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

Датчик уровня масла в двигателе: где находится, принцип работы, схема (G266)

Можно ли еще удивить кого-то тем фактом, что некоторые автомобили не имеют щупа для проверки количества масла в двигателе? На таких автомобилях роль щупа исполняет ...

Как быстро выучить пдд, легко запомнить билеты пдд

Наличие водительского удостоверения открывает множество возможностей: расширяет перспективы в поиске работы; всегда можно подменить друга за рулем в дальней поездке; взять машину напрокат и, наконец, ...

Сайт обо всем

Адаптивное освещение: что это, как работает? Устройство AFLS

Системы автоматического подстраивания света фар под дорожную обстановку помогает не только сделать ночные поездки более комфортными для водителя, но и снизить аварийность в темное время ...

Зазор между электродами свечей зажигания: измерение, регулировка

Зазор между электродами свечей зажигания: измерение, регулировка Работа двигателя внутреннего сгорания во многом зависит от состояния свечей зажигания. Они отвечают за своевременность воспламенения топливной смеси ...

Как удалить воду из бензобака?

Удаляем воду из бензобака Откуда вода берется в бензобаке Признаки наличия Чем опасна вода в топливном баке Способы удаления Предотвращения попадания Наличие воды в бензобаке ...

Подвеска автомобиля — все, что нужно знать о ней автовладельцам

Подвеска автомобиля — все, что нужно знать о ней автовладельцам Подвеска автомобиля — все, что нужно знать о ней автовладельцам 1. Подвеска автомобиля: все самое ...

Масляный насос: устройство, принцип работы, типы

Поговорим о сердце любого двигателя внутреннего сгорания – маслонасосе. Именно масляный насос нагнетает давление в системе смазки, позволяя смазывать трущиеся пары, отводить тепло и продукты ...

Подогрев руля: установка комплекта своими руками

В зимнее время года даже исправная система отопления салона автомобиля не способна обеспечить приятные тактильные ощущения от рулевого колеса. Исправить ситуацию может подогрев руля. Рассмотрим ...

Все автомобильные науки на одном сайте — Part 146

Представь себе ситуацию: приходит начинающий «Шумахер» в контору, торгующую компонентами для тюнинга, закупает кованые поршни, злые распредвалы, форсунки от Porsche, бензонасос от GT-R, турбину… Тратит ...

Езда с активным круиз-контролем: ноги в руки — журнал За рулем

В помощники беру Volvo S60, оснащенный кучей электронных ассистентов. Мне в первую очередь нужен адаптивный круиз-контроль, умеющий поддерживать не только заданную скорость, но и дистанцию ...

Фильтр тонкой очистки топлива – защита от больших проблем

Åñëè ìàøèíà íà÷èíàåò äåðãàòüñÿ íà áîëüøèõ îáîðîòàõ íà äîðîãå â ãîðó, òî ïî÷òè îäíîçíà÷íî, ÷òî åé ìàëî òîïëèâà. Ñêîðåå âñåãî, ýòî ïðîèñõîäèò èç-çà òîãî, ÷òî ...

Реле топливного нососа

Как проверить топливный насос, диагностика неисправностей Владельцы автомобилей с большим пробегом нередко сталкиваются с таким явлением, как упавшее или полностью отсутствующее давление в топливопроводе. Причины ...

Как проверить вакуумный усилитель тормозов: принцип работы, устройство

Устройство и принцип работы вакуумного усилителя тормозов и как его проверить Сегодня продукция автомобильной промышленности является высокотехнологичной и скоростной. Поэтому для лучшего торможения на всех ...

Редукционный клапан масляного насоса, для чего нужен, как работает, как проверить и заменить

Редукционный двигатель масляного насоса: устройство и ремонт неисправностей Бесперебойная работа автомобильного двигателя зависит от множества факторов: качества топлива, системы вентиляции и охлаждения устройства. Нельзя забывать ...

Вибрация руля на скорости и при торможении, причины

Причины появления вибрации руля на скорости и при торможении Приветствую вас друзья на сайте ремонт авто своими руками. Хороший водитель сразу же заметит изменения в ...

Принцип работы и схема подключение генератора

Самая основная функция генератора – зарядка батареи аккумулятора и питание электрического оборудования двигателя. Генератор – механизм, который превращает механическую энергию в электрическую. Генератор имеет вал, ...

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 ...