Технология skyactive и как это работает!
В основе конструкции всех автомобилей Mazda всегда применялась коцепция – драйва, упоение скоростью, то ни с чем несравнимое чувство наслаждения дорогой, послушный любому намерению водителя. Zoom-Zoom, как говорят производители, которые могут подарить лишь высокие технологии производства, Стремясь сделать это чувство еще более сильным, создатели Mazda совершили прорыв в автомобилестроении, имя которому – технологии SKYACTIV.
Создавая SKYACTIV, инженеры компании совместили несовместимое: кардинально улучшили эксплуатационные качества автомобиля, добились экономии топлива, уменьшили количество вредных веществ в выхлопных газах и одновременно с этим повысили безопасность автомобиля, скоростные характеристики и управляемость, которые характерны для Mazda.
Технологии SKYACTIV представлены в полностью новом поколении моделей Mazda: Mazda CX-5 и в новой Mazda6 — с новыми двигателями, коробками перемены передач, кузовом и шасси.
Бензиновый двигатель SKYACTIV-G.
Пытаясь сделать экологически чистые автомобили общедоступными, Mazda сконцентрировались на оптимизации системы внутреннего сгорания. Инженеры компании лучшим способом реализации этого видят оптимизацию процессов внутри двигателей для уменьшения расхода топлива.
Бензиновый двигатель SKYACTIV-G – результат уникального инженерного подхода Mazda. Тщательно анализируя и переосмысляя общие принципы термодинамики, инженерам компании удалось разработать двигатель для серийного производства со степенью сжатия 14:01. Для бензинового мотора это невероятно высокий показатель (у суперкаров и болидов Формулы-1 степень сжатия редко превышает 12:1). Поэтому аналогичные технологии применялись только у гоночных автомобилей, не предназначенных для повседневного использования.
В случае с бензиновым мотором высокая степень сжатия позволила с одной стороны значительно улучшить его эффективность – он стал на 15 процентов экономичнее и при этом более тяговитым, а с другой – помогла вписаться в жесточайшие нормы «Евро-6». Правда, для того чтобы заставить двигатель с такой степенью сжатия работать на обычном 95-м бензине и избежать детонации, японским инженерам пришлось проявить удивительную смекалку. Были разработаны новые поршни с «зеркалом» сложной формы, улучшающим процесс сгорания смеси, в газораспределительном механизме на впуске и выпуске появились фазовращатели с электроприводом, изменились форсунки непосредственного впрыска, а выпускной коллектор получил «гоночную» схему 4-2-1, помогающую избежать нежелательной циркуляции горячих выхлопных газов между цилиндрами.
Результат всех этих инноваций — существенное 15%-ое увеличение крутящего момента и 15%-ая экономия топлива.
Для повышения эффективности работы двигателя также необходимо уменьшить «насосные потери», которые происходят при более низких нагрузках на двигатель, когда во время такта впуска поршень всасывает воздух при движении вниз. Количество воздуха внутри цилиндра находится под контролем дросселя, расположенного на входе во впускной коллектор. При более низких нагрузках на двигатель необходимо меньшее количество воздуха. Дроссельная заслонка почти закрыта, в результате чего давление внутри впускного коллектора и цилиндра ниже, чем атмосферное давление. В результате поршень должен преодолеть сильный вакуум. Это и есть насосные потери, которые негативно сказываются на эффективности работы двигателя.
Недостаток здесь — дестабилизация сгорания. Впускные клапаны остаются открытыми даже тогда, когда начинается такт сжатия, давление внутри цилиндра уменьшается, что усложняет воспламенение воздушно-топливной смеси. В SKYACTIV-G с успехом решили эту проблему благодаря степени сжатия 14:01. С высокой степенью сжатия увеличивается давление и температура в камере сгорания, поэтому процесс сгорания остается стабильным, даже не смотря на снижение насосных потерь, а двигатель более экономичным.
Пытаясь усилить чувство слияния водителя с автомобилем, разработчики уменьшили время его отклика за счет уменьшения размера и веса компонентов. Полный проект реконструкции двигателя предоставляет новые возможности облегчения его деталей. Поршни стали легче на 20%, шатуны — на 15%, на 30% снизилось внутреннее трение деталей двигателя. Новый SKYACTIV-G быстрее адаптируется к изменению нагрузок и расходует меньше энергии в процессе работы.
В Японии на конференции автомобильных исследователей и журналистов SKYACTIV-G уже признан технологией года.
Автоматическая коробка передач SKYACTIVE-DRIVE.
Оптимизируя автоматическую коробку передач Mazda сосредоточились на следующем:
Улучшение экономии топлива
прямой отклик педали газа
плавное переключение передач
удобное ускорение.
Новая автоматическая коробка SKYACTIV-Drive — воплощение этих стремлений. Она переключается быстро и плавно, динамически реагирует на изменения нагрузки на двигатель на низких скоростях и тем самым позволяет расходовать меньше топлива. Сердце SKYACTIV-Drive — это 6-ступенчатый гидротрансформатор с полным спектром блокировки сцепления для всех шести передач. Блокировка сцепления была повышена с 64% на текущей 5-ступенчатой автоматической коробке до 89% на новой SKYACTIV-Drive.
Все эти изменения сделали вроде бы обычный «автомат» более отзывчивым и более похожим на обычную «механику» по ощущениям от езды. А еще – более экономичным: расход топлива снизился на 4-7 процентов, в зависимости от режима езды.
Механическая коробка передач SKYACTIV-MT.
В Mazda полностью модернизировали механическую коробку передач. Удивительно легкая и компактная, со значительно уменьшенным коэффициентом внутреннего сопротивления (трения), она делает свой вклад в экономичное использование ресурсов.
Разработчики воссоздали ту послушность, точность и захватывающее ощущение управления, что чувствовались в родстере MX-5. Рукоятка рычага переключения передач имеет только 45 мм (против 50 мм) хода от нейтрального до положения передачи. Новая трансмиссия по характеру переключения передач напоминает MX-5: переключение передач чувствуется очень четко и требует минимальных усилий. Проще говоря, SKYACTIV-MT – воплощение идеи Zoom-Zoom, драйв в его чистом виде.
SKYACTIV-Body и SKYACTIV-Chassis.
Особое внимание разработчики Mazda уделили весу автомобиля. В конце концов, более легкие транспортные средства более эффективны и ими легче управлять.
В SKYACTIV-Body и SKYACTIV-Chassis Mazda применяет свой уникальный подход к созданию легких конструкций. Этот процесс состоит из трех элементов: оптимизация структуры корпуса и дизайна, внедрение новых процессов производства и замена материалов для создания более легких, мощных и безопасных транспортных средств.
Результаты говорят сами за себя: новый SKYACTIV-Body весит на 8% меньше, чем его предшественник, в то время SKYACTIV-Chassis на 14% легче.
Цели, поставленные компанией при создании SKYACTIV-Body, порой противоречат друг другу. Чтобы согласовать их, инженеры были вынуждены вернуться к чертежной доске. Результат: корпус нового поколения автомобилей Mazda устанавливает новые стандарты в области облегченных конструкций.
Чтобы эффективно распределять нагрузку, легкий, но прочный корпус SKYACTIV-Body требует столько прямых участков, сколько это возможно. Так же необходима была оптимизация распределения нагрузок по всей структуре.
Один из принципов Mazda — постоянное совершенствование пассивной безопасности автомобилей. Поэтому компания разработала уникальный мульти-разгрузочный путь структуры SKYACTIV-Body.
Mazda значительно увеличили использование высокопрочных сталей в корпусе SKYACTIV. Их доля выросла с 40% до 60%. Таким образом, удалось уменьшить вес кузова автомобиля при одновременном повышении прочности.
Как и в случае других SKYACTIV технологий, разработчики шасси также сталкивались с противоречивыми целями: достичь чувства «единства» между автомобилем и водителем, обеспечить устойчивость на высоких скоростях и повысить комфорт во время езды.
Первой задачей было обеспечение устойчивости на высоких скоростях и повышение управляемости на низких и средних скоростях.
Поэтому Mazda разработала новую электрическую систему рулевого управления, которая усиливает ощущение драйва, обеспечивая немедленное реагирование даже на очень малой скорости. Но такая маневренность может сделать автомобиль слишком чутким для высоких скоростей. Здесь инженеры пересмотрели геометрию задней подвески. Ее оптимизировали так, что сцепление с дорожным покрытием задних колес увеличилось, уменьшилось рыскание. Для улучшения движения на малых скоростях был оптимизирован усилитель руля. Так водитель получает максимум управляемости автомобиля в любых условиях.
Как своеобразный «интерфейс» между платформой и колесами, подвеска имеет важное значение для управления автомобилем. Расположение и строение подвески определяет точность, с которой автомобиль отвечает поворотам руля. Она также влияет на комфорт при езде. Таким образом, второй большой проблемой для разработчиков Mazda была оптимизация ее конструкции.
Прежде всего, в целях повышения эффективности работы амортизаторов, их крепления были установлены в положение, дающее больший ход рычагу. Жесткость верхнего резинового крепления была усилена, уменьшая воздействие сил торможения на уровень комфорта.
SKYACTIV-Chassis весит на 14% меньше, чем текущая версия. Тем не менее, как и в случае со структурой кузова, обладает еще большей жесткостью.
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.
Что такое Skyactiv Technology?
Воскресенье, 14 августа 2016
При создании системы SkyActiv инженеры японского концерна Mazda прежде всего хотели уменьшить потребление топлива и выбросы вредных веществ в окружающую среду. Эти два желания продиктованы современными стандартами и модой моторостроения. Но компания Мазда не была бы Маздой, если бы вместе с вышеописанными задачами она не старалась сделать свои автомобили хорошо управляемыми, динамичными и безопасными. Технология СкайАктив это комплекс инноваций, который коснулся двигателей, трансмиссий, кузовов и шасси. Первым автомобилей компании Мазда с новой технологией СкайАктив был Mazda CX-5, вторым Mazda 6 третьего поколения.
Бензиновый мотор SKYACTIV-G.
Бензиновый двигатель SKYACTIV-G – результат кропотливой работы инженеров Mazda. Внимательно проанализировав основополагающие законы термодинамики, инженеры компании Мазда явили миру абсолютно революционный серийный мотор с значением степени сжатия в 14:1. Подобные значения до этого времени были свойственны только спорт-карам. Высокая степень сжатия позволила уменьшить расход топлива на 15%, но при этом сделать двигатель более тяговитым — крутящий момент увеличился на те же 15%. При всем этом новый двигатель вписался в жесткие экологические нормы Евро6. Для того, чтобы силовая установка без детонаций работала на бензине с октановым числом 95, японские инженеры разработали абсолютно новые поршни, которые позволили увеличить эффективность процесса сгорания топливной смеси. Газораспределительный механизм обзавелся фазовращателями с электроприводами, выпускной коллектор получил новую для Мазды схему вывода отработанных газов 4-2-1, которая позволяет избегать излишних циркуляций газов между цилиндрами двигателя и, тем самым, снизить давление в камере сгорания.
Длину каналов выпускного коллектора очень точно рассчитывали, т.к. короткие каналы приводили бы к тому, что отработавшие газы могли успеть проникнуть в камеру сгорания соседнего цилиндра до момента закрытия клапана, а слишком длинные каналы приводили бы к тому, что катализатор дольше будет прогреваться до показателей рабочей температуры. Так же были разработаны абсолютно новые топливные форсунки, которые, имея в своей конструкции многоточечные распылители, дают возможность очень равномерно распылять топливо по всей поверхности камеры сгорания.
Для увеличения эффективности работы мотора также необходимо было свести к минимуму «насосные потери», которые наблюдаются при более низких нагрузках на мотор, когда во время такта впуска — поршни всасывают воздух при движении вниз. Количество воздуха внутри цилиндров находится под контролем дросселя, который находится на входе впускного коллектора. Когда мотор работает при низких нагрузках, то соответственно и количество воздуха должно быть меньшим. Дроссельная заслонка практически закрыта и это приводит к тому, что давление во впускном коллекторе и цилиндрах ниже, чем атмосферное. В результате этого процесса — поршни преодолевают сильный вакуум, т.е. так называемые «насосные потери», которые естественно сказываются на уровне эффективности работы ДВС. Отрицательный момент тут один — плохое сгорания. Получается так, что впускные клапаны остаются в открытом положении даже в момент начала такта сжатия, что неизбежно ведет к уменьшению давления в цилиндрах и тем самым воспламенение топливно-воздушной смеси затруднено. Но инженеры компании Мазда не зря увеличили степень сжатия, ведь это позволило достигнуть необходимых показателей температуры и давления в камере сгорания и, тем самым, несмотря на «насосные потери», процесс сгорания остается эффективным и стабильным.
Технология SkyActiv подразумевает и снижение веса силовой установки. Японцам удалось снизить вес поршней на 20 процентов, шатуны на 30 процентов. Коэффициент трения снизился на 38 процентов. Система охлаждения была оснащена помпой с крыльчаткой, которая сделана из маловесомого композитного материала.
Дизельный мотор SKYACTIV-D.
Дизельная установка работает с такой же степенью сжатия, как и бензиновая 14:1. Это так же вызывает удивление, т.к. дизельные моторы в своей общей массе имеют степень сжатия в диапазоне от 16 до 18. Если степень сжатия у дизельного двигателя меньше, то ниже температура и давление в камерах сгорания при конечном такте сжатия. А это, в свою очередь, означает, что сгорание идет замедленно, что дает возможность впрыскивать топливо еще при подходе к верхней мертвой точке, а не как у дизелей с высокой степенью сжатия, когда поршень уже движется вниз. При такой ситуации топливо намного лучше взаимодействует с воздухом и сгорание идет лучше. При этом в выхлоп попадает газ с минимальным содержанием окислов азота и сажи. Несмотря на то, что дизельная Мазда с двигателем SkyActiv-D не имеет в своем оснащении дорогостоящего нейтрализатора частиц азота, силовая установка прекрасно вписывается в экологические нормы Евро 6. Необходимо добавить, что степень расширения на этом двигателе выше обычных показателей и как результат расход соляры уменьшился на 20 процентов.
Из-за того, что степень сжатия низкая, то известно — это может сказаться на работе мотора при низких температурах. В этой ситуации японские инженеры укомплектовали силовую установку керамическими свечами накаливания и системой VVL(Variable Valve Lift), которая предотвращает пропуски зажигания благодаря клапану с изменяемой высотой подъема для выпускных клапанов. Известно, что одного цикла сгорания вполне достаточно для повышения температуры выхлопных газов. Поэтому, опираясь на этот факт, в двигателе SkyActiv-D, благодаря системе VVL, выпускные клапана во время такта впуска немного приоткрываются и благодаря этому горячие выхлопные газы могут вернуться обратно в цилиндры и увеличить температуру впускного воздуха. Этот процесс позволяет повысить компрессионную температуру и избавить двигатель от пропусков воспламенения в процессе прогрева двигателя.
АКПП SKYACTIV-DRIVE.
Генерация высокотехнологичных автоматических трансмиссий SkyActiv-Drive, обеспечивает прекрасную эффективность в передаче крутящего момента за счет широкого диапазона применения блокировки гидротрансформатора. Эта коробка дает плавные и быстрые переключения. Быстро реагирует на изменения нагрузок на ДВС на небольших оборотах, благодаря чему дает возможность минимально потреблять топливо. Расход топливо с этой АКПП уменьшился до 7 процентов. Главным действующим лицом коробок СкайАктив-Драйв — это гидротрасформатор с 6-ю ступенями и полным спектром блокировки сцепления для всех 6-ти передач. Блокировка сцепления была повышена до 89 процентов.
МКПП SKYACTIV-MT.
SkyActiv-MT это абсолютно новая МКПП от компании Мазда. Еее сделали легче и компактней. Коэффициент внутреннего трения деталей МКПП стал значительно ниже, что дает автомобилю хорошую экономию топлива. Особенностями данной МКПП можно назвать: короткий ход и легкое включение передач, что придает спортивную изюминку при управлении автомобилем.
Кузов SKYACTIV-Body и шасси SKYACTIV-Chassis.
Новое поколение кузова SkyActiv-Body весит на 8 процентов меньше, чем предыдущее. Так же в свой актив новый кузов может добавить высокопрочность и высокую жесткость на кручение. Все это стало возможным благодаря использованию высокопрочных сталей — их доля увеличилась с 40 до 60 процентов.
Шасси SkyActiv-Chassis получило облегчение по весу в 14 процентов. Инженерами Мазда была разработана электро-система рулевого управления, которая позволили получать чувство удовольствия от вождения на любых скоростях. Крепления передних стоек амортизаторов были установлены таким образом, чтобы давать больший рабочий ход рычагу. Среднескоростная маневренность и высокоскоростная стабильность повышают качество езды на любых скоростях, что достигнуто за счет пересмотра функционального расположения всех элементов подвески и рулевого управления.
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