Skyactiv и skyactiv g в чем отличие

Следующие моторы Skyactiv используют новые принципы

Первая информация о моторах Skyactiv (тогда ещё просто Sky) появилась в 2010 году. Сейчас скайактивные технологии — это и платформы, и силовая структура кузова, и двигатели, и коробки передач. Удивительно, но менее чем через четыре года японцы заговорили о новом витке развития: двигателях Skyactiv второго поколения.

Своими двигателями Skyactiv-G кудесники из Мазды уже удивили мир. Степень сжатия 14:1 — это очень много по меркам гражданских бензиновых моторов. Инженерам пришлось немало попотеть над обеспечением устойчивого горения смеси, подавлением детонации, температурным балансом. А что тогда говорить о моторах Skyactiv-G Generation 2? В них степень сжатия достигнет 18:1! И это на обычном бензине.

Столь высокая степень сжатия выбрана потому, что во втором поколении скайактивных агрегатов японцы намерены применить воспламенение однородной смеси от сжатия (Homogenous Charge Compression Ignition — HCCI). То есть это будут бензиновые моторы, работающие по принципу дизеля. Они должны совместить плюсы двух циклов. Сама идея HCCI не нова. Например, ещё семь лет назад эксперименты с HCCI проводил GM, и такой же агрегат под названием DiesOtto испытывала тогда компания Mercedes-Benz. Но никто ещё не довёл этот принцип до серийного воплощения.

В 2007 году немцы водрузили мотор DiesOtto под капот концепта Mercedes-Benz F 700. Автомобиль набирал сотню с места за 7,5 с, максималка составляла 200 км/ч (ограничена электроникой), а средний расход топлива — 5,3 л/100 км. Шикарно для машины длиной 5,18 м.

Дело в том, что хотя HCCI и сулит тридцатипроцентное снижение расхода горючего против нынешних двигателей, обеспечить нужные параметры горения смеси в таких моторах ещё сложнее. Пока у Мазды опытные двигатели HCCI устойчиво работают только до 50% от максимальной мощности. Выше приходится активировать сохранённые свечи зажигания (к аналогичному решению пришли в GM и Мерседесе). Если такой мотор удастся сделать серийным, то некая усреднённая легковушка будет выбрасывать углекислый газ в количестве 80 г/км, уверяют японские разработчики.

Мерседесовская «турбочетвёрка» DiesOtto 1.8 была оснащена непосредственным впрыском и механизмом изменения фаз газораспределения. Она развивала 238 л.с. На F 700 в паре с ней работал 20-сильный электромотор. Суммарный крутящий момент силовой установки достигал 400 Н•м.

Одновременно специалисты Мазды работают над третьим поколением моторов Skyactiv. Они будут использовать принцип адиабатического сгорания (без потерь тепла), что сулит сокращение расхода против Skyactiv-G Generation 2 на 30%. Для этого надо не только иначе организовывать смесеобразование, но и материалы цилиндров и камер сгорания должны быть иными (наверняка придётся задействовать керамику). Как и в случае с HCCI, речь не идёт об изобретении чего-то нового. С керамическими адиабатическими моторами разные компании (в частности Isuzu) экспериментировали ещё четверть века назад, но столкнулись с рядом проблем. Так что задача Мазды: известный принцип довести до ума и далее до серии.

Последний пример подхода Мазды к «зелёной» теме — мотор Skyactiv-CNG, потребляющий бензин и метан. Сжатый природный газ — один из путей повышения экологичности автомобиля без внедрения гибридной установки. Кстати, Mazda не намерена предлагать гибриды в Европе по меньшей мере до 2020 года, хотя на домашнем рынке у неё такие модели есть.

Йоахим Кунц, старший менеджер европейского исследовательского центра Мазды, утверждает: «Если дополнить моторы Skyactiv-G Generation 3 умеренной гибридной установкой на основе системы рекуперации энергии i-ELOOP, то можно сократить выбросы углекислоты до 50 г/км без полноценной гибридной начинки и тяжёлых батарей». А это сопоставимо с показателями чистых электромобилей с учётом выработки электричества на тепловых электростанциях. Моторы Skyactiv-G Generation 2 должны появиться на Маздах следующего поколения. То есть они попадут в серию до конца текущего десятилетия. Про Generation 3 говорить слишком рано, впереди тут много исследований.

SkyActiv. Небесная философия Mazda

Уже больше десяти лет Mazda использует в своём модельном ряду брендинг SkyActiv, но что это значит и почему так называется? Внимание! В материале используется техническая лексика, способная разрушить мозг неподготовленного читателя. Конечно, в мировом масштабе компания Mazda гораздо меньше, чем другие японские бренды – Toyota, Nissan или Honda, но она имеет легендарную историю. Основанная в 1920 году как завод по производству бутылочных пробок, она уже через одиннадцать лет (в 1931 году) переориентировалась на производство автомобилей. Кому-то это может показаться чересчур радикальным решением, но в отличие от своих японских коллег, Mazda никогда не боялась рисковать. Её авантюрные затеи, такие как разработка MX-5, часто приносили достойные плоды, хотя инвестиции в роторные двигатели были менее успешны, даже несмотря на создание отдельных культовых автомобилей. А попытки продвижения премиальных марок Amati и Eunos, в разгар японского экономического бума 1980-х, начала 1990-х, вообще чуть не довели компанию до банкротства. Последней долгосрочной авантюрой Mazda, стала разработка нового подхода (или философии) к созданию предельно эффективных автомобилей, без ущерба для их технического совершенства и знаменитых маздовских «ощущений от вождения» – zoom-zoom и jinba-ittai («джинба-иттай» – единство всадника и лошади, если, конечно, вы способны оценить такие вещи). Новая идеология, названная SkyActiv, представляет собой набор технологий, имеющих отношение к двигателям, трансмиссии и шасси. Краткая история. Итак, философии SkyActiv уже больше десяти лет, и первым автомобилем, который появился под этим брендингом, стала Mazda 3 BL Series, представленная в конце 2011 года. Модель была оснащена моторами и трансмиссией SkyActiv, и хотя увеличение мощности и крутящего момента 2.0-литрового SkyActiv-G было скромным, по сравнению с предыдущим 2.0-литровым MZR, автомобиль получил существенное (25,6%) улучшение топливной экономичности. Сегодня весь модельный ряд Mazda использует технологии SkyActiv. Единственным исключением является пикап BT-50, построенный на платформе Isuzu D-Max, но он имеет опосредованное отношение к марке. Тем не менее, Mazda утверждает, что раз на BT-50 последнего поколения стоят более экономичные двигатели, он тоже разделяет философию SkyActiv. Важно отметить, что продаваемые сегодня автомобили имеют тот же шильдик SkyActiv, что и модели выпущенные десять лет назад, но это вовсе не означает, что ничего не меняется и компания стоит на месте – технологии постоянно совершенствуются. Двигатели SkyActiv. Семейство двигателей SkyActiv можно рассматривать как совокупность инженерных принципов, которые охватывают самый широкий спектр безнаддувных, турбированных (бензиновых и дизельных) и гибридных силовых агрегатов. К ним относятся сравнительно высокие степени сжатия бензиновых моторов, и низкие – дизельных. Инженеры Mazda утверждают, что высокая степень сжатия улучшает тепловую эффективность бензиновых двигателей, которая приводит к большей экономии топлива, а также увеличивает крутящий момент на низких и средних оборотах. В связи с этим, атмосферные бензиновые SkyActiv-X имеют степени сжатия в диапазоне от 13,0:1 до 15,0:1, в то время как бензиновые с турбонаддувом – 10,5:1, что является высоким показателем в сравнении с аналогичными моторами других производителей. Одним из рисков применения высоких степеней сжатия является возникновение повышенной детонации двигателя, в результате чего топливо-воздушная смесь преждевременно воспламеняется и может серьёзно его повредить. Чаще всего, решением этой проблемы является ограничение по использованию только высокооктанового топлива (например, 98-го). Однако инженеры Mazda нашли альтернативу в виде выхлопной системы «4-2-1», увеличив длину выпускного коллектора и снизив вероятность того, что горячий остаточный газ, вызывающий детонацию, будет вытеснен обратно в камеру сгорания. Для дизельных двигателей используется низкая степень сжатия 14,0: 1, что по утверждению Mazda, позволяет её двигателям соответствовать строгим нормам выбросов Евро 6 (особенно в отношении закиси азота Nox), без необходимости использования AdBlue и других методов обработки выхлопных газов. Недавно технология SkyActiv добралась и до мягких гибридов, где двигатель e-SkyActiv G использует 24-вольтовую систему для повышения экономии топлива. Но всё же наиболее заметным нововведением в линейке двигателей SkyActiv стало появление SkyActiv-X, сочетающего в себе лучшие аспекты бензиновых и дизельных моторов, благодаря воспламенению от сжатия, с искровым управлением SPCCI. SPCCI соединяет в себе элементы искрового зажигания, используемого в бензиновых двигателях, с воспламенением от сжатия, используемого в дизелях. Искра используется для создания огненного шара, чтобы начать процесс сгорания. Однако фактическое догорание топливо-воздушной смеси происходит быстро и последовательно, подобно воспламенению от сжатия, а не постепенному, свойственному обычному бензиновому двигателю. Эта технология позволяет на 30% увеличить крутящий момент, по сравнению со стандартным 2.0-литровым SkyActiv G, а также превзойти по экономии дизель SkyActiv D. Трансмиссии SkyActiv. Mazda применила принципы SkyActiv и к трансмиссиям, включая как автоматические, так и механические, которые совершенствовались более ста лет. Среди них механическая коробка Mazda MX-5 широко известна как одна из лучших и почти эталонных. Поэтому создавая новую SkyActiv-MT, компания стремилась воспроизвести ощущение переключения передач МХ-5, на всех выпускаемых автомобилях. При этом, благодаря модернизации и упразднению промежуточного вала заднего хода, удалось снизить вес трансмиссии на 16%. Автоматические коробки передач давно обогнали по популярности механические. Они оснащены муфтой блокировки, которая согласовывает скорость передачи с частотой вращения двигателя, но работает она только в 50% случаев, чтобы поддерживать низкий уровень шума, вибраций и плавность переключений. Одной из самых впечатляющих разработок Mazda является автоматическая коробка SkyActiv-Drive, которая сочетает в себе лучшие элементы стандартного гидротрансформатора, вариатора и трансмиссии с двойным сцеплением. По сути, SkyActiv-Drive работает как обычная АКП, но инженеры применили в ней гаситель колебаний, а муфта блокировки может работать в 80% случаев. Создатели трансмиссии утверждают, что это позволило добиться более плавного переключения, лучшей отзывчивости (как у двойного сцепления), избавившись от проскальзываний и гула, свойственных CVT. Кузов и шасси SkyActiv. Конструкция кузова и шасси являются ключевыми факторами, влияющими на вес и безопасность автомобиля. Mazda утверждает, что в рамках философии SkyActive добилась их значительного улучшения. Общий подход здесь заключался в координации характеристик различных деталей, которые объединяются в монокок, с учётом нагрузки и жёсткости. Это означает, что прежде изогнутые части узлов заменены более жёсткими прямыми, а для создания каркаса с непрерывным соединением, используются более совершенные методы сварки и склеивания. Эти разработки позволили компании повысить безопасность, создав более совершенную структуру распределения нагрузки в нескольких направлениях, так что в случае столкновения, сила удара распределяется по нескольким зонам, а не сосредоточена в определённой части кузова. Что касается материалов, то автомобили с кузовом SkyActiv содержат большой процент современных высокопрочных сталей, что даёт преимущество в прочности и весе кузова. В то время как системы подвески и рулевого управления различаются в зависимости от модели (например, Mazda 3 использует бюджетную заднюю подвеску с торсионной балкой, а не независимую, как у CX-5 ), Mazda пересмотрела свой подход к разработке всей ходовой, а также представила новую систему рулевого управления с электроусилителем, которая обеспечивает оптимальную устойчивость на высоких скоростях и манёвренность на низких. Особый подход к динамике и управляемости. Наряду с улучшениями кузова и шасси, Mazda внедрила продвинутые технологии электронно-динамических систем, направленные на улучшение прохождения поворотов на высоких скоростях. Они известны как G-Vectoring Control и G-Vectoring Control Plus (GVC и GVC Plus). Первоначально GVC постоянно мониторил крутящий момент двигателя, рулевое управление и данные об ускорении, чтобы вносить коррективы в поведение автомобиля, обеспечивая оптимальную траекторию поворота. Последняя версия, GVC Plus, более точно управляет системой и в дополнение использует данные о работе тормозов, мгновенно внося изменения в их работу, максимально улучшая устойчивость автомобиля и его управляемость.

Леонид Голованов познакомился с будущим хэтчбеком Mazda 3 и двигателем Skyactiv-X

Леонид Голованов

Фото: компания Mazda | Леонид Голованов

Ко всему-то подлец-человек привыкает, как говаривал Достоевский устами Раскольникова. Когда шесть лет назад мотористы фирмы Mazda объявили про степень сжатия у бензинового мотора 14:1, я чуть дар речи не потерял. А теперь еду на экспериментальной «трешке» с двигателем, у которого. Неужели 18:1, как обещали мне японцы три года назад? Нет, но 15:1 тоже, согласитесь, не котенок чихнул. Однако теперь не трепещу. А еще. Чу, что за стуки — неужели детонация?

С ейчас уже очевидно, что двигатели Mazda серии Skyactiv войдут, так сказать, в анналы. Не только дизель оказался хорош — его я полюбил с первых метров той тест-поездки шесть лет назад, — но и бензиновые агрегаты Skyactiv-G. В нашем измерительном цикле ARDC любая Mazda последние годы по экономичности всегда среди лидеров. И даже при работе на российском бензине — никаких проблем.

Следующий шаг — это Skyactiv-X: перспективное семейство моторов, которое пойдет в производство в 2019 году. Неужели наконец-то удалось ­реализовать принцип Дизотто, то бишь совместить преимущества циклов Рудольфа Дизеля и Николауса Отто, — и добиться устойчивой работы на бензине по методике HCCI, Homogeneous Charge Compression Ignition («воспламенение гомогенной смеси от сжатия»)?

Ожидаемое в 2019 году семейство «четверок» Skyactiv-X — это нагнетатель с ременным приводом от коленвала, фиксированная геометрическая степень сжатия 15:1 (в отличие от турбомотора Nissan MR20 DDT/Infiniti 2.0 VC-T, где она механически изменяется в диапазоне от 8:1 до 14:1), два фазовращателя, непосредственный впрыск бензина и датчики давления в каждом цилиндре

Увы, нет: японцы стараются, однако пока не выходит каменный цветок. Поэтому Skyactiv-X — это бензиновый двигатель с обычным искровым зажиганием, но с увеличенной до 15:1 геометрической степенью сжатия. Да еще и с наддувом. Вот он, нагнетатель с ременным приводом от коленчатого вала, примостился с левой стороны блока цилиндров рядной двухлитровой «четверки». Роторный компрессор типа Roots подключается фрикционной муфтой начиная со средних оборотов и развивает всего полбара избыточного давления — чтобы всегда снабжать двигатель воздухом в количестве, достаточном для получения сверхобедненной горючей смеси. И для той же цели бензин впрыскивается в камеру сгорания несколькими маленькими порциями под колоссальным давлением — 1000 бар, как у дизелей!

Вы когда-нибудь видели такое? На одной и той же головке блока смонтированы и «дизельные» форсунки, и индивидуальные катушки зажигания!

Сперва, на такте впуска, управляющая электроника дважды распыляет в цилиндре совсем небольшие порции топлива — но его так мало, что поджечь получившуюся смесь невозможно никак. А потом, уже в самом конце такта сжатия, в камеру сгорания поступает еще один заряд бензина. Искра! К этому моменту вокруг электродов свечи из-за тщательно рассчитанных завихрений как раз образуется смесь чуть побогаче. Она возгорается — и этот огненный шарик становится запальным зарядом. Своего рода дополнительным «поршнем», который увеличивает давление в цилиндре до уровня, при котором сверхобедненная смесь, уже сильно сжатая и нагретая, самовоспламеняется одновременно по всему объему камеры сгорания.

• Цикл Отто: воспламенение от искры между электродами свечи зажигания
• Мечта мотористов, цикл HCCI, он же Дизотто, — самовоспламенение смеси от сжатия без участия свечи
• Цикл Mazda SPCCI: воспламенение от сжатия с помощью запального заряда вокруг электродов свечи зажигания

Этот цикл инженеры компании Mazda окрестили аббревиатурой SPCCI, Spark Plug Controlled Compression Ignition («воспламенение от сжатия, управляемое искровым зажиганием»). Между прочим, фактически японцы вернулись к циклу Миллера. Помнит кто-нибудь седаны Mazda ­­Millenia/Eunos 800/Xedos 9 середины ­1990-х годов с V-образными «шестерками» KJ-ZEM? Это был первый и в то время единственный в мире мотор с лейблом Miller cycle — с помощью винтового приводного компрессора типа Lysholm и игры фазами газораспределения инженеры с рабочего объема 2,3 л снимали 210 л.с. и 280 Нм, добиваясь при этом неплохой экономичности. Плюс полноуправляемое шасси. Да, были времена.

Шведский инженер Йонас Хессельман (1877—1957), проработав 17 лет в фирме AB Diesel Engines, в 1917 году открыл собственный завод и в ­1925-м запатентовал гибридный рабочий процесс: его двигатели, впервые в мире совмещая высокую по тем временам (более 6,7:1) степень сжатия, непосредственный впрыск и искровое зажигание, могли работать на нефти, керосине и дизтопливе

А нынешний Skyactiv-X по циклу SPCCI — это Miller cycle следующего уровня, выйти на который удалось благодаря современным технологиям. Компьютерное моделирование рабочих процессов, топливная аппаратура по образу и подобию дизельной, датчики давления в каждом цилиндре, фазовращатели на впуске и выпуске, чтобы гибко играть продолжительностью каждого такта. Стоп. А где же хитро изогнутый выпускной коллектор, настроенный по принципу «4-2-1», — ведь нынешние «скайактивные» бензиновые атмосферники его имеют? А Skyaсtiv-X — уже нет. Потому что с ним дороже, а главная задача японцев — создать максимально дешевый в производстве двигатель внутреннего сгорания, позволяющий снизить расход топлива и пресловутые выбросы СО ₂ . В идеале — процентов на тридцать.

Несколько хэтчбеков и седанов Mazda 3, оклеенных черной матовой пленкой, — это «мулы»: и структура кузова, и шасси, и силовые агрегаты у них как у машин будущего поколения. Выруливаю из аккуратного дворика франкфуртского НТЦ Mazda на ­Хирошимаштрассе, вежливо пропускаю встречных, трогаюсь. Но недодаю газа — и мотор глохнет. Жестко! С гулким, пугающим ударом, как бывало на машинах с ранними фольксвагеновскими дизелями TDI и «механикой».

Судя по этому «мулу», грядущая через пару лет новая Mazda 3 будет однозначно ­тише предшественницы — и, конечно, экономичнее

Странное впечатление на ходу производит этот Skyactiv-X — словно под капотом действительно помесь турбодизеля с обычным бензиновым мотором. Тяга бодренькая, отклики на нажатие педали быстрые, однако на сброс — заметное запаздывание. Крутится двигатель за 6000 об/мин, но на верхах слишком рано проявляется характерная дизельная высокооборотная вялость. По ощущениям мощность около 160 сил, хотя инженеры обещают 190 л.с. и 230 Нм. Голос приглушен, но вряд ли приятен на слух. И никаких необычных ноток — ни постанывания, знакомого по компрессорным мерседесовским моторам, ни уж тем более дизельного перестука.

Хотя. Может, показалось?

Полный газ на второй передаче с низов — ага, вот он, характерный треск. Не звонкий, как у карбюраторных моторов при слишком раннем зажигании, а приглушенный. Но это однозначно она, детонация!

— Ликвидируем, — пообещали инженеры. — В цикле SPСCI грань между детонацией, то есть неконтролируемым взрывом, и требуемым самовоспламенением очень тонкая. Обязательно ее нащупаем во всех режимах. А вы обратили внимание на внешние скоростные характеристики?

На кривых крутящего момента не размечены оси ординат, но очевидно, что Skyactiv-X тяговитее предшественников хотя бы благодаря мехнаддуву. Причем если моторы нынешнего (Skyactiv-G) и предыдущего (MZR) поколений при работе на менее высокооктановом бензине теряют тягу во всем диапазоне оборотов, то в цикле SPCCI на низах, то есть до 3000 об/мин, все наоборот!

Ух ты! Кривая момента до ­­2500 ­об/­мин при работе на бензине с октановым числом 91 у SPCCI-мотора нарастает круче, чем на 95-м! В этом Skyactiv-X схож с многотопливными двигателями, известными с начала ­20-х годов прошлого века. Всеядные моторы Хессельмана с камерой сгорания в поршне, форсунками непосредственного впрыска и искровым зажиганием, способные работать и на солярке, и на бензине, задолго до войны выпускали в Швеции Volvo и Scania-Vabis. А на рубеже 50-х и 60-х немецкая фирма MAN на основе собственного процесса с пле ночным смесеобразованием запустила в производство многотопливные дизели FM-серии: понизив степень сжатия с 17:1 до 14:1 и добавив искровое зажигание, инженеры заставили тяжелые моторы работать даже на высокооктановом бензине.

Новый сертификационный цикл WLTC хоть и реалистичнее предыдущего NEDC, но жизнь по-прежнему жестче: в обычных условиях моторы крутят сильнее, чем на стендах при замере паспортного расхода топлива. И именно в «реальной» зоне оборотов и нагрузок эффективны двигатели Skyactiv-X — в отличие от даунсайзинговых турбомоторчиков

Все это было, было, было. Просто целеполагание теперь иное. В случае с многотопливными дизелями важна была возможность заправиться любым топливом, которое можно найти прежде всего в боевых условиях. А теперь — пресловутая экология. Надо же спасать планету, как известно всем, кроме меня.

Судя по вывешенным после журналистских заездов результатам, прототипы Skyactiv-X с моторами SPCCI были экономичнее обычных «трешек» с двигателями Skyactiv-G на 10—14% — то есть расходовали 6,7 л/100 км вместо 7,8 л/100 км. Результат? Бесспорно. Ведь такие машины по экологичности вплотную приблизятся и к дизельным, и к гибридам — будучи проще и дешевле. Но вот утверждение японцев, что SPCCI еще и доставляет больше удовольствия от вождения. С «механикой» — точно нет. Прототип с «автоматом» вести было проще: как минимум исчезали опасность заглохнуть с жестким ударом при неаккуратном трогании и необходимость тщательнее следить за тахометром при активной раскрутке. Но насчет преимуществ. Ох, не уверен.

Хотя нынешние бензиновые моторы Skyactiv-G шесть лет назад мне тоже не особо глянулись. Так что будем надеяться на то, что Mazda всегда доводит свои двигатели до совершенства.

Кузов грядущей «трешки» будет жестче для лучшей управляемости, а силовая структура передка рассчитана выдерживать в том числе и модные нынче фронтальные удары с малым перекрытием

Уж не говоря про шасси. И мне, и коллегам понравилась новая Mazda ­CX-5 — по-прежнему живая и приятная в управлении, но не по-маздовски плавная и тихая. Машины следующего поколения — прежде всего грядущая Mazda 3 — будут такими же. Японцы сосредоточились не только на повышении жесткости кузова, в котором теперь особо усиливают выделенные поперечные кольцевые структуры, но и на нативном, так сказать, шумопоглощении. Посмотрите, как светится улыбкой новый шеф департамента разработки автомобилей Хироюки Мацумото, когда демонстрирует мне упругие вставки в кузове новой «трешки»! Наверное, это потому, что он начинал руководящую работу в 2002 году начальником отдела NVH, то есть шумов и вибраций. А уж потом, четыре года спустя, стал главным шассистом. И вот теперь радуется как ребенок, объясняя, как почти невесомые кусочки резины между кузовными панелями гасят зуд не хуже тяжелых слоеных ковров, переводя энергию колебаний в нагрев.

Но это и настораживает. Прототипы Skyactiv-X управлялись неплохо, однако «в нуле» руль был немного размыт. И когда я спросил про кастор, то есть продольный угол наклона оси поворота переднего колеса, Мацумото-сан подтвердил мои догадки:

— Да, я принял решение уменьшить кастор с нынешних семи градусов до пяти. Почему? Потому что чрезмерный завал оси делает реакции машины при больших углах поворота руля неестественными.

Да неужели? А вот нам так не кажется. Не принесет ли Mazda прежний драйв в жертву иным ценностям?

Надеюсь, что нет: в конце концов, Хироюки Мацумото работает в компании с 1985 года и куда лучше меня знает приоритеты бренда. Так что молчу-молчу. И жду 2019 года.

Технологии Mazda SkyActiv: Выше только небо

SkyActiv – новая концепция Mazda, затрагивающая двигатели, трансмиссии, шасси и кузов. Концепция, которая стремится совместить динамичное эмоциональное вождение и экономичность, оставив при этом доступность для массового потребителя.

Технологии Mazda SkyActiv: Выше только небо

Mazda затянула с появлением собственного компактного кроссовера – конкуренты уже выпустили по второму-третьему поколению в этом сегменте. Японцы долго отмалчивались в ответ на прямые вопросы о потенциальном СХ-5. И не случайно: СХ-5 будет не просто новой моделью, но отправным пунктом новых технологий Mazda под названием SkyActiv. Это новая концепция Mazda, затрагивающая двигатели, трансмиссии, шасси и кузов. Концепция, которая стремится совместить динамичное эмоциональное вождение и экономичность, оставив при этом доступность для массового потребителя. Как это будет работать и продаваться, Mazda рассказала на техническом семинаре.

Место встречи – Большой Московский планетарий, открывшийся после 17-летней реконструкции. Само собой, место выбрано со смыслом: слоган SkyActiv – «Выше только небо» (по-английски звучит более осторожно: Sky is the limit).

Двигаться дальше необходимо. Но если большинство компаний склоняются в сторону гибридных технологий или электромобилей, которые до сих пор вызывают сомнения в своей жизненной приспособленности (затраты на производство, развитие инфраструктуры, стоимость для конечного потребителя и т.д.), маленькая, но гордая компания Mazda решила пойти по собственному пути и занялась классическими ДВС.

Расход топлива и выбросы СО2 – вот основные причины бессонницы современных автомобильных инженеров. И «маздовских» далеко не в последнюю очередь: не секрет, что ряд моделей Mazda, особенно с «автоматом», отличаются неэкономичным аппетитом.

У среднестатистического двигателя внутреннего сгорания коэффициент полезного действия составляет 35%. Потери имеют по большей части тепловую природу и зависят от системы выпуска, охлаждения, корпусных элементов двигателя и коробок передач. На эффективность работы влияет состав рабочей смеси, длительность горения, фазы газораспределения, потери на всасывание, потери на механическое трение и степень сжатия. Именно на этих шести параметрах сконцентрировались инженеры Mazda в стремлении к идеальному двигателю.

Основной параметр – степень сжатия. Степень сжатия у бензиновых двигателей составляет от 9,0 до 11,0, у автомобилей Mazda в среднем – 11,0. У спортивных автомобилей степень сжатия достигает 12,5. Очевидно, с повышением степени сжатия повышается термодинамический КПД, но это может привести к ненормальному сгоранию (детонации) и, как следствие, уменьшению крутящего момента. Для подавления детонации используется более богатая рабочая смесь и более позднее зажигание, но это приводит к ухудшению топливной экономичности и снижению крутящего момента.

Бензиновый двигатель SkyActiv-G

У бензинового двигателя SkyActiv-G степень сжатия составляет 14,0:1. Чтобы избежать детонации, инженеры Mazda разработали специальный выпускной коллектор со схемой 4-2-1 – выхлоп проходит по длинным приемным трубам и охлаждается лучше, что предотвращает возврат отработавших газов в камеру сгорания, а это приводит к снижению давления и подавлению детонации.

В днищах поршней SkyActiv-G предусмотрены выемки, которые позволяют развиваться начавшемуся сгоранию без преград. Новые топливные форсунки со множеством распылителей более качественно распределяют рабочую смесь. Система последовательного управления фазами газораспределения впуска и выпуска S-VT позволила снизить потери на всасывание. Потери на трение снизились на 30%. Облегчили двигатель – на 10%.

В результате этих модификаций крутящий момент нового бензинового двигателя по сравнению с 2,0-литровым мотором MZR с прямым впрыском увеличился на 15%, топливная экономичность – также на 15%, мощность составляет 155 л.с. Выбросы СО2 сократились на 15%. При этом автомобиль способен без проблем потреблять Аи-95.

Дизельный двигатель SkyActiv-D

У обычных дизелей высокая степень сжатия приводит к воспламенению еще до образования идеальной топливовоздушной смеси, сгорание происходит неравномерно, образуется сажа (если мало кислорода) или окись азота (если много). Однако низкая степень сжатия в дизельном моторе может привести к нестабильному сгоранию и пропускам воспламенения во время прогрева (при холодном пуске).

Инженерам Mazda удалось понизить степень сжатия 2,2-литрового дизеля MZR с 16,0:1 до 14,0:1 – самая низкая степень сжатия у дизельного мотора. В результате температура и давление в конце такта сжатия снижаются, сгорание происходит медленнее, за счет чего происходит лучшее смешение топлива и воздуха, максимальное давление в камере сгорания – на 20% ниже, чем у современных аналогов. Снизились потери на трение, поэтому появилась возможность использовать алюминий, что привело к сокращению массы мотора.

Чтобы избежать пропусков зажигания при холодном пуске, установили керамические свечи накаливания и многоточечные пьезоэлектрические форсунки, новую систему изменения степени открытия клапанов. Часть отработавших газов отправляется в соседние цилиндры.

В результате расход топлива удалось снизить на 20%, увеличился крутящий момент – при мощности в 175 л.с. он составляет 420 Н·м при 2000 об/мин. За счет установки двуступенчатого турбонаддува удалось минимизировать турбояму.

По поводу перспектив дизеля на российском рынке пока точно ничего не известно. Ни для кого не секрет, что дизельные модели многие компании в России продавать отказываются, мотивируя это низким качеством топлива. Однако, как сообщил Андрей Глазков, директор по маркетингу Mazda Motor Rus, в декабре в РФ все же привезут на испытания автомобиль с дизелем SkyActiv-D.

Что касается разработок в области гибридных технологий, то Mazda их вовсе не отвергает. Совместить электромотор с ДВС не проблема, а если обычный двигатель будет эффективнее и экономичнее, то и КПД гибридной установки тоже будет выше.

И дизельный, и бензиновый двигатели SkyActiv соответствуют экологическому стандарту Евро-6.

Трансмиссии

Автоматическая трансмиссия SkyActiv-Drive

«Самая лучшая трансмиссия – та, которой нет, как у троллейбуса» – с такой шутки начался рассказ о новых «автоматах» Mazda SkyActiv.

Идеальная автоматическая трансмиссия должна обеспечивать плавное переключение передач, мощное и ровное ускорение, быстрый отклик на педаль акселератора и, конечно, топливную экономичность.

Сегодня существуют три основных типа «автоматов»: роботизированная КПП с двумя сцеплениями, бесступенчатый вариатор CVT и традиционный «автомат» с гидротрансформатором. Японцы и здесь решили пойти по собственному пути.

За основу взяли шестиступенчатый «автомат»: гидротрансформатор с широчайшим диапазоном блокировки для всех шести ступеней. Если в обычной автоматической трансмиссии гидротрансформатор заблокирован 64% времени, то в SkyActiv-Drive – 89%. Обычно увеличение диапазона блокировки гидротрансформатора приводит к ухудшению показателей шума, вибраций и плавности работы. SkyActiv-Drive использует гидротрансформатор только в зоне очень малых оборотов, его размеры были уменьшены, а на освободившееся место установили более крупный демпфер и многодисковую муфту блокировки с поршневым приводом.

Расход топлива удалось снизить на 4-7%. «Автомат» SkyActiv-Drive будет предлагаться как с бензиновыми, так и с дизельными двигателями.

Механическая трансмиссия SkyActiv-MT

За образец идеальной механической трансмиссии Mazda принимает коробку родстера MX-5. И не поспоришь: работать с ней – сплошное удовольствие. Первое – сократили до 45 мм ходы рычага КПП, уменьшили сопротивление движению рычага – передачи включаются четко и эмоционально. Основные отличия конструкции – укороченный промежуточный вал и отсутствие отдельной оси для шестерни передачи заднего хода; вес снизился на 7-16% (в зависимости от двигателя).

SkyActiv-Body и SkyActiv-Chassis: кузов и шасси

Основная задача при работе над кузовом и шасси – снижение веса. Более легкий автомобиль при тех же технических составляющих обладает лучшей разгонной и тормозной динамикой и большей маневренностью и, само собой, лучшей топливной экономичностью.

Позволить себе использовать для облегчения конструкции дорогостоящие алюминий и углепластик Mazda не могла – это бы отразилось на потребительской стоимости машин.

Конструкция кузова SkyActiv-Body состоит практически из одних прямых элементов, переходящих один в другой. Новые поперечные элементы подрамников повышают жесткость кузова. На жесткость кузова также играет увеличение числа сварочных точек. Брусья крыши соединяются при помощи клея, так что узел подается как единый компонент. Доля высокопрочных сталей выросла с 40% до 60%.

Что касается шасси, то тут Mazda снова пытается добиться идеала и минимизировать конфликт интересов: совместить отличную управляемость, азартное вождение, устойчивость и высокий уровень ездового комфорта. В настоящее время модели Mazda жертвуют комфортом в пользу управляемости.

SkyActiv-Chassis получило новое рулевое управление с электроусилителем, иную геометрию элементов задней подвески; увеличены степень демпфирования амортизаторов и жесткость верхних опор.

В результате доработок кузов удалось облегчить на 8%, шасси – на 14%.

Начало – Mazda CX-5

Все технологии SkyActiv серийно впервые будут применены в компактном кроссовере СХ-5. Автомобиль будет представлен на автошоу во Франкфурте, а европейские продажи начнутся именно с России – уже в начале 2012 года. К нам привезут автомобили с 2,0-литровым бензиновым мотором, агрегированным с «механикой» или «автоматом» и передним приводом, и с 2,0-литровым бензиновым мотором с «автоматом» и полным приводом. Насчет дизелей, напоминаем, пока ничего не решено, в декабре привезут испытательный образец. Стоимость автомобиля пока не сообщается, но, как отметил Андрей Глазков, цена СХ-5 будет на уровне конкурентов – VW Tiguan, Toyota RAV4 и других кроссоверов.

Светлана Алеева