Главная 24 Как все устроено 24 Двигатель СкайАктив: принцип работы, особенности устройства моторов Skyactiv

Двигатель СкайАктив: принцип работы, особенности устройства моторов Skyactiv

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.

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.

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.

  • 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.Двигатель СкайАктив: принцип работы, особенности устройства моторов Skyactiv
  • 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.

Двигатель СкайАктив: принцип работы, особенности устройства моторов Skyactiv

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.Двигатель СкайАктив: принцип работы, особенности устройства моторов Skyactiv
  • 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.

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.

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.Двигатель СкайАктив: принцип работы, особенности устройства моторов Skyactiv

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.

Двигатель СкайАктив: принцип работы, особенности устройства моторов SkyactivДля 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.

О admin

Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показанОбязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Check Also

Аккумулятор: эксплуатация

Влияние условий эксплуатации на работоспособность аккумуляторных батарей Наибольшее влияние на работоспособность и срок службы аккумуляторных батарей оказывают: температурные условия; степень разряженности батарей на машинах; уровень ...

Что делать, если вентилятор охлаждения постоянно работает: причины, способы решения проблемы и рекомендации

Что делать, если вентилятор охлаждения постоянно работает: причины, способы решения проблемы и рекомендации В автомобиле есть множество важных узлов и от того, насколько качественно они ...

Свойства дизельного топлива

Дизельное топливо это жидкий продукт, получающийся из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки нефти, который обладает целым набором характеристик. Цетановое число, определяющее высокие мощностные и экономические показатели ...

Промывка системы охлаждения двигателя: сывороткой, водой

Чем можно промывать систему охлаждения двигателя автомобиля Многие современные водители довольно халатно относятся в этой незаменимой процедуре, а точнее, не оценивают ее важность в работе ...

ЕЩЕ РАЗ О ПРУЖИНАХ ПОДВЕСКИ ВАЗ

Как маркируются пружины и как их правильно подобрать Технология изготовления пружин достаточно сложна. Потому львиная доля пружин для "Жигулей", "Самар", "Нив" производится на ВАЗе. Однако ...

Как сделать ангельские глазки своими руками и установить их в фары авто

Ангельские глазки своими руками: как сделать и не прогадать Если хорошо подготовиться, то своими руками нетрудно будет повторить пошагово популярнейший тюнинг на внешний облик автомобиля ...

Парящий DeLorean на магнитных сферах претендует на экономичность

Парящий DeLorean на магнитных сферах претендует на экономичность Одна маленькая компания намерена революционизировать наземный транспорт, заменив в нём привычные колёса опорно-тяговыми сферами (track-spheres). Затея со ...

Что такое система адаптивного освещения? Устройство и характерные особенности адаптивных фар

Что такое система адаптивного освещения? Устройство и характерные особенности адаптивных фар Езда в ночное время в условиях недостаточного освещения считается очень опасной и непредсказуемой. Те, ...

Система отопления автомобиля, схема устройства

Система отопления автомобиля у многих моделей устроена и работает по схожему принципу. Понимание принципа включения и регулировки скорости работы вентилятора отопителя салона очень будут кстати ...

Корректор фар: принцип действия, устройство, неполадки

Корректор фар: принцип действия, устройство, неполадки Все согласятся с тем, что ночью намного труднее управлять машиной, нежели в светлое время суток. И проблема заключается не ...

Система вентиляции картера двигателя — конструкция и принцип работы клапана PCV

В столь сложном механизме, каковым является современный двигатель внутреннего сгорания, не может быть каких-то мелочей. Любая система, даже если она имеет простейшее устройство, выполняет строго ...

Сравнение дизельных и бензиновых двигателей

Вопрос о том, какой тип двигателя лучше: бензиновый или дизельный, волнует всех автолюбителей без исключения. Так где же истина? Выявим преимущества и слабые места каждого ...

Сигналы регулировщика на регулируемом перекрестке

Правила проезда перекрестков. Часть 4. Регулируемый перекресток. Сигналы регулировщика Добрый день, уважаемые читатели. Сегодня мы вновь поговорим о проезде перекрестков в рамках серии статей «Правила ...

Низкопрофильные шины

Низкопрофильные шины — свойства, достоинства и недостатки В последнее время у отечественных автолюбителей особой популярностью в весенне-летний сезон пользуются так называемые низкопрофильные шины. Попробуем разобраться, ...

Проверка и регулировка углов установки колес (УУК)

ОГЛАВЛЕНИЕ (жми для быстрого перехода к нужному разделу) Техническое состояние ходовой части автомобиля во многом предопределяется правильной установкой углов управляемых колес. Углы управляемых колес выполняют ...

Сайт обо всем

Регулятор Холостого Хода (РХХ) — Устройство, Неисправности, Проверка

Смысл назначения РХХ — регулятора холостого хода, вытекает из его названия — стабилизация оборотов двигателя на холостом ходу. Вкратце, все происходит следующим образом. Когда двигатель ...

Как работает кондиционер в автомобиле

Схема устройства кондиционера в машине Автокондиционер представляет собой полностью герметичную систему, заполненную хладагентом с растворенным в нем холодоустойчивым маслом, не боящихся низких температур. Масло требуется ...

Фильтр тонкой очистки топлива, замена, где находится

Фильтр тонкой очистки топлива – защита от больших проблем Обычно, в транспортных средствах применяется система двойной очистки топлива, которая включает в себя два типа фильтрующих ...

Устройство турбины двигателя автомобиля, принцип работы

Принцип работы турбонаддува позволяет значительно увеличивать мощностью автомобильных двигателей. Для лучшего понимания работы системы подробно рассмотрим устройство турбины и клапана избыточного давления (вестгейт, от англ. ...

Как научиться правильно парковаться: инструкция и видео

Не секрет, что существующие автошколы практически не дают никаких навыков по вождению, а тем более по выполнению определённых сложных манёвров на автомобиле. Ничтожное количество часов, ...

Пневматическая подвеска (пневмоподвеска)

Пневматическая подвеска автомобиля – это разновидность подвески, при помощи которой имеется возможность регулировки клиренса (высоты кузова относительно дорожного полотна). В настоящее время пневмоподвеска довольно широко ...

Принцип работы автомобильного кондиционера

dron983 › Блог › Принцип работы автомобильного кондиционера. Если честно то сначала не знал куда записать… Немного подумав решил опубликовать сюда. Лето приходит становится жарко ...

Центральный замок, активаторы ЦЗ, проблемы

В этой статье будут рассмотрены проблемы работы центрального замка на обычных активаторах. На фотографиях изображены обычные активаторы центрального замка. Ниже на схеме изображено подключение четырех ...

Какие свечи зажигания лучше для автомобиля

Прошли те времена, когда задавая вопрос «какие свечи зажигания лучше для конкретного транспортного средства», в значительной степени ответом был практический опыт водителей. Сегодня отдельные эксперименты ...