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

Что такое и как работает автомобильный иммобилайзер

Иммобилайзер — надежная система защиты автомобиля от угона Иммобилайзер – это охранное устройство автомобиля. Его задача – защита транспортного средства от угона путем блокировки (разрыва) ...

Резонатор глушителя: устройство, принцип работы, ремонт

Резонатор глушителя: устройство, принцип работы, ремонт При езде на автомобиле каждый механизм во время работы издает громкие звуки. В некоторых случаях звуки бывают сильные и ...

Как устроена подвеска современного автомобиля простыми словами

Ïîäâåñêà àâòîìîáèëÿ – ýòî ñîâîêóïíîñòü ìåõàíèçìîâ, êîòîðûå îáåñïå÷èâàþò óïðóãóþ ñâÿçü ìåæäó ðàìîé (èëè êóçîâîì) è ìîñòàìè èëè êîëåñàìè ìàøèíû, óìåíüøåíèå äèíàìè÷åñêèõ íàãðóçîê íà êîëåñà è ...

Автомобильные предохранители: виды и типы, почему перегорают, как вытащить и проверить

Половина неисправностей электрооборудования автомобилей связана с предохранителями. Их количество в машине может быть больше ста. Водитель должен знать виды автомобильных предохранителей, их назначение, способы проверки ...

Койловеры что это такое? Делаем спортивную подвеску – своими руками, Автоблог

Койловеры что это такое? Делаем спортивную подвеску – своими руками Не успели мы разобраться с таким понятием как даунпайп, как наши народные тюнеры нашли новую ...

Иридиевые свечи зажигания: срок службы, цена, какие лучше купить

Ряд проблем, сопровождающий работу свечей зажигания, вынуждал производителей совершенствовать продукцию. Одним из решений стали иридиевые свечи. Среди основных трудностей насчитывались: Со временем попытки изменить принцип ...

Торсионная подвеска: принцип работы, видео

Автомобильная подвеска – это система, соединяющая колеса с рамой или несущим кузовом автомобиля. Она состоит из элементов упругости, узлов, направляющих ход колес (шарнирно закрепленных рычагов, ...

Жидкое стекло для авто: как покрыть, выбрать, цена, отзывы

Все без исключения автолюбители хотят видеть свой автомобиль чистым, аккуратным и ухоженным. С помощью современных технологий полированияэто стало возможным. Еще совсем недавно на прилавках автомагазинов ...

Устройство автомобиля для «чайников»

Устройство автомобиля, или что нужно знать, перед тем как сесть за руль Автомобиль в двадцать первом веке уже вовсе не является роскошью. Скорее всего, это ...

Щетки стеклоочистителя для Лада Гранта – учимся выбирать нужный размер Видео, TuningKod

Щетки стеклоочистителей на Лада Гранта – выбираем размер, не забываем о качестве Многие владельцы автомобиля Лада Гранта не раз сталкивались с необходимостью замены щеток стеклоочистителей, ...

Как работает блокировка дифференциала, виды блокировки, самоблокирующийся дифференциал

Блокировка дифференциала — самоблокирующийся дифференциал. Как это работает Блокировка дифференциала – один из наиболее эффективных способов повышения проходимости колесных автомобилей. В любой машине, которая предназначена ...

Замена термостата (инжектор ВАЗ 2110), как заменить термостат на ваз своими руками

Как известно, в автомобиле нет неважных деталей, ведь каждая из них отвечает за определенные процессы в машине. Их поломки могут привести к определенным неприятностям и ...

Давление в системе охлаждения двигателя

Давление в системе охлаждения двигателя. Пару слов о радиаторах. Необходимые знания Современные двигатели внутреннего сгорания, мягко сказать — не идеальны. Они обладают очень низким КПД, ...

Конструкция, принцип действия и установка турбокомпрессора

Конструкция, принцип действия и установка турбокомпрессора Каждый автолюбитель хоть раз, но слышал слова «турбокомпрессор», «турбина» или, по-другому, – «газотурбинный нагнетатель». При упоминании турбокомпрессора или турбонаддува ...

Какой воздушный фильтр лучше для автомобиля

Ещё до поступления в силовой агрегат воздух должен тщательно очищаться, этому способствует фильтр, который предназначен для продления нормального функционирования любого двигателя. Стоит отметить, что важность ...

Вся суть работы нового двигателя SkyActiv-X от Мазда

Вся суть работы нового двигателя SkyActiv-X от Мазда Новый мотор SkyActiv-X от Mazda противоречит всем правилам, на которых построена работа бензиновых двигателей. Его работа основана ...

Вариатор, вариаторная коробка передач – устройство, принцип работы

Вариатор (обиходное название – вариаторная коробка передач) является бесступенчатой коробкой передач, т.е. обеспечивает в заданном диапазоне плавное изменение передаточного числа. Вариаторная коробка передач имеет общепризнанное ...

Большой расход топлива: Причины чрезмерного потребления

Нет такого водителя, который бы никогда не думал о расходе топлива своего автомобиля. Поверьте даже владельцы дорогих суперкаров думают о расходе топлива. Дело в том, ...

Датчик массового расхода воздуха: признаки неисправности и замена

Автомобильный транспорт постоянно совершенствуется. Все вносимые в конструкцию авто доработки направлены на улучшение всевозможных показателей – увеличение мощности, снижение потребления топлива, улучшение аэродинамических показателей и ...

Вентилятор охлаждения радиатора

Вентилятор охлаждения радиатора-принцип работы и неисправности Приветствую вас друзья на сайте ремонт автомобилей своими руками. Вентилятор охлаждения радиатора – это устройство, которое позволяет в принудительном ...

Автомобильная аптечка: состав, правила применения

Многие водители относятся к необходимости наличия аптечки в автомобиле, как обязательному условию на случай проверки инспектором ДПС — не более. Но, на самом деле этот ...

Подключение фаркопа к электронике машины своими руками • Сам автоэлектрик

Установка фаркопа – практические нюансы монтажа и подключения Многим автомобилистам доподлинно известно, что фаркоп может существенно облегчить жизнь, если есть необходимость перевозки собственных грузов. Нанимать ...

Цепь или ремень ГРМ — что лучше и надежнее?

Разбирая причины, по которым в современных двигателях гнет клапана, мы определили, что это происходит, когда выходит из строя привод газораспределительного механизма (ГРМ). А точнее — ...

Как проверить помпу не снимая с двигателя своими руками

Как проверить помпу на автомобиле без снятия водяного насоса Водяная помпа (водяной насос) системы охлаждения двигателя является важным составным элементом, который обеспечивает постоянную циркуляцию охлаждающей ...