Скайактив

Mazda CX-5 2.5 Pure White Chip* ›
Бортжурнал ›
Технология skyactive и как это работает!

Технологии SKYACTIV: 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.

Mazda CX-5 2.2 420Nm 💪 ›
Logbook ›
Технологии SKYACTIV-D (особенности технологии дизельной версии)

С незапамятных времен дизель и бензиновый мотор честно конкурируют между собой, в борьбе невольно перенимая друг у друга характерные признаки. Теперь наконец-то они сравнялись… по степени сжатия. У дизеля Skyactiv-D эта геометрическая величина равна 14:1, как и у бензинового двигателя Skyactiv-G. Еще один рекорд, на сей раз среди серийных дизелей, — у большинства моторов она колеблется от 16 до 18.

Обычно нормальной степенью сжатия в турбодизелях считается 16–18:1. Маздовцы уменьшили этот показатель до 14:1, как у бензиновой модификации CX-5, и дополнительно облегчили вес агрегата (головки блока, шатунно-поршневой группы, коленвала) на 10%, что повлекло снижение механических потерь и рост предельных оборотов. Это решение позволило более эффективно использовать наддув, снизились температура и скорость сгорания топлива. Теперь давление в камере сгорания очень быстро и, что более важно, — очень точно компенсируется с помощью двух турбин. Согласно заявлению производителя, расход солярки сократился по сравнению с 2,2-литровым мотором MZR-CD на 20%. Еще один плюс более деликатной работы в два «воздуходува» — низкий выброс CO 2 (соответствует нормам Euro 6.

Пусть в арсенале всего 175 л.с., зато «момент» паровозный — 420 Н .м! Уже с первых секунд движения чувствуется, что движку под силу не только «пятерка», но и что-нибудь потяжелее. Хороший подхват начинается уже с самых низов, старшая турбина передает эстафету тяги младшей без ощутимого разрыва.

Дизельный двигатель Skyactiv-D:
1 — самая низкая степень сжатия для серийных дизелей 14:1 позволяет достичь оптимального момента воспламенения;
2 — система регулировки высоты подъема выпускных клапанов стабилизирует работу двигателя при прогреве;
3 — соответствует требованиям Euro 6 без дорогих систем нейтрализации;
4 — двухступенчатый турбонаддув улучшает гибкость на низких оборотах и добавляет мощности на высоких;
5 — на 10% легче и на 20% экономичнее предшественника, 2,2-литрового MZR-CD;
6 — керамические свечи накаливания улучшают пуск холодного двигателя;
7 — механические потери из-за пониженного до 130 кг/см² давления в камере сгорания (на 20% ниже, чем у MZR-CD), как у бензинового мотора;
8 — блок цилиндров легче на 25 кг.

Чем меньше степень сжатия у дизеля, тем ниже температура и давление в камере сгорания в конце такта сжатия. А значит, сгорание протекает медленнее, что позволяет впрыскивать топливо еще при подходе к верней мертвой точке, а не когда поршень уже идет вниз (как у дизелей с более высокой степенью сжатия). Топливо лучше перемешивается с воздухом, отчего смесь сгорает эффективнее, а в выхлопных газах содержится намного меньше сажи и окислов азота (NOx). Кроме того, выше и степень расширения (ход поршня, при котором совершается фактическая работа). Как результат — расход топлива ниже на 20%. К тому же Skyactiv-D» укладывается в нормы Euro 6 (вступят в силу лишь в 2014 году) без дорогого нейтрализатора частиц азота.

Однако нет добра без худа — дизели со столь низкой степенью сжатия плохо пускаются и неустойчиво работают при отрицательных температурах. Лекарство от этого недуга — керамические свечи накаливания и система VVL, регулирующая высоту подъема клапана. Она не редкость на бензиновом моторе, но диковинка на дизеле. Только в первом случае она определяет количество поступающего в цилиндры воздуха, а во втором заведует рециркуляцией отработавших газов. На холодном двигателе выпускной клапан в конце такта впуска не закрывается, и часть отработавших газов возвращается во впускной коллектор. На следующем впуске горячий заряд вновь поступает в камеру сгорания и подогревает ее. Таким образом, нет пропусков воспламенения, двигатель на этапе прогрева работает более стабильно.

Привод одного из пары выпускных клапанов каждого цилиндра снабжен устройством, регулирующим высоту подъема клапана. На прогретом двигателе ход клапана задают стандартные кулачки распредвала — выпуск закрывается полностью. Когда мотор холодный, высоту подъема определяет дополнительный кулачок иной формы — выпускной клапан приоткрыт, часть отработавших газов засасывается назад в камеру сгорания.

Агрегат двухступенчатого наддува состоит из малого и большого турбонагнетателей. Первый, менее инерционный на низких оборотах, мгновенно раскручивается и эффективно сглаживает турбояму, второй подключается на средних и вплоть до максимальных 5200 об/мин.

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.

Далее информация о технолигии Skyactiv и ее дизельной версии из другого источника: mazda-city.ru/index.php/s…elnyj-dvigatel-skyactiv-d

Дизельный двигатель Мазда SKYACTIV-D – это высокоэффективный дизельный двигатель с турбонаддувом, который принадлежит к следующему поколению двигателей компании Mazda. В этом двигателе реализована самая низкая в мире степень сжатия (14,0:1) для современных дизельных двигателей, устанавливаемых в автомобилях массового производства.

•Использование такой низкой степени сжатия и оптимизация всех механических частей с точки зрения механического трения и снижения веса позволили создать самый эффективный, мощный и приёмистый дизельный двигатель, который по строению не похож на общепринятые конструкции.

•Даже при более низкой степени сжатия двигатель SKYACTIV-D имеет высокую эффективность за счет увеличения эффективного коэффициента расширения.В результате, используется больше тепловой энергии, чем в обычных дизельных двигателях. Однако, снижение степени сжатия также приводит к снижению давления и температуры в цилиндрах в TDC (Top Dead Centre = верхняя мёртвая точка), что может привести к плохому запуску и нестабильному воспламенению, особенно при низких температурах.

•Для преодоления проблем с запуском и обеспечения стабильного воспламенения было принято несколько мер. Они были направлены, с одной стороны, на создание легко воспламеняющейся топливовоздушной смеси, а с другой стороны – на получение дополнительного тепла в камере сгорания.

Технологии SKYACTIV-D

Для обеспечения возможности холодного запуска и стабильного сгорания обычные дизельные двигатели имеют высокие степени сжатия.

• Для эффективного сгорания необходимо выполнять впрыск и воспламенение близко к положению TDC, чтобы использовать как можно большую часть такта объёмного расширения. Иначе часть тепловой энергии будет израсходована напрасно.

• В дизельных двигателях с высокой степенью сжатия температура и давление в положении TDC становятся чрезвычайно высокими. При впрыске у TDC происходит спонтанное воспламенение до формирования оптимальной топливовоздушной смеси. Это приводит к неравномерному сгоранию и увеличивает формирование NOX (Nitrogen Oxides = оксиды азота) и PM (Particulate Matter = частицы сажи).

• Чтобы избежать этого и выполнить строгие требования стандартов по нормам выбросов, время опережения сгорания в дизельных двигателях с высокими степенями сжатия выполняется с запаздыванием. Это означает, что в обычных дизельных двигателях зажигание происходит после TDC, когда поршень начинает опускаться, снижая давление и температуру в цилиндре. Однако, это снижает эффективную степень сжатия и поэтому ухудшает коэффициент полезного действия.

• Низкая степень сжатия двигателя SKYACTIV-D снижает давление и температуру в TDC. Поэтому зажигание происходит более длительно, даже при впрыске вблизи TDC. Это позволяет улучшить формирование смеси, и вследствие этого сгорание становится более равномерным.

• Помимо снижения количества образующихся NOX и PM, это позволяет получить более высокий коэффициент расширения, что повышает коэффициент полезного действия.

Во избежание затруднений с холодным запуском, которые возникают из-за пониженной степени сжатия, в двигателе SKYACTIV-D установлены пьезоэлектрические форсунки, способные выполнять до девяти впрысков за цикл, что позволяет формировать смесь, которая легко воспламеняется и горит.

• Кроме этого, применение керамических свечей предпускового подогрева, позволяет очень быстро прогревать камеру сгорания, что обеспечивает хороший запуск даже в холодных условиях.

• Двигатель SKYACTIV-D также содержит совершенно новую систему, которая способствует хорошему запуску в холодных условиях и стабильному сгоранию во время прогрева двигателя – так называемый механизм регулировки подъёма клапанов.

• Механизм регулировки подъёма клапанов слегка приоткрывает один выпускной клапан каждого цилиндра в такте впуска. Это позволяет вернуть некоторое количество горячих выхлопных газов обратно в цилиндр, поднимая температуру и содействуя обеспечению воспламенения и стабильному сгоранию во время прогрева двигателя.

Дизельный двигатель Мазда SKYACTIV-D содержит двухступенчатый турбокомпрессор, в котором малый турбокомпрессор и большой турбокомпрессор управляются избирательно в соответствии с режимом работы двигателя. Сочетание индивидуальных преимуществ обоих турбокомпрессоров позволяет двигателю SKYACTIV-D обеспечивать высокий крутящий момент и быструю реакцию на низких скоростях вращения коленчатого вала, а также высокую выходную мощность на высоких скоростях.

• Помимо улучшенных характеристик с точки зрения производительности, эта технология в сочетании с пониженной степенью сжатия и с впрыском топлива, также способствует образованию меньшего количества NOX и PM в результате поступления большего количества воздуха (кислорода) для более полного сгорания. Кроме того, в этой технологии достаточное количество воздуха подаётся даже при высокой интенсивности рециркуляции выхлопных газов, что также способствует снижению образования NOX.

• Исключительная эффективность и приёмистость дизеля мазда SKYACTIV-D достигается также за счёт значительного снижения общего трения и веса частей, выполняющих возвратно-поступательное и вращательное движение.

• Снижение этих показателей, благодаря пониженной степени сжатия обеспечивающей меньшую нагрузку на компоненты и меньшие напряжения в них, позволило изготовить блок цилиндров из литого алюминия.

• Использование лёгких, более устойчивых к трению деталей коленчатого механизма, таких как облегчённые поршни с облегчёнными поршневыми пальцами, поршневые кольца с пониженным коэффициентом трения, облегчённые шатуны и более лёгкий коленчатый вал с более узкими шейками, снижает инерционную массу и механическое трение.

• Кроме того, двигатель SKYACTIV-D имеет масляный насос, который изменяет давление масла в зависомости от режима работы двигателя, что снижает насосные потери.

Характеристики дизельного двигателя Mazda SKYACTIV-D

Основными техническими новшествами, реализованными в новом двигателе SKYACTIV-D, является следующее:

– Двигатель DOHC (Double Overhead Camshaft = два верхних распределительных вала) с цепным приводом, механизмом VVL (Variable Valve Lift = изменяемый подъём клапанов) для выпускных клапанов, приводом клапанов роликовыми толкателями, гидравлическим компенсатором зазора и облегчёнными поршнями с выемкой

– Система смазки с двухступенчатым изменением давления масла и трубками распыления масла

– Система охлаждения с водяным насосом, имеющим закрытое рабочее колесо, установленным непосредственно в корпусе термостата

– Система впуска воздуха с двухступенчатым турбокомпрессором

– Топливная система впрыска Denso с общей топливной магистралью, в которой установлены новые пьезоэлектрические форсунки

– Система выпуска без отдельного выпускного коллектора

– Система рециркуляции выхлопных газов с перепускным клапаном охладителя EGR (Exhaust Gas Recirculation = рециркуляция выхлопных газов), имеющая новый перепускной клапан охладителя EGR

– Система зарядки с преобразователем DC-DC (Direct Current — Direct Current = постоянный ток – постоянный ток)

– Система запуска (система i-stop) с одной батареей

Как работает двигатель Мазды Скайактив

Перед мотористами всех компаний нынче стоит одна задача: повысить одновременно отдачу и экономичность двигателей, вписав их в жесткие экологические нормы Евро6. Рецепт европейских инженеров – малообъемные двигатели с наддувом. Идею даунсайзинга Mazda отвергла – дескать, все эти наддувы, интеркулеры, трубопроводы слишком дороги, а радости от малокубатурных моторов не много. 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 СХ5: 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). 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 95й 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. Слоган «zoom-zoom» – знамя «революции», произошедшей в модельном ряду Mazda, когда 626-я, 323-я и так далее модели ушли в историю, а их место заняли. 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 СО2 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.

Ресурс моторов Mazda Skyactiv и проблемы

Инженеры компании Мазда создали экономичные и одновременно производительные силовые агрегаты, при этом моторы соответствуют стандарту ЕВРО-6. Также особенностью бензиновой версии Скайактив можно считать то, что двигатель остался атмосферным. На практике это означает, что в рамках эксплуатации не должно возникнуть типичных проблем, которые обычно свойственны бензиновым моторам с наддувом. Однако для достижения таких выдающихся показателей атмосферный двигатель от Мазда все равно получился сложным по конструкции. Вернемся к статистике и практической эксплуатации. Бензиновые моторы Skyactiv появились на территории СНГ около 5 лет назад. Если рассматривать двигатели Скайактив, проблемы с ними возникают, при этом пока учет неполадок по этим ДВС не выявил массовых и глобальных поломок. Другими словами, если рассматривать двигатели Mazda Skyactiv, неисправности таких агрегатов, которые зафиксированы, представляют собой следующие: • встречались случаи, когда необходимо было менять масляный насос, который давал сбой и не выходил на максимум производительности, в результате чего начинала давать сбои гидравлическая муфта для изменения фаз, установленная на на выпускном распределительном вале. • также была отмечена ситуация, когда двигатель Скайактив после запуска с первого раза через небольшой промежуток времени глох. Для нормальной работы агрегат приходилось перезапускать 2-3 раза, после чего мотор работал стабильно. Вероятно, проблема была не «механической», а связана с прошивкой ЭБУ, так как европейские версии с этим двигателем работали без подобных сбоев. • еще следует отметить, что на некоторых двигателях Скайактив встречается выработка кулачков впускного распределительного вала, в результате чего двигатель работает более шумно. Как видно, на данном этапе еще можно говорить, что моторы Skyactiv вполне надежны. При этом все же не стоит забывать, что большинство из этих ДВС еще не прошли условной отметки в 100 тыс. км. Также важно учитывать, что такие агрегаты являются высокотехнологичными. Хотя сам производитель озвучивает цифру ресурса около 300 тыс. км., при этом такой расчет предполагает идеальные условия эксплуатации, качественное топливо и моторное масло. Это значит, что до 100-150 тыс. км. проблем с двигателем может и не возникать, однако далее сложный агрегат вполне может оказаться крайне дорогим в ремонте или даже неремонтопригодным. Также отмечено, что ближе к 100 тыс. выходят из строя катушки и ионные датчики. На экземплярах, где использовалось топливо не самого лучшего качества, внимания может потребовать ТНВД, а также сами форсунки.

Принцип работы двигателя Скайактив — видео

Характеристики двигателя Mazda SkyActiv-G 2.0

Производство	Hiroshima Plant
Марка двигателя	SkyActiv-G
Годы выпуска	2011-н.в.
Материал блока цилиндров	алюминий
Система питания	инжектор
Тип	рядный
Количество цилиндров	4
Клапанов на цилиндр	4
Ход поршня, мм	91.2
Диаметр цилиндра, мм	83.5
Степень сжатия	13(14)
Объем двигателя, куб.см	1997
Мощность двигателя, л.с./об.мин	165/6000
Крутящий момент, Нм/об.мин	208/4000
Топливо	95
Экологические нормы	Евро 4
Вес двигателя, кг	н.д.
Расход топлива, л/100 км — город — трасса — смешан.	8.1 4.8 6.0
Расход масла, гр./1000 км	до 800
Масло в двигатель Мазда CX-5 SkyActiv	0W-20 5W-30
Сколько масла в двигателе, л	4.2
При замене лить, л	~4.0
Замена масла проводится (тяжелые условия), км	15000 (7500)
Рабочая температура двигателя, град.	н.д.
Ресурс двигателя Скайактив 2.0, тыс. км — по данным завода — на практике	н.д. н.д.
Тюнинг, л.с. — потенциал — без потери ресурса	н.д. ~165
Двигатель устанавливался	Mazda 3 Mazda 6 Mazda CX-5

Чип-тюнинг SkyActiv 2.0

Всем известно, что европейский мотор SkyActiv 2.0 выдает 165 л.с., в некоторых странах мощность снижена до 150 л.с., но судя по проведенным замерам, мощность снижена только на бумаге. Поэтому вам нужно убрать катализатор, сделать чип-тюнинг и получите 170 л.с. без снижения ресурса. Поставить турбину на Скайактив не получится, по причине очень высокой СЖ и необходимости замены поршневой на кованую, с последующим превращением мотора из скайактива в обычный 2 литровый. Любые методы наддува на скайактиве приведут к тяжелым последствиям для движка.
>ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ НА САЙТЕ

Двигатель ЗИЛ 130

Наверное, почти каждый автомобилист, хоть раз в жизни слышал о 130-м ЗИЛе. Конечно, это легендарный автомобиль, который оставил большой отпечаток в истории автомобилестроения СССР. Но, не менее легендарным является сам мотор от этого аппарата. Рассмо…

Двигатель КамАЗ 740 технические характеристики

Технические характеристики двигателя КамАЗ-740 достаточно высокие. Основным отечественным конкурентом данного мотора является продукция Ярославского моторного завода, а именно модели ЯМЗ-236 и …

Двигатель Subaru EZ30

Самым надежным двигателем Субару, по итогу голосования устроенного на одном из самых популярных автомобильных форумов, признан двигатель EZ30. Почти сорок процентов проголосовавших отдали предпочтение именно этому мотору. Сложно судить, на сколько то…

Аксиальный двигатель

Мы привыкли к классическому дизайну двигателей внутреннего сгорания, который, по сути, существует уже целый век. Быстрое сгорание горючей смеси внутри цилиндра приводит к увеличению давления, которое толкает поршень. Тот, в свою очередь, через шатун…

Пропуски зажигания и белый дым Scania R400

Меня недавно попросили взглянуть на двигатель грузовика Скания. Как обычно, получение всей информации является ключом к любой диагностике и, самое главное, пониманию того, как работает система. Этот конкретный движок был совместно разработан Scania и…

Войны инжекторов: пьезо против соленоидов

Поставщики дизельных топливных форсунок ведут технологическую дуэль, чтобы завоевать нишу, поскольку каждый год ужесточаются требования по выбросам. …

Scania R560 — описание, характеристики

Много говорилось о серии первых двигателей Scania R-Series, и большая часть отзывов была положительной, признавая, что R-Series — один из лучших «премиальных» грузовиков. Scania является третьим по величине производ…

Зависание клапана в двигателе и его последствия

Слабые клапанные пружины в двигателе могут вызвать различные проблемы с надежностью и производительностью. Каждый клапан в головке цилиндров имеет по крайней мере одну пружину. Пружина клапана оказывает давление на держатель клапана, чтобы клапан ост…

Все про компрессию и степень сжатия дизельного двигателя

Двигатель любого автомобиля, в том числе и дизельный, является довольно сложным устройством, состоящим из механизмов и систем.

Взаимодействие этих систем и механизмов между собой позволяет преобразовывать энергию, возникающую при сгорании топливно-воздушной смеси во вращательное движение кривошипно-шатунного механизма с дальнейшей передачей вращения на трансмиссию.

Основная работа по преобразованию энергии происходит внутри цилиндро-поршневой группы, а именно в цилиндрах.

Преобразование энергии зависит от многих факторов, среди которых степень сжатия двигателя и компрессия. Особенно эти понятия играют более важную роль в дизельных силовых установках, поскольку воспламенение горючей смеси в цилиндрах этого агрегата производятся за счет сжатия смеси.

Понятие степени сжатия

Зачастую эти понятия путают между собой или объединяют в один термин. В действительности это два разных термина, и характеризуются они по-разному.

Сначала разберем все о степени сжатия дизельного мотора.

Соотношение объема цилиндра двигателя в момент нахождения поршня в нижней мертвой точке (НМТ) к объему камеры сгорания в момент, когда поршень достегает верхней мертвой точки и есть степень сжатия двигателя.

Данное соотношение указывает на разницу давления, возникающую в цилиндре двигателя в тот момент, когда в цилиндр поступает топливо.

В технической документации, идущей вместе с дизельной силовой установкой, степень сжатия указывается в виде математического соотношения, к примеру — 18:1.

Для дизельного агрегата самой оптимальной степень сжатия варьируется в диапазоне от 18:1 до 22:1. Именно при таких показателях у этого двигателя достигаются максимальные показатели эффективности.

Как все работает

У дизельного мотора при такте сжатия, когда поршень движется к ВМТ, объем в цилиндре быстро сокращается. В этот момент в камере сгорания находиться только воздух, он-то и сжимается, данный процесс называется тактом сжатия.

При подходе поршня к ВМТ, воздух сжимается на указанную в документации степень сжатия, в камеру сгорания под давлением подается топливо.

Смесь из топлива и воздуха из-за воздействия на нее высокого давления воспламеняется, значительно увеличивая давление внутри камеры, поршень в этот момент проходит ВМТ.

Образовавшееся в результате сгорания топливовоздушной смеси высокое давление начинает давить на днище поршня, заставляя его двигаться к НМТ.

Посредством шатуна поступательное движение поршня преобразовывается во вращательное движение колен. вала.

В данном случае давление, возникшее в результате воспламенения смеси, заставляет двигаться поршень к НМТ называется рабочим ходом. Рабочий ход является одним из тактов работы цилиндро-поршневой группы.

При такте сжатия как раз и важна степень сжатия. Чем она выше, тем более легче воспламениться горючая смесь и в более полной мере она сгорит, обеспечив большее давление.

При хорошем показателе степени сжатия дизельный мотор будет обеспечивать больший выход мощности при меньшем количестве сгораемого топлива.

Однако у дизельных силовых установок не зря имеется диапазон степени сжатия, за который выходить не рекомендуется.

Степень сжатия меньше 18:1 приводит к снижению мощностного показателя установки, при этом потребление топлива увеличивается.

Но и чрезмерная степень сжатия у мотора тоже сказывается нехорошо на двигателе, особенно дизельном. За счет увеличенных нагрузок, которые испытывают цилиндропоршневая группа, их ресурс очень быстро сокращается.

Увеличение сверх нормы степени сжатия может привести к прогоранию поршня, изгибу шатуна.

В некоторых случаях увеличение данного показателя приводит к взрыву силовой установки без возможности последующего восстановления.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Степень сжатия у водородных двигателей значительно больше.

Возможность замера степени сжатия

Проверить степень сжатия дизельного агрегата в гаражных условиях практически невозможно. Поскольку нужно проводить некоторые замеры, которые сделать очень сложно.

Одним из таких замеров является выяснение объема в цилиндре при нахождении поршня в ВМТ.

Далее нужно знать некоторые параметры силовой установки, часть из которых можно узнать из тех. документации, но некоторые узнать довольно сложно.

Для вычисления степени сжатия потребуется знать объем камеры сгорания, поскольку между блоком цилиндров находиться прокладка, то нужно знать ее толщину и диаметр поршневого отверстия в ней, ход поршня и диаметр цилиндра.

Имея все эти данные, а также произведя замеры объема в цилиндре, можно математическим путем провести вычисления степени сжатия.

Способы повышения показателя

Замерить степень сжатия на дизельном двигателе сложно, а вот изменить данный показатель в лучшую сторону – можно.

Есть несколько способов увеличения показателей степени сжатия на дизельном агрегате.

Уменьшаем камеру сгорания двигателя.

Самым простым способом увеличения данного показателя является уменьшение камеры сгорания.

Поскольку степень сжатия – это соотношение объема цилиндра к объему камеры сгорания, то изменив объем одного можно поменять и сам показатель соотношения.

Уменьшить объем камеры сгорания можно несколькими путями.

Первое, что можно сделать – это заменить прокладку между блоком и головкой двигателя на более тонкую, за счет этого и измениться объем камеры сгорания.

Дополнительно можно провести торцевание головки блока цилиндров. В этом случае с головки блока снимается слой металла, из-за чего и уменьшается камера сгорания.

Использование турбированного нагнетателя.

Вторым способом изменения данного показателя является увеличение давления в камере сгорания.

Применение такого устройства, как турбинный нагнетатель, он же турбонаддув, позволяет увеличить степень сжатия.

В дизельных силовых установках, не имеющих данного устройства, воздух, требуемый для создания горючей смеси, подается за счет разрежения в цилиндре, возникающего при такте впуска.

При такой подаче воздуха в цилиндры высокое давление на такте сжатия обеспечить в полной мере невозможно, поскольку количество воздуха получатся ограниченным.

При использовании нагнетателя воздух в цилиндры подается принудительно. Это обеспечивает подачу большего количества воздуха, и как следствие большего давления в цилиндре при такте сжатия.

ЧИТАЙТЕ ПО ТЕМЕ: Турбированный или атмосферный двигатель, что лучше.

Интеркулер.

Часто на дизельных моторах, помимо нагнетателя применяется еще одно устройство – интеркулер. Он также позволяет увеличить давление в цилиндре, но по несколько иному принципу, чем нагнетатель.

В задачу интеркулера входит охлаждение воздуха перед подачей его в цилиндры. Приводит это к тому, что при охлаждении плотность воздуха увеличивается, а значит и давление в цилиндре будет выше.

Это основная информация, что касается степени сжатия. Перейдем к компрессии.

Понятие компрессии

Компрессия – это показатель давления в цилиндрах двигателя. Измеряться данный показатель может в нескольких величинах – кг/см кв., Барах, Атмосферах, Паскалях.

Особое внимание заслуживает компрессия дизельного двигателя, так как данный показатель очень важен в дизельных моторах. У дизеля компрессия должна быть порядка 22 Атм., хотя на разных двигателях может быть и больше, при этом значительно.

Высокая компрессия в цилиндрах дизеля должна обеспечиваться потому, что воспламенение горючей смеси производится именно из-за высокого давления.

Если данный показатель на дизеле будет значительно меньше нормы, запуск мотора – затруднителен или невозможен.

Компрессия дизельного двигателя в цилиндре достигается путем сжатия воздуха поршнем при такте сжатия. Но полной герметичности внутри цилиндра добиться просто невозможно, всегда будет утечка воздуха.

Воздух частично может прорываться через изношенные компрессионный кольца, когда они уже не могут обеспечить должное прилегание к цилиндру, часть воздушной массы может выходить из цилиндра через неплотное прилегание клапанов к седлам.

Если говорить в общем, то показатель компрессии указывает на состояние двигателя.

Сильное несоответствие компрессии двигателя от заданных норм всегда указывает на сильный износ механизмов силовой установки. Поэтому измерение компрессии входит в комплекс диагностических работ двигателя.

Как замерить компрессию

В отличие от степени сжатия провести замеры компрессии двигателя не особо сложно. Для проведения данных работ достаточно иметь компессометр или компрессограф.

Принцип действия этих двух приборов одинаков, разница лишь в выводе информации.

У компрессометра значение давления указывается на шкале манометра.

У компрессографа же информация о давлении в цилиндре заносится на какой-либо носитель информации или же просто на бумагу.

Последовательность проверки компрессии в дизельном двигателе такова:

1. С одного цилиндра снимается форсунка, на ее место устанавливается прибор;
2. Затем производится проворот коленвала стартером и записывается полученный результат;
3. После проверяется компрессия во всех остальных цилиндрах;
4. Затем значения, полученные во всех цилиндрах, сверяются.

У неизношенного двигателя компрессия должна соответствовать или хотя быть близкой к номинальному значению, указанному в документации. Разбежность в показателях на разных цилиндрах тоже должна быть одинаковой, допускается незначительные отличия.

От чего зависит компрессия

Как уже сказано, компрессия дизельного двигателя, и не только его, а всех силовых установок, зависит от состояния цилиндро-поршневой группы и газораспределительного механизма.

Но помимо этого компрессия двигателя еще и зависит от количества оборотов коленвала. Чем ниже его обороты, тем больше времени у воздуха, находящегося внутри цилиндра найти место, где он может выйти из нее.

Поэтому при замере компрессии важно проследить о том, чтобы стартер обеспечил хотя бы минимальных 200-250 оборотов коленчатого вала в минуту. Иначе показания компрессометра не будут соответствовать реальному значению этого показателя.

Это конечно, не все факторы, влияющие на компрессию, но перечисленные являются одними из основных.

Особенности запуска дизельного двигателя

Но высокая компрессия дизельного двигателя, которой обеспечивается работоспособность силовой установки, играет не на руку легкости пуска.

Конечно, если двигатель хорошо прогреется, стартеру не составит труда обеспечить должные обороты коленвала, и как следствие должное давление в камере сгорания и запуск силовой установки.

У холодного же мотора появляется несколько дополнительных факторов, усложняющих запуск. Одним из таких факторов является повышенное трение между узлами и механизмами у холодного двигателя, поскольку масляной прослойки между ними нет.

А если к данному фактору у дизельной установки добавить еще и слабую компрессию, из-за которой воспламенение рабочей смеси затруднительно, поскольку давления в камере сгорания недостаточно, то пуск мотора очень затруднителен.

Поэтому чем ниже температура и слабее компрессия дизельного двигателя, тем меньше шансов его запустить.

И это еще не рассмотрена такая особенность дизельного топлива, как парафинированние его при низких температурах.

Какая компрессия в дизельном двигателе

Принцип работы дизельных силовых агрегатов основан на воспламенении топливной смеси в цилиндрах под высоким давлением. В отличие от бензинового мотора в дизеле отсутствует система искроподачи с помощью наконечников электродов на свечах: обогащённая кислородом смесь подаётся в камеру сгорания, где высокая температура образуется в процессе сжатия. Вместо образования электрической искры дополнительный предпусковой нагрев обеспечивают свечи накаливания.

Основной параметр для диагностики состояния дизельного двигателя – компрессия, от которой зависит мощность и стабильная работа механизмов цилиндропоршневой группы.

Что такое компрессия в дизельном двигателе

Компрессия – это показатель давления в цилиндре, которое создаётся поршнем в максимальной высшей (мёртвой) точке такта. В технической литературе принято использовать аббревиатуру ВМТ (высшая мёртвая точка). Величина измеряется в кг/см2 и зависит от двух основных факторов:

• Нарушение герметичности камеры сгорания: происходит утечка воздуха, давление в системе падает. Изношенность клапанов, узлов цилиндропоршневой группы, либо неправильная регулировка газораспределительного механизма приводит к снижению компрессии.
• Состояние коленчатого вала и скорость его вращения: потеря стабильных оборотов приводит к тепловым потерям при сжатии воздуха поршнем. Показатель степени сжатия становится ниже нормы, что напрямую влияет на энергию, которая образуется в результате образования рабочих газов при сгорании топливной смеси в цилиндрах.

Быстрый износ механизмов ЦПГ (цилиндропоршневой группы) зависит от качества смазочных материалов, интенсивности нагрузок в период эксплуатации – количества холодных пусков при минусовой температуре воздуха и часов работы на максимальных оборотах. Некорректная регулировка клапанной системы способствует образованию нагара на стенках камеры сгорания, гильзах цилиндров, коксованию поршневых и маслосъёмных колец. В результате недостаточного давления топливная смесь сгорает не полностью, смешивается с остатками масла, оставляя продукты гари, сажи на узлах ЦПГ. Первый признак изношенности в таком случае – дымный выхлоп и падение мощности двигателя.

Во время запуска и срабатывания стартера коленчатый вал в дизельном агрегате вращается со скоростью 200-300 об/мин – чем выше крутящий момент, тем выше компрессия. Если давление в камере сгорания будет снижено ниже 16 атмосфер, то дизель завести обычным способом с ключа становится невозможным. Теплопотери вызывают уменьшение показателя степени сжатия и нарушению регулировки фаз газораспределения.

Важно! Продолжительная эксплуатация дизельного агрегата с некорректной работой газораспределительного механизма приводит к выходу из строя всего блока цилиндров вплоть до заклинивания поршней без возможности восстановления и капитального ремонта.

Норма компрессии в цилиндрах дизельного двигателя

В зависимости от мощности силового агрегата, типа конструкции его камеры сгорания и системы впрыска норма компрессии может быть разной и дана в техническом описании каждой конкретной марки. Стандартные показатели соотношения температуры запуска и компрессии, при котором возможен пуск дизельного двигателя любого типа:

• Менее 18 кг/см2 – запуск двигателя невозможен даже с принудительным подогревом системы.
• 22-24 кг/см2 – пуск возможен только на горячем агрегате, после падения температуры ниже 0° С гарантирован отказ запуска со стартера.
• 24-26 кг/см2 – запускается при температуре воздуха – 10° С.
• 26-28 кг/см2 – максимальная температура запуска – 15° С.
• 28-32 кг/см2 – возможен холодный пуск до – 25° С.
• 32-36 кг/см2 – возможен холодный пуск до – 30° С.
• 36-40 кг/см2 – возможен холодный пуск до – 40° С.

Эти нормы компрессии применяют только при исправности всех остальных систем, отвечающих за работу мотора: подача топлива (топливный насос высокого давления), 100% заряд аккумуляторной батареи, исправные узлы ГРМ. Современные типы дизелей с раздельной камерой сгорания и системой впрыска топливной смеси «Common Rail» имеют лучшие результаты: на каждый показатель компрессии в среднем будет плюс пять температурных значений. Так же погрешность увеличивается с количеством цилиндров в агрегате и типом компоновки: V-образные на 6 и 8 цилиндров имеют большее преимущество перед обычными рядными четырёхцилиндровыми.

Важно понимать: Коэффициент заполнения камеры сгорания воздухом при максимальной степени сжатия и достаточном давлении (компрессии) создают рабочую температуру воспламенения топливной смеси.

Как замерять давление в цилиндрах

Снятие показателей компрессии выполняют при помощи специального прибора – компрессометра. Компрессометр работает по принципу манометра: переходник с конструкцией наконечника форсунки или свечи накаливания предназначен для установки в головку блока цилиндров и имеет запорный клапан, который препятствует потере давления во время измерений. Простые устройства снабжены обычной шкалой со стрелкой, более точные профессиональные приборы – электронные цифровые, либо синхронизированы с компьютером.

Внимание! Компрессометр должен быть откалиброван с точностью до 0,1 кгс/см2 – в противном случае результаты замеров будут не соответствовать нормам.

Перед измерением дизельный двигатель прогревают на максимальных оборотах до рабочей температуры масла, проверяют работу стартера и состояние заряда аккумуляторной батареи в 100%. Каждый цилиндр замеряют по отдельности.

Порядок действий:

• Из головки блока вывернуть свечу накаливания или форсунку (в зависимости от типа дизельного агрегата)
• Штуцер переходника компрессометра вставляют на место свечи (форсунки), убедившись в герметичности штатного соединения
• Включают зажигание, не запуская двигатель до поворота стартера – первичный оборот коленчатого вала (скорость вращения должна быть не менее 200 об/мин)
• Снимают результат замера (в верхней мёртвой точке хода цилиндра)
• Замеряют компрессию в остальных цилиндрах подобным образом
• Сверяют показатели компрессии всех цилиндров
• Далее в каждый цилиндр впрыскивают около 50 мл масла
• Коленчатый вал проворачивают насколько раз стартером со снятыми форсунками (свечами)
• Устанавливают форсунки на места и проводят новые замеры на каждом цилиндре вновь
• Сверяют разницу показаний с первым замером.

При сверке обращают внимание на расхождение показателя компрессии каждого цилиндра: минимальная погрешность не должна превышать 1 кгс/см2. Равные величины замеров свидетельствуют об одинаковом износе узлов и механизмов цилиндропоршневой группы.

Если результаты второго измерения превышают допустимую норму погрешности, то значит система негерметична. Возможные причины нарушений в таком случае: нарушения зазоров клапанов (дефекты), износ поршневых колец, утечка в корпусе головки блока цилиндров (прогар), поломка чашки поршня. При обнаруженной недостаточной компрессии двигатель диагностируют и устанавливают причину неисправности.

Почему компрессия может понижаться

Падение давления в цилиндрах сопровождается следующими характерными признаками:

• Отказ запуска двигателя при низкой температуре, либо плохое срабатывание системы зажигания
• Во время работы на холостых оборотах происходит «троение»
• Падение мощности с нестабильными оборотами
• Повышенный расход топлива
• Чрезмерное потребление масла
• Посторонние примеси выхлопных газов (дымный выхлоп)
• Сильный шум, вибрации во время открывания дроссельной заслонки

Пониженная компрессия возникает из-за утечек воздуха в системе газораспределительного механизма, блока цилиндров, либо износа элементов и узлов цилиндропоршневой группы. ГРМ может некорректно работать по причине образования нагара на чашках клапанов, поломки приводных механизмов (пружин, седла). Для выявления конкретной причины проводят диагностику клапанной системы – измеряют зазоры клапанов.

В случае износа деталей ЦПГ (цилиндропоршневой группы) демонтируют головку блока цилиндров с целью нахождения изношенной чашки поршня, прокладок, поршневых колец или рабочей поверхности цилиндров. Прогары, трещины на корпусе головки блока можно установить визуально.

Способы устранения проблем

При обнаружении пониженной компрессии проводят полную проверку всех систем. Современные методы диагностики с помощью специального сканера «G‑Scan» позволяют установить причину поломки с точности до конкретного узла на основе анализа данных топливной смеси, значений компрессии и различных показаний датчиков. Сканер учитывает записи журнала ЭСУД (электронной системы управления двигателем), где отклонения в работе систем детализированы, все сбои в механизмах ГРМ учтены согласно кодам ошибок.

Бортовая компьютерная диагностика обеспечит точное определение нарушения, которое можно пропустить при визуальном осмотре. Например, в процессе недостаточной подачи топливной смеси в цилиндр из-за нарушения зазора какого-либо клапана, блок-контроллер на основании показаний кислородного датчика регулирует дополнительный впрыск на конкретный цилиндр, отдавая команду на исполнительное устройство. При обычной проверке с измерением зазоров всех клапанов, установить причину нагара на конкретном участке бывает невозможно.

Причина снижения давления может быть из-за незначительной утечки воздуха, когда для исправления достаточно простой регулировки или замены прокладки. В случае серьёзного износа важных механизмов ЦПГ потребуется капитальный ремонт двигателя.

Как завести мотор при недостаточной компрессии

При низких показателях компрессии дизельный агрегат не запускается обычным проворотом стартера. Если пуск производится в минусовую температуру на холодном моторе, то усилие для нормальной скорости вращения коленчатого вала требуется большее, так как масло на морозе становится более вязким. Для подогрева кардана используют обычную паяльную лампу, которую устанавливают внизу и разогревают системы двигателя горячим воздухом.

Искусственно повысить компрессию для разового холодного пуска можно также созданием масляной плёнки в цилиндрах. Для этого выворачивают свечи накала, либо форсунки и заливают моторное масло с помощью шприца прямо в камеру сгорания объёмом не более 50 мл. Повторяют всю процедуру на каждом цилиндре в отдельности. После проворачивают коленчатый вал, чтобы на стенках образовалась равномерная масляная плёнка, которая обеспечит создание герметичности во время пуска. Используя такой способ нужно проследить распределения масла в цилиндрах – до запуска двигателя поршень должен сделать несколько тактов стартером, чтобы избежать гидроклина.

Самая высокая степень человеческой мудрости — это умение приспособиться к обстоятельствам и сохранять спокойствие вопреки внешним грозам.

ПОХОЖИЕ ЦИТАТЫ

Не позволяйте обстоятельствам менять вашу личность.

Совесть — это умение выносить мозг самому себе.

Истинное красноречие — это умение сказать всё, что нужно, и не больше, чем нужно.

Дипломатия – это умение так послать человека к черту, что он станет собираться в путешествие.

Когда мне частенько бывает хреново, для меня это всегда сигнал, что пора двигаться дальше. Люди годами пытаются понять, почему им хреново, приспособиться к этому. Я же просто выдвигаюсь далее. И — проходит.

Талант — это прежде всего умение сделать правильный выбор.

Успех — это умение двигаться от одной неудачи к другой не теряя энтузиазма.

И каждое утро я говорю себе: «Спокойствие, только спокойствие. Когда-нибудь мы обязательно выспимся. Ну а пока — идем радовать мир».

Ключ к успеху в любом деле — умение вести за собой людей.

Терпение — это вовсе не состояние скота, который всё терпит. Это не унижение человека — совсем нет. Это не компромисс со злом — ни в коем случае. Терпение — это есть умение сохранять невозмутимость духа в тех обстоятельствах, которые этой невозмутимости препятствуют. Терпение — это есть умение идти к цели, когда встречаются на пути различные преграды. Терпение — это умение сохранять радостный дух, когда слишком много печали. Терпение есть победа и преодоление, терпение есть форма мужества — вот что такое настоящее терпение.

• Показать лучшие

Проблема экономии топлива в условиях его стабильного подорожания подталкивает создателей автомобилей к поиску решений оптимизации его расхода. Не исключение и инженеры японского бренда Mazda. Результатом их титанического труда стала технология «активное небо» – Mazda Skyactiv.

SkyActiv – запатентованная технология мирового автогиганта. Она коснулась не столько управляемости и ходовых качеств, сколько улучшению функционала двигателей, трансмиссии, сопряженных с этим особенностям кузовов и шасси.

Первый автомобиль, оснащённый такими решениями – CX-5, а затем эта технология перекочевала в фирменную шестерку от Mazda третьего поколения.

Бензиновое решение

При создании мотора SkyActiv-G инженеры конструкторского отдела сделали новый виток в развитии термодинамики. Итоговая степень сжатия топливо-воздушной смеси под воздействием свеч супер-сжатия достигла 14:1, что стало настоящей революцией отрасли. Достижение такого результата принесло передачу 15% с топливной составляющей на крутящий момент, автоматически вписав новую страницу в каталог моторов стандарта Евро-6.

Новая система поршней головного блока цилиндров улучшила качество сгорания топлива. Таким образом уменьшилась вероятность детонации бензина с октановым числом выше 95. Фазовращатели распределения газов получили электрические приводы, значительно увеличив реакцию. А передовая система подачи выхлопов 4-2-1 предотвращает чрезмерную циркуляцию газов. Разницу между работой выхлопных коллекторов отражает картинка ниже.

Внедрение такой технологии заставило конструкторский отдел похудеть, тысячу раз вспотеть и лишиться сна. Проектирование коллекторов потребовало тщательных расчетов длины канала для быстрого пробега газов без застревания в соседних цилиндрах. Если бы это стало возможным из-за короткого канала, то это приводило бы к излишнему давлению внутри камеры сгорания. Растягивание же пути выхлопа было бы чревато длительным прогреванием мотора. Но их труды были вознаграждены. Удалось не только просчитать правильную длину каналов, но и перекроить топливные форсунки – теперь бензин равномерно распыляется по всей поверхности.

Повышение степени сжатия положительно сыграло и на другом факторе. В процессе работы поршни проходят сквозь так званные «насосные потери» за счет разности коллекторного и атмосферного давлений. Это негативно отражалось на сгорании топлива – его воспламенение было затруднено. Теперь же этот дефект исчез, что сразу улучшило величину сгорания газов.

Все эти новшества значительно увеличили количество лошадей под капотом по сравнению с конкурентами. Недавно журнал «Автомир» сообщил о начале оснащения фирменной шестерки от Mazda мощностью 231 лошадиные силы.

Дизель заботится об экологии

Здесь применена та же степень сжатия, что и для бензина. Это произвело настоящую революцию в отрасли – показатель стал самым низким, так как стандарт находится в пределах 16-18.0. В 2014 году этот мотор органично вписался в только что введённый экостандарт «Евро-6».

У двигателя Skyactiv-D сгорание смеси замедлено из-за низкой температуры и давления в конце такта. Специалисты японского бренда считают, что это способствует снижению расхода топлива за счет лучшего проникновения воздуха в смесь. В свою очередь, этот фактор защищает автомобиль от образования сажи с окисью азота. Но 20%-ная экономия топлива просто поставит машину в гараж на всю зиму, утверждали скептики. Но компания разбила все поводы для критики. Сейчас двигатели Mazda заводятся одинаково быстро благодаря керамическим свечам накаливания и системе Variable Vave Lift.

VVL гарантирует регулярное зажигание, потому что её основой стали выпускные клапаны с регулируемой высотой подъема. Всего один цикл сгорания разогревает выхлопы. Открытие на небольшую высоту озвученных клапанов возвращает энное количество газов в цилиндры с целью роста температуры воздуха. А это влияет на компрессионную температуру и облегчает прогрев двигателя.

Немного о передачах

Следующий фактор улучшения управляемости и комфорта передвижения – коробки передач. Mazda предлагает своим клиентам два типа коробки передач активного неба – автоматическую и механического. Что же в них особенного?

АКПП успешно передаёт крутящий момент. Автовладелец волен выбирать любую позицию блокировки гидротрансформатора, что ускоряет и плавно переводит двигатель между режимами нагрузок. Максимальное число передач – 6, для каждой из которых повысили блокировку сцепления на 89%. Расход топлива принес еще 7% в карму экологически дружественного автомобиля.

Механическая коробка передач – настоящая находка для фаната японского гиганта. Она стала компактней, сократив собственный коэффициент внутреннего трения. Новинка легко активирует передачи и значительно экономит топливо. Все эти новшества придают конвейерным моделям спортивность.

Кузов и шасси

Автомобили с кузовом SkyActiv-Body порадуют перевозчиков. Их теперь можно перевозить больше благодаря уменьшению веса на 8%, хотя доля высокопрочной стали достигла уже 60% от общего объема материалов. Благодаря этому кузов стал жёстче и прочнее. Теперь ему не страшны большинство ДТП, а значит, водитель и пассажиры смогут выжить с большей вероятностью, чем на предыдущем поколении.

Ещё один камень в памятник трудолюбивым борцам за экологию и по совместимости инженерам Мазды – уникальное SkyActiv-Chassis. Шасси полегчало на 14 процентов от ранней массы. Водитель получит наслаждение при езде на любых скоростях из-за покладистой электросистемы рулевого управления. Рычаг получил больше маневренности за счет перекроя расположения всех элементов подвески, главным образом передних стоек амортизаторов.

Бренд Mazda смело можно назвать активным восстановителем озонового шара. Улучшение ходовых характеристик и сокращение выбросов в атмосферу после внедрения SkyActiv несомненно выводит японского автопроизводителя в лидеры рейтинга. И не только внутреннего от АВТОСОВЕТОВ, но и продаж на отечественном рынке.