Испытываем в деле прототипы с технологиями Mazda Skyactiv. Тест-драйв mazda 6 — ДРАЙВ
Тест драйв Mazda 6 –
“Небесные ориентиры (Mazda 6 SkyActiv)”
О Mazda 6
Мазда
Два года назад, в то время как многие автопроизводители метались между различными видами нетрадиционного топлива, боссы Mazda вдруг заявили, что компания станет наиболее активно развивать старые добрые двигатели внутреннего сгорания – ДВС. Этот шаг они мотивировали целым рядом причин. Во-первых, потенциал таких моторов даже сейчас, спустя более века после изобретения автомобиля, используется в лучшем случае на треть, а значит, инженерам есть к чему стремиться. Во-вторых, даже по самому оптимистичному сценарию в ближайшие десять лет в мире по-прежнему будут доминировать двигатели, работающие на бензине и солярке, – согласно расчетам, в 2020 г. на их долю придется до 80% рынка. В-третьих, Mazda в глобальном плане относительно маленькая компания, производящая 1,2 млн машин в год, и, даже увеличив производство в полтора раза (как планируется), она таковой и останется. Поэтому японский бренд решил не распыляться, одновременно пытаясь разрабатывать и гибриды, и электрокары, и приводы на водороде, а сконцентрироваться на одном проекте – базовом.
Он получил название SKYACTIV и подразумевает целый комплекс инноваций, касающихся всех ключевых составляющих автомобиля: двигателей, трансмиссий, кузова и шасси. Кстати, свою программу маздовцы анонсировали относительно недавно, в 2009 г., но уже сегодня в их распоряжении есть несколько прототипов, построенных на базе совершенно новых технологий. Их мне и показали на автодроме острова Майорка.
Мечта моториста
В стартовом коридоре гоночной трассы, на несколько дней арендованной японской фирмой, в ряд выставлены четыре машины. На первый взгляд – привычные Mazda 6, разве что в необычной раскраске: белоснежный кузов испещрен голубыми надписями “SKYACTIV”. Под ярким солнцем и почти безоблачным небом, на фоне моря выглядит красиво. Подойдя ближе, понимаю, что есть и несколько других отличий. Чуть-чуть изменен контур заднего окошка, на крыльях какие-то накладки, удерживаемые заклепками…
Причина этих преобразований выяснилась тут же. Внутрь кузовов нынешних “шестерок” втиснули новую начинку: два двигателя (дизельный и бензиновый), две трансмиссии (“механику” и “автомат”), а также шасси и силовые элементы самого “тела”. И чтобы их вместить, пришлось пойти на некоторые переделки. Ведь сейчас главное – испытать новации, проверить, точны ли расчеты инженеров, решившихся на очень смелые шаги. Но, прежде чем сесть за руль, представители компании просят уделить несколько минут теории – узнать, в чем же суть изменений.
В первую очередь речь заходит об основополагающих вещах. Вице-президент и главный менеджер Европейского центра научно-технических разработок Mazda Хироюки Мацумото объясняет принципы и цели новых разработок. Он говорит, что было решено бросить вызов некоторым устоям, на которых зиждется современное автомобилестроение. Например, делать не унифицированные машины из одних и тех же деталей, а создать архитектуру, которая позволит из похожих, но все-таки разных (как минимум по размеру) узлов и агрегатов выпускать модели разных классов. В их числе – идеальные (ну, или почти идеальные) моторы, более совершенные трансмиссии, подвески. При этом каждый последующий автомобиль должен стать легче нынешнего поколения в среднем на 100 кг, причем не за счет дорогостоящих модных материалов (карбона и т.д.), а благодаря оптимизации конструкции, новой компоновке, облегченным сплавам, что позволит продавать машины по разумным ценам.
Как это воплощено в моторах, рассказывает другой менеджер фирмы, шеф подразделения бензиновых двигателей Хидетоси Кудоу. В своей первой фразе он подчеркивает, что при создании новых агрегатов инженеры как бы “позабыли” все существующие правила и работу начали с нуля. “До сих пор считалось, что нельзя использовать одну и ту же степень сжатия в бензиновых и дизельных моторах, причем степень сжатия 14:1. Например, на массовых бензиновых агрегатах она составляет в среднем 10:1, на гоночных болидах – 12:1. И когда передо мной поставили такую задачу, я ответил, что это сумасшествие. То же самое сказали и мои коллеги. Но мне крепко влетело от начальства, и мы стали думать, работать. Сегодня уже есть результат”.
Действительно, 2-литровый бензиновый силовой агрегат SKYACTIV-G получил максимальную на сегодня степень сжатия – 14:0. Не думаю, что нужно идти вглубь его конструкции и перечислять все технические находки японцев. Достаточно сказать, что в сравнении с уже имеющимся у Mazda мотором того же объема он получил на 15% больший крутящий момент, стал легче на 10% и на 15% экономичнее, внутреннее трение в нем уменьшилось почти на треть.
Столь же прогрессивна и другая новинка – дизель SKYACTIV-D. Его степень сжатия точно такая же – 14:0, в то время как до сих пор ниже 16–18 единиц этот показатель в массовом производстве опустить не получалось. То есть маздовцы сумели создать агрегат с самой низкой степенью сжатия в мире! И это притом, что он соответствует стандарту Euro 4, который в Европе будет введен лишь через три года (сейчас 2,2-литровый мотор бренда тратит на 20% солярки больше, и на столько же сильнее его вредный выхлоп). Но за счет комплекса хитроумных решений – например, давление в нем удалось снизить с 170 до 130 кг/кв. см – стало возможным использование более мягких и легких сплавов, что снизило вес двигателя на 27 кг (–10%). Новый двухступенчатый турбонагнетатель сделал агрегат более отзывчивым на низких оборотах с одновременным повышением крутящего момента, да и на высоких оборотах он может развивать больше мощности. Крутящий момент достигает 420 Нм при 2000 об/мин, внутри мотора “спрятаны” 175 л.с.
“Почему этого до сих пор никто другой не сделал? – переспрашивает один из инженеров Mazda. – Проблема в том, что слишком низкая степень сжатия может привести к проблемам с воспламенением топлива при пуске холодного мотора. Но мы нашли эффективное решение. Разработали систему регулирования высоты подъема клапанов, установили пьезоэлектрические форсунки и керамические свечи. Все это проверяли в самый разгар зимы в Финляндии и Швеции, и всякий раз запуск двигателя был мгновенным”.
Шаги и прорывы
Пока мотористы хвалятся достижениями (и в самом деле уникальными), замечаю, что о своем вкладе в SKYACTIV стремятся рассказать и инженеры из других подразделений – разработчики новых трансмиссий, кузова, шасси. Что ж, это справедливо – прорыв, к которому стремилась фирма, без их усилий был бы невозможен. Ведь мало просто сделать силовой агрегат – нужно, чтобы он был подкреплен не менее продвинутой коробкой передач и чтобы весь автомобиль как бы взошел на новый уровень, будь то динамика, экономичность, управляемость, устойчивость, торможение или безопасность в целом. Кстати, одна из целей – снижение общего веса машины на центнер – как раз и является залогом улучшения этих характеристик. Хотя и не всегда напрямую. Более того, подчас один из параметров вступает в противоречие с другим. Так, модернизируя шасси, конструкторы определили ряд конфликтов: оно должно быть жестким или мягким? устойчивым или маневренным? маневренным или комфортным? То же и с кузовом: снижая вес, обычно жертвуют пассивной безопасностью. Но этот путь неприемлем. Как быть?
“Осознав проблемы, мы поначалу стали думать не о том, как достичь нужного результата, а о том, чего вообще хотим добиться, – поясняет японский специалист. – Затем следовало определить препятствия, и лишь после этого взялись за разработки”. В том, что касается шасси и кузова, таких же революционных изменений, как с моторами, нет. Но есть ряд усовершенствований, позволивших снизить массу кузова (в сравнении с сегодняшней Mazda 6 на 8%, это 20 кг) и увеличить его жесткость на целых 30%. Уменьшилась и масса подвески. Но главное, благодаря ее новой геометрии и некоторым другим решениям возросла точность рулевого управления, маневренность, стабильность на высоких скоростях, комфорт, эффективность торможения.
Советуем также тест-драйвы конкурирующих машин
Ford Mondeo
(седан 4-дв.)
Infiniti Q50
(седан 4-дв.)
KIA Optima
(седан 4-дв.)
А вот в коробках передач рывок более весомый. Так, инженеры попытались создать идеальный “автомат”, который смог бы обеспечить быстрое и точное переключение, снижение расхода топлива, быстрый и плавный разгон автомобиля. Пока все существующие версии таких коробок хоть чем-нибудь, да грешат: конструкция с двойным сцеплением дает великолепное ощущение связки водителя с машиной, однако разгон здесь не очень динамичен; вариатор весьма экономичен при медленном движении, но прожорлив на высоких скоростях; есть недостатки и у традиционного гидротрансформатора.
В своей 6-диапазонной автоматической трансмиссии с гидротрансформатором SKYACTIV-Drive маздовцы решили совместить все лучшее от всех этих коробок, избавившись от их же недостатков. Насколько это получилось, мне предстояло проверить на скоростной трассе. Но прежде следовало изучить еще одну новинку – механическую коробку передач SKYACTIV-MT.
Как и “автомат”, она имеет две версии: для передачи 270 и 460 Нм крутящего момента (в зависимости от мотора). Но здесь уже был некий идеал, к которому стремились инженеры, – трансмиссия родстера Mazda MX-5. Теперь следовало создать компактную, легкую, с отменной точностью и скоростью переключения передач коробку и для флагманской легковой модели – Mazda 6. Для этого на 6 кг снизили вес картера и еще на 5 кг суммарную массу остальных деталей, сделали более коротким ход рычага (с 50 до 45 мм), уменьшили трение, модифицировали синхронизатор и ряд других узлов…
Что ж, в презентации и на макетах выглядит неплохо. А как будет на трассе? Вопрос, звучащий в моем взгляде, хозяева мероприятия заметили и наконец предлагают сесть за руль.
За рулем прототипа
Первый сюрприз внутри машины – правосторонняя компоновка. Похоже, эти прототипы прямо из Японии! Значит, в версиях с МКП придется пообвыкнуть, переключая передачи левой рукой. Инструкторы предупреждают и насчет “автомата”: он еще не доработан, поэтому в ручной режим переходить не надо. Есть кое-какие шероховатости и в других точках салона – что-то держится только на скотче, где-то не хватает кнопок… В общем, “обходные технологии”. Но особого комфорта здесь никто и не обещал – это сугубо рабочие автомобили, предназначенные для испытаний.
Алгоритм заездов прост: по два больших круга на каждой из четырех версий (дизельные “автомат” и “механика” и такие же бензиновые варианты). Трасса автодрома оборудована так, чтобы удалось проехать и по скоростным прямым, и в связках поворотов, и по участку, имитирующему движение в городе. Словом, получить столь полную картину, сколь это возможно сделать в рамках автодрома. И, если не считать заминок с непривычным переключением “механики”, затея удалась.
Да, двигатели мощны и приемисты – они и в самом деле просто рвут с места. На ручных трансмиссиях рычаги переключаются легко, быстро и точно, а у автоматических разгон настолько плавный и стремительный, что при всем желании я уловить перескока передач вверх-вниз не смог. Плюс великолепная маневренность и управляемость: в каждый поворот автомобиль заходит четко, без заносов, на прямой стоит уверенно, тормозит надежно…
В общем, Mazda 6 следующей генерации обещает встать как минимум на несколько ступеней выше нынешнего поколения модели. Соответственно, такой же путь пройдут и все остальные модели марки. Впрочем, еще до их появления полный комплекс технологий SKYACTIV мы сможем оценить на другой новинке бренда – компакт-кроссовере Mazda CX-5. Его официальная премьера состоится совсем скоро – в середине сентября на Франкфуртском автосалоне.
Длительный тест-драйв: Mazda6 Skyactiv 2.5 Turbo Executive Plus
ТЕКСТ ДМИТРИЙ СОКОЛОВ
Нынешняя Mazda6 впервые приехала в наш гараж аж 4 года назад. Она с самого начала имела свои козыри: бесспорную красоту, отличное шасси с прекрасным зацепом даже на снегу (несмотря на внушительный для переднеприводного автомобиля размер), роскошный активный головной свет и приличный запас места сзади. С оговоркой, конечно: мы закрываем глаза на расстояние от подушки заднего дивана до крыши, но тут смотри пункт первый.
Однако сейчас мы за рулем машины, которая переработана радикально. Изменения более чем солидны во всем, кроме красоты. Ей только добавили немного зрелости в соответствии с возрастом и статусом, но в целом ничего менять не стали. Это было бы просто грешно: Mazda6 рисовали в классических пропорциях, отыскивая вечное в сиюминутном. И нашли его: как и Alfa Romeo 159, Mazda6 не стареет. Она вот уже восемь лет на рынке, но не выглядит отставшей от времени ни на йоту.
За это время рынок, политика и экономика прожили столько эпохальных сломов и перестроек, что и технику нельзя было оставить без изменений: то, что работало в 2012-м, сегодня уже не просто не работает, а во многом и не существует. Большие седаны средней цены во многом уступили место кроссоверам, предложение которых исключительно широко, а покупатели, желающие трехобъемник побольше (но по цене поменьше), находят свое счастье в других автосалонах. Mazda6 стала выбором тех, кто готов доплатить за удовольствие, элегантность и породу. И машина получила именно то, чего ей не хватало.
Премиум-эффект – это наполовину звуки. Звуки всего – от того, как захлопываются дверцы, и до шума (точнее, его отсутствия), нарастающего с ростом скорости и при смене характера асфальта. Теперь толще пол и лобовое стекло, звукоизолированность пришла к колесным аркам и багажнику. Жестче стал и сам кузов, новые маты уложены снизу и на туннеле, переделаны облицовки стоек и потолка, использованы звукопоглощающие боковые стекла, подправлена аэродинамика – все это сделано ради результата, а не галочки. Потому и царит теперь в салоне богатая дорогая тишина. Ни зуда, ни шума, ни свиста ветра. Спокойствие на каждый день: закрыл дверь, отсек шум и суету, и мысли пошли совсем по другому руслу.
Широкая замшевая полка под торпедо, утопленный в отделку блок регулировки климат-контроля, шайба управления мультимедиа изменили вид салона. Он состоит сплошь из “физических” и приятных в работе органов управления и настраивает совсем на другой лад, нежели сплошное стекло с гроздьями отпечатков пальцев. Нам, людям уже взрослым, все еще нравятся вещи, которые приятно подержать в руке, почувствовав класс материала, а не только представить его по анимированной картинке. Единственное, что сегодня уже не отвечает современным представлениям, – изображение с передней и задней камер. Низкое их расположение делает совсем не таким очевидным, как хотелось бы, расстояние до препятствия. Сзади просторно ногам, менее просторно голове, а из удовольствий, помимо окружающего качественного дизайна, есть подогрев дивана да подстаканники в подлокотнике.
Прежде Mazda6 была слабее, но спортивнее и жестче. В подвеске изменены практически все элементы, кроме рычагов и кулаков, от “резинок” до амортизаторов. Шасси перестало подстрекать “виражировать” по поводу и без. Пришло ощущение от управления большим и дорогим автомобилем, который все делает правильно и сбалансирован скорее для стабильности, чем для суеты. Подвеска научилась отрабатывать неровности так, чтобы они были доставлены пассажирам в очищенном виде – без острых углов и зубовного скрежета. Плюс мощный турбомотор 2,5-231 сила, идеально отзывчивый на педаль, с негромким, но смачным рокотом и мощным моментом с самого низа. Он и доводит все, что мы вкладываем в понятие “премиум”, до полного комплекта.
- Цена стандартного / тестового: 2 323 000 / 2 470 000 рублей
- Двигатель: 2488 см³, турбо, 231 л.с., 420 Нм.
- Трансмиссия: передний привод, автомат
- Динамика: 0-100 км/ч за 7,0 с, 239 км/ч
- Расход: 5,9-10,7 л/100 км
- Масса: 1578 кг
- КАЙФОВОДизайн, ощущение премиума, запас мощности и удобство управления тягой, свет
- ПЕЧАЛЬНОРасположение задней и передней камер: неудачный ракурс, быстрое загрязнение
- Наш пробег: 1350км
- Наш расход: 12,3л/100 км
Испытываем в деле прототипы с технологиями Mazda Skyactiv. Тест-драйв mazda 6 — ДРАЙВ
Проекция теперь полноценная, а не на пластинке из оргстекла.
Передние кресла новой формы. Инженеры хотели, чтобы положение таза и позвоночника водителя были в таком же равновесии, что и при ходьбе. Причём не только ради естественного удобства, но и для лучшего чувства автомобиля.
Изменилась не только форма, но и содержание кресел: появилась вентиляция. А ещё — алюминиевая полоска на спинке.
Перекроить пришлось всё: от каркаса до валиков. На практике кресло лучше держит нижнюю половину тела. Но если тело шире расчётного, бёдра немного приунывают.
Дальше без зрения никак. Этот мотор новый только для нашей Mazda 6, а в Штатах он появился уже давно. Это турбированная «четвёрка» как у СХ-9, но с доработками. Одна из «фишек» — двойной тракт с заслонкой на «вдохе» турбины. На низких оборотах заслонка закрыта, и поток воздуха проходит по узкому каналу, попутно ускоряясь и сильнее раскручивая турбину. На оборотах повыше оба канала открыты и выхлопные газы обрушиваются на крыльчатку всей мощью.
Цель не «выжать побольше», а обеспечить точный отклик на педаль, чтобы машина делала именно то, что задумал водитель. Турбояма, низкое давление наддува на малых оборотах, обычно приводит к недопониманию: педаль уже выжата до пола, а двигатель отвечает «ещё нет, ещё нет, подожди. д-а-а — наддув!» Маздовский Skyactiv-G так себя не ведёт. Ускорение случается сразу — и с места, и с хода. Про кнопку Sport можно забыть. Своя порция доработок досталась и шестиступенчатому «автомату». Но они, как работа хорошего пластического хирурга, незаметны: плавность переключений никуда не делась.
Подвеску обновлённой Mazda 6 настраивали с прицелом на плавность хода. Усовершенствовали клапаны в амортизаторах, ограничители хода отбоя, втулки в рычагах и стабилизаторе, жёстче закрепили рулевую рейку. Можно и дальше перечислять, в списке ещё десяток доработок, но лучше сразу к ощущениям. Стало мягче, да. Солиднее, весомее (аж на 140 кг с турбомотором). Примерно такая метаморфоза произошла при смене поколений СХ-5. Машина повзрослела, но не поскучнела. «Шестёркой» по-прежнему приятно управлять: на больших скоростях спокойно, в поворотах азартно.
«Что вы чувствуете по этому поводу» — спрашивают киношные психоаналитики. Чувствуем — вот что важно. Обновление Mazda 6 не просто заметно, оно ощутимо. Можно сказать «она стала премиальнее», но разве это про настоящего человека? Скажем так: нравится.
Технические характеристики Mazda 6
*В скобках приведены данные для версий с системой i-stop, а для модификации 2.5 — также с системой i-ELOOP
Двигатели Skyactiv: перестройка
Двигатели Skyactiv фирмы Mazda: блажь или прорыв? Изучаем конструкцию агрегатов новой волны.
Mazda3_2013_SKYACTIV
Mazda всегда отличалась нестандартными конструкторскими решениями. Она единственная долгое время серийно производила машины с роторными моторами. А когда настал очередной этап совершенствования привычных поршневых двигателей, снова пошла своей дорогой.
Перед мотористами всех компаний нынче стоит одна задача: повысить одновременно отдачу и экономичность двигателей, вписав их в жесткие экологические нормы Евро‑6. Рецепт европейских инженеров — малообъемные двигатели с наддувом.
Идею даунсайзинга Mazda отвергла — дескать, все эти наддувы, интеркулеры, трубопроводы слишком дороги, а радости от малокубатурных моторов немного. И снова решила пойти своим, сугубо японским путем — сохранить «полноразмерные» атмосферники, но поиграть со степенью сжатия (СЖ).
Так на свет появилось новое семейство двигателей — Skyactiv. Два первенца обосновались на кроссовере СХ‑5: бензиновый двухлитровый двигатель и турбодизель объемом 2,2 л. Оба имеют одинаковую степень сжатия — 14. Это очень много для бензинового мотора (обычно 10–12) и очень мало для дизельного (обычно 16–18,5).
Степень сжатия — это отношение объема пространства над поршнем в его нижней мертвой точке (объем цилиндра и камеры сгорания) к объему пространства над ним в его верхней мертвой точке (объем камеры сгорания). Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается топливовоздушная смесь в цилиндре. От этого параметра зависят термический КПД двигателя и его мощность.
ПОД ДАВЛЕНИЕМ ОБСТОЯТЕЛЬСТВ
При постройке бензинового атмосферника Skyactiv-G за основу был взят предшественник MZR 2.0 со степенью сжатия 10,0. Увеличение СЖ повышает температуру и давление в цилиндре в конце такта сжатия. Это сулит более высокие КПД и мощность, но одновременно и сильную склонность к детонации — взрывному сгоранию топливовоздушной смеси, которое приводит к перегреву и разрушению колец и поршней. СЖ, близкая к 14, больше характерна для высокофорсированных спортивных моторов, работающих на топливе с высоким октановым числом, стойким к детонации. В конструкцию Skyactiv-G внесли массу новшеств, чтобы он мог безболезненно переваривать обычный 95‑й бензин и поработали над снижением механических потерь ради улучшения экономичности.
Уберечь двигатель от детонации призваны ионные датчики, встроенные в катушки зажигания. Вся соль в том, что работа мотора именно на грани детонации и обеспечивает максимально эффективное сгорание смеси. Ионные датчики более чувствительны и позволяют лучше контролировать момент появления детонации в каждом цилиндре — а до этого за ней следил лишь один традиционный страж, установленный в блоке. Новый датчик отслеживает детонацию по колебаниям ионного тока в зазоре между электродами свечи после воспламенения смеси. При ее сгорании образуются ионы, которые делают среду токопроводящей. Датчик подает напряжение на центральный электрод свечи и замеряет ток, проходящий между ним и заземленным боковым электродом.
Обновленная топливная система с непосредственным впрыском обеспечивает давление до 200 бар! С повышением давления в цилиндре это стало необходимым для правильного смесеобразования (ранее Mazda применяла непосредственный впрыск в основном для наддувных моторов, но давление не превышало 115 бар). На выходе такое решение дает эффективное сгорание, то есть высокую мощность, экономичность и экологичность двигателя.
Как и прежде, ТНВД (топливный насос высокого давления) имеет привод от распредвала, но на сей раз от выпускного. Дополняют его форсунки с шестью отверстиями (для лучшего распыления топлива). При хорошем испарении бензин еще и сбивает температуру в камере сгорания, а это тоже снижает вероятность возникновения детонации.
Система выпуска оснащена коллектором 4-2-1, пришедшим из автоспорта. Его конфигурация снижает сопротивление при выходе отработавших газов (ОГ) из цилиндров. В обычном коллекторе волна ОГ из одного цилиндра может совпадать с моментом открытия выпускных клапанов в соседнем. Она создает обратное давление, которое мешает выходу следующей порции отработавших газов.
У конструкции «спортивного» коллектора иная схема соединения труб, вдобавок они длиннее. Из-за этого поток ОГ проходит большее расстояние и, наоборот, создает волну разрежения, которая облегчает выход газов из следующего цилиндра. Помимо повышения мощности мотора это снижает температуру в камере сгорания, также уменьшая вероятность детонации.
Чтобы сократить насосные потери в моторе и повысить экономичность, инженеры научили его работать по двум циклам: Аткинсона и более традиционному для бензиновых двигателей циклу Отто. Первый задействуется при низких нагрузках, когда нет необходимости в высоком крутящем моменте: впускные клапаны закрываются позже, уже на такте сжатия, и часть воздуха выходит через них обратно во впускной коллектор. По сути, поршень проходит часть пути без сжатия воздуха. Это снижает фактическую СЖ и крутящий момент, но вместе с ними и насосные потери. В таком режиме мотор работает более эффективно.
А при средних и высоких нагрузках впускные клапаны закрываются раньше (привычный цикл Отто) и происходит полное наполнение цилиндров. СЖ снова доходит до 14 — и мотор выдает высокий крутящий момент.
Цикл Аткинсона заставил инженеров включить во впускную систему вакуумный насос для нормальной работы усилителя тормозов. А всё из-за недостатка вакуума во впускном коллекторе при работе мотора в этом режиме. Насос имеет привод от выпускного распредвала и делит корпус с ТНВД.
Раньше подобные, но более простые узлы были обычным делом только для наддувных двигателей — у них вообще беда с вакуумом. Двигатель способен работать по двум циклам благодаря двум муфтам изменяемых фаз — это привычная гидравлическая на выпускном распределительном валу и электрическая на впускном.
Электрическая муфта более эффективна, но прежде ее не применяли на маздовских моторах. Она имеет больший диапазон регулирования и обеспечивает более точное управление по сравнению с гидравлической. Муфта состоит из электродвигателя (установлен на передней крышке мотора) и соединенного с ним привода (закреплен на самом распредвалу), представляющего собой замысловатую планетарную передачу. Пока скорости вращения электродвигателя и распредвала равны, имеем постоянные фазы. Для их опережения или запаздывания «мозг» мотора соответственно ускоряет или замедляет электродвигатель. Эту разность вращений планетарная передача преобразует в проворот распредвала относительно его звездочки.
В новых условиях работы мотора влияние теплового зазора в приводе клапанов повысилось, поэтому наконец использовали гидрокомпенсаторы. Чтобы снизить потери на трение, инженеры отказались от обычных колпачковых толкателей в пользу рокеров с игольчатыми подшипниками. Новый механизм приправили дополнительными масляными магистралями для смазки кулачков распредвалов.
Новшество в масляной системе — насос с регулировкой давления в двух диапазонах (в зависимости от режима работы мотора), необходимый для снижения гидравлических потерь. Чтобы снизить механические потери и потери на трение, инженеры стремились максимально облегчить элементы двигателя — в этом японцы пошли по стопам европейских коллег. Под нож попал весь кривошипно-шатунный механизм: поршни, шатуны и коленвал.
У поршней очень интересная форма днища. Обычно у бензиновых поршней оно плоское, хотя иногда имеет выемки для впускных клапанов — цековки. А здесь днище выпуклое да еще и с большой выемкой по центру. Это сделано для формирования вокруг свечи зажигания смеси, сгорающей более стабильно и полноценно. Облегченный алюминиевый блок цилиндров теперь состоит из двух частей. Его разделили по оси коленвала на верхний и нижний. Подобная конструкция встречалась и у некоторых дизельных моторов, но при этом блок был чугунным, более жестким. В итоге массу двигателя снизили на 10%, а потери на трение — аж на 30%! Расход топлива и выбросы СО 2 уменьшились на 15%, столько же прибавил крутящий момент.
Мощность моторов для России ограничена с учетом наших налогов: максимум — 150 л.с., но в Европе такие же агрегаты выдают 165 сил.
Обойдясь без наддува, японцы улучшили все показатели, но мотор получился на редкость замысловатым. Больше всего тревожит то, что высокая степень сжатия существенно повысила нагрузки на элементы двигателя, а их дополнительно еще и облегчили — считай, ослабили.
В НЕВЕСОМОСТИ
В основу наддувного дизельного мотора Skyactiv-D тоже лег предшественник — турбодизель MZR-CD со степенью сжатия 16,3. Понижение степени сжатия до 14 заметно снизило температуру и давление в цилиндре. Это повысило КПД агрегата, но ухудшило перемешивание топливовоздушной смеси и ее самовоспламенение при холодном пуске мотора и его прогреве.
Чтобы дизель был эффективным и экологичным во всех режимах работы, инженеры пошли на хитрость.
Холодный пуск мотора облегчают обновленные керамические свечи предпускового прогрева. За две секунды они нагревают воздух в камере сгорания до 1000 градусов.
Для стабильного сгорания смеси при прогреве двигателя в ГРМ внедрили систему изменения фаз, а это большая редкость для дизельных агрегатов. В привод клапанов, идентичный бензиновому собрату, внедрили механизм переменного хода. Он слегка приоткрывает один из двух выпускных клапанов в каждом цилиндре на такте впуска: часть горячих выхлопных газов возвращается в цилиндр и поднимает температуру в нем. Это облегчает распыление топлива и обеспечивает более стабильное сгорание смеси.
Механизм переменного хода клапанов состоит из рокера с двумя рычагами (внешний и внутренний) и кулачка распредвала с двойным профилем — высоким и низким. Внешний рычаг взаимодействует с высоким профилем, а внутренний — соответственно с низким. Первое обеспечивает обычное открытие клапана в такте выпуска, а второе — немного приоткрывает его в такте впуска. Внутренний рычаг закреплен на внешнем с возможностью наклоняться относительно него. Встроенный в рокер гидравлический стопор позволяет заблокировать это перемещение. Когда блокировки нет, внутренний рычаг при взаимодействии со своим низким кулачком просто перемещается внутри внешнего рычага и клапан не совершает дополнительного открытия. Соответственно, когда задействован стопор, внутренний рычаг тянет за собой внешний, вызывая дополнительное открытие клапана.
Качество смесеобразования в цилиндре повысили и за счет точности работы топливных форсунок. В турбодизеле она зависит от давления в магистрали возврата солярки в бак (магистраль обратки). Для поддержания постоянного высокого давления в систему включили специальный блок клапанов. Он одновременно управляет подачей топлива в ТНВД и связывает все магистрали обратки.
Мотор оснастили двумя турбокомпрессорами, объединенными в одном корпусе. Большая и малая турбины установлены последовательно. Это позволяет сочетать их преимущества. Малый турбокомпрессор (турбина высокого давления) имеет быструю реакцию и выдает большое давление наддува при низких оборотах двигателя, а большой турбокомпрессор (турбина низкого давления) — при высоких. Работой единого узла управляет «мозг» с помощью трех клапанов (см. схему).
Малая СЖ существенно снизила нагрузки на мотор и сократила насосные потери. Поэтому инженеры облегчили и турбодизель. Теперь у него тоже алюминиевый разборный блок цилиндров. Изменения в кривошипно-шатунном механизме более глобальные: инженеры отказались от смещения поршневого пальца, но сместили ось коленвала относительно оси цилиндра. Таким ходом убили сразу двух зайцев — снизили боковое усилие на поршне на такте рабочего хода (сопротивление скольжению) и сохранили эффект смещенного пальца (снижение эффекта перекладки поршня при прохождении ВМТ). Головка блока теперь имеет интегрированный выпускной коллектор. Помимо уменьшения габаритов и сокращения массы мотора, это ускоряет прогрев нейтрализатора.
Новый турбодизель на 10% легче и на 20% экономичнее предшественника. Максимальная мощность и крутящий момент не подросли, зато агрегат удалось вписать в жесткие рамки норм Евро‑6 без усложнения системы нейтрализации.
В целом картина с новым дизелем отраднее, чем с бензиновым мотором. Он усложнился и попал под нож облегчения, зато уменьшение СЖ серьезно снизило нагрузки на все узлы.
ЛЕГКО В БОЮ
Мазды с бензиновыми моторами Skyactiv бегают по России почти три года. И пока, как ни странно, без серьезных проблем. Поначалу было несколько случаев замены масляных насосов, которые почему-то не развивали максимальную производительность, из-за чего в первую очередь дурила гидравлическая муфта изменяемых фаз на выпускном валу.
Затем случилась история с «даблстартами», о который мы подробно рассказывали (ЗР, 2013, № 8). А сейчас зарегистрировано несколько случаев выработки на кулачках впускного распредвала, приводящей к росту шумности мотора. Но все описанное можно смело отнести скорее к исключениям из правила, его же и подтверждающим: моторы Skyactiv достаточно надежны.
Относительно турбодизелей серьезной статистики пока нет: их продают чуть больше года, а спрос крайне мал. Могу лишь предположить, что с ними тоже не будет много проблем, поскольку нагрузки существенно снижены. Не вселяет опасений и бензиновый Skyactiv-G объемом 2,5 литра, поскольку степень сжатия в нем сократили до 13.
ДИЗЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ
Степень сжатия влияет на очень важный параметр в работе дизеля — задержку самовоспламенения. После впрыска топливу нужно определенное время для распыления и смешивания с воздухом. Для высокого КПД важно, чтобы смесь начала гореть максимально близко к верхней мертвой точке поршня (ВМТ). То есть впрыск нужно делать заблаговременно. Тогда вся энергия расширения газов при сгорании успеет пойти на перемещение поршня вниз.
У моторов с высокой СЖ давление и температура в ВМТ очень велики. Ранний впрыск приводит к спонтанному воспламенению смеси прежде, чем она перемешается. На выходе это дает неравномерное, «шумное» сгорание с повышенными выбросами и противодавлением движению поршня вверх. Поэтому в таких агрегатах впрыск делают более поздним. В итоге сгорание происходит после прохождения ВМТ, когда поршень уже сам идет вниз, — и часть тепловой энергии уходит впустую.
У турбодизеля Skyactiv-D с низкой СЖ давление и температура соответственно ниже. Это позволяет делать более ранний впрыск. Сгорание смеси происходит более длительно и эффективно даже вблизи к ВМТ. Результат — более высокие КПД и показатели экологичности мотора.
Благодарим за помощь в подготовке материала техцентр «Мэйджор Авто» (18‑й км МКАД).
