепловую эффективность мотора. Проблема ДВС цикла Отто в том, что увеличивая рабочий ход, мы увеличиваем и ход поршня на такте сжатия, что неминуемо приводит к чрезмерному повышению давления и возникновению детонации. Фактическая степень сжатия такого двигателя ограничивается детонационной стойкостью топлива.

В моторе Skyactiv-G эта проблема решается поздним закрытием выпускных клапанов. В итоге при одинаковой степени сжатия ТПВС мы имеем большую степень расширения (газы дольше толкают поршень к НМТ). Именно таким образом достигается повышение КПД.

НЕДОСТАТКИ

Побочный эффект такого принципа работы – потеря пиковой выходной мощности. Двигатель Skyactiv-G крайне экономичен, но из-за ухудшения наполняемости цилиндров в режиме средних и низки оборотов моторы имеют меньшую удельную мощность. Именно поэтому атмосферные двигатели Mazda при схожих мощностных характеристиках с турбированными ДВС цикла Отто имеют больший объем, что сказывается на размерах и массе блока цилиндров, ЦПГ, шатунов, коленчатого вала. Установка механического нагнетателя – один из способов решения данной проблемы.

Стоит отметить, что по циклу Аткинсона-Миллера мотор Skyactiv-G работает только в режимах низких, средних оборотов и малой нагрузке. В остальном диапазоне его принцип работы не отличается от привычных ДВС цикла Отто.

ДИЗЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ MAZDA

Для современных ДВС цикла Дизеля характерна степень сжатия порядка 16-18:1. В силовых агрегатах Skyactiv-D конструкторы пошли путем уменьшения соотношения к 14:1. Снижение давление в цилиндре в конце такта сжатия позволило раньше впрыскивать топливо, что способствует лучшему перемешиванию дизеля с разогретым от сжатия воздухом. За счет раннего впрыска повышается степень расширения газов, что позволяет эффективней преобразовывать тепловую энергию в механическую.

Для улучшенного холодного запуска разжатые дизельные двигатели оборудуются усовершенствованными свечами накаливания. В режиме прогрева система гибкого управления выпускными клапанами позволяет подмешивать на такте впуска некоторое количество выхлопных газов.

Для повышения мощности и крутящего момента моторы Skyactiv-D, построенные на базе турбодизеля MZR-CD, оборудуются двойным турбонаддувом. Маленькая и большая турбины дают прибавку в тяге как на низких, так и на высоких оборотах. Увеличить мощность и снизить расход топливо удалось еще и за счет уменьшения механических и гидравлических потерь. Снижение степени сжатия заметно уменьшает нагрузку на детали двигателя. Благодаря эффективному сгоранию топливной смеси инженеры Мазда не спешат устанавливать каталитические нейтрализаторы, систему AdBlue.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector