Skyactiv давление в цилиндре (5 видео)

Маркетологи компании Mazda в свое время преподносили двигатель Скайактив сродни технологическому прорыву. За годы установки агрегатов на CX-5, Mazda 3, 6, CX-3, CX-9 покупатели убедились, что технология Skyactiv не уменьшает ресурс двигателя и не приносит каких-либо серьезных проблем. Но можно ли считать принцип работы чем-то новым в мире двигателестроения? Рассмотрим основные особенности устройства и работы моторов на основе цикла Аткинсона-Миллера.

Содержание

Цикл Аткинсона-Миллера в моторах Skyactiv-G
Трюк со степенью сжатия
Особенности устройства
Борьба с детонацией
Преимущества
Недостатки
Дизельные двигатели Mazda
Двигатели Mazda Skyactiv: надежность, плюсы и минусы
Двигатели Skyactiv: особенности конструкции и принцип работы
Дизельный мотор Skyactiv-D: конструктивные особенности
Ресурс моторов Mazda Skyactiv и проблемы
Советы и рекомендации
Что в итоге
🎬 Видео

Видео:ДВИГАТЕЛИ SKYACTIV Mazda. Что Важно знать владельцу.Скачать

Цикл Аткинсона-Миллера в моторах Skyactiv-G

Цикл Миллера наиболее близок идейно к термодинамическим процессам, на которых построен принцип работы бензиновых двигателей серии Скайактив. Задумывая создать симбиоз преимуществ цикла Аткинсона с обычным поршневым механизмом двигателя Отто, Ральф Миллер предложил увеличить геометрическую степень сжатия за счет уменьшения фазы впуска. Для этого, по задумке инженера, нужно было либо закрывать впускной клапан задолго до подхода поршня к НМТ на такте впуска, либо открывать позже начала такта.

Особенность работы моторов Skyactiv заключается в позднем закрытии впускных клапанов. Это значит, что когда поршень уже движется к ВМТ на такте сжатия, впускные клапаны еще находятся в открытом состоянии, поэтому часть поступившего в цилиндры заряда выталкивается обратно во впускной коллектор. Ограничивая фазу впуска, мы получаем возможность снизить давление в цилиндре на подходе поршня к ВМТ, увеличив при этом геометрическую степень сжатия двигателя.

Трюк со степенью сжатия

Заявленная степень сжатия моторов Mazda серии Skyactiv – 14:1, что довольно много, если учитывать среднестатистические характеристики ДВС цикла Отто (9-12:1, в зависимости от степени форсировки). Но в рекламных брошюрах часто не вдаются в подробности и не указывают, что речь идет о геометрической степени сжатия. Соотношение 14:1 показывает, во сколько раз объем надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в НМТ больше объема камеры сгорания. Но для работы двигателя гораздо важнее фактор фактической степени сжатия. Он показывает кратность превосходства объема надпоршневого пространства после закрытия впускных клапанов к объему камеры сгорания.

За счет того, что впускные клапаны моторов Скайактив закрываются с большим запозданием и часть ТПВС выталкивается обратно во впуск, фактическая степень сжатия приближается к 11-12:1. Эти показатели хоть и довольно высокие для бензиновых моторов, но не являются чем-то сверхординарным в современном мире двигателестроения.

Особенности устройства

В режимах работы по циклу Аткинсона-Миллера во впускном коллекторе создается избыточное давление, позволяющее уменьшить насосные потери. Поэтому для нормальной работы усилителя тормозов необходим вакуумный насос.
Регулировка момента закрытия и высоты подъема впускных клапанов осуществляется электронной муфтой. Управляет электродвигателем привода с планетарной передачей ЭБУ двигателя. За управление фазами выпускного распредвала отвечает гидравлическая муфта, принцип работы и устройство которой рассмотрены в статье «Системы изменения фаз газораспределения».
Для точности тепловых зазоров в приводе ГРМ используются гидрокомпенсаторы, что нехарактерно для японской школы двигателестроения.
Для снижения потерь на трения вместо кулачковых толкателей устанавливаются рокеры с игольчатыми подшипниками.
Двухрежимный масляный насос позволяет снизить гидравлические потери.
Для снижения массы блок двигателя состоит из двух частей и изготовлен из алюминия.
За счет снижения веса поршней, шатунов, коленчатого вала, уменьшения размеров подшипников скольжения, шеек коленчатого вала, конструкторам удалось значительно снизить механические потери. Скорее всего, именно с этим фактором стоит связывать отсутствие запредельного ресурса и появление первых проблем с моторами Skyactiv. Но винить инженеров Mazda было бы некорректно, так как подобные решения – это общемировая тенденция в борьбе за чистоту выхлопа, повышение мощности и снижение расхода топлива.

Борьба с детонацией

Для предотвращения разрушительных последствий детонации принимается целый комплекс мер, среди которых:

непосредственный впрыск топлива в цилиндры и деление фазы впрыска на несколько стадий. Модернизированная топливная система двигателей Skyactiv-G позволила поднять давление впрыска до 200 бар. Высокоточные форсунки впрыскивают бензин в жидкой фазе, что позволяет охладить камеру сгорания;
выпускной коллектор 4-2-1 с удлиненными раннерами. Такое устройство позволяет уменьшить нагрев камеры сгорания, а также улучшить наполняемость за счет инертности потоков отработавших газов. Японцы в этом смысле действуют против общепринятой тенденции – установки катколлекторов, что предполагает короткие раннеры для эффективной работы каталитического нейтрализатора. Аналогичная ситуация и с турбированными моторами, где короткие выпускные магистрали позволяют эффективней раскручивать турбину;
поршни с вытеснителем и расположенной по центру выемкой;
ионные датчики в катушках зажигания. Для поддержания высокого КПД и работы на грани детонирования топлива обычного датчика детонации недостаточно. Отслеживание колебаний ионного тока в зазоре между электродами свечи зажигания после воспламенения ТПВС позволяет раньше выявлять признаки детонации.

Читайте также: Объем конечного цилиндра равен

Видео:Моторы Skyactive - так ли они надежны? Расход масла, эндоскопия цилиндров и регламент обслуживанияСкачать

Преимущества

Главное преимущество использования модифицированного цикла Аткинсона-Миллера – более эффективное преобразование энергии расширяющихся газов в цилиндре. За счет большей геометрической степени сжатия на такте рабочего хода поршень под действием выхлопных газов преодолевает большее расстояние, что и повышает тепловую эффективность мотора. Проблема ДВС цикла Отто в том, что увеличивая рабочий ход, мы увеличиваем и ход поршня на такте сжатия, что неминуемо приводит к чрезмерному повышению давления и возникновению детонации. Фактическая степень сжатия такого двигателя ограничивается детонационной стойкостью топлива.

В моторе Skyactiv-G эта проблема решается поздним закрытием выпускных клапанов. В итоге при одинаковой степени сжатия ТПВС мы имеем большую степень расширения (газы дольше толкают поршень к НМТ). Именно таким образом достигается повышение КПД.

Недостатки

Побочный эффект такого принципа работы – потеря пиковой выходной мощности. Двигатель Skyactiv-G крайне экономичен, но из-за ухудшения наполняемости цилиндров в режиме средних и низки оборотов моторы имеют меньшую удельную мощность. Именно поэтому атмосферные двигатели Mazda при схожих мощностных характеристиках с турбированными ДВС цикла Отто имеют больший объем, что сказывается на размерах и массе блока цилиндров, ЦПГ, шатунов, коленчатого вала. Установка механического нагнетателя – один из способов решения данной проблемы.

Стоит отметить, что по циклу Аткинсона-Миллера мотор Skyactiv-G работает только в режимах низких, средних оборотов и малой нагрузке. В остальном диапазоне его принцип работы не отличается от привычных ДВС цикла Отто.

Дизельные двигатели Mazda

Для современных ДВС цикла Дизеля характерна степень сжатия порядка 16-18:1. В силовых агрегатах Skyactiv-D конструкторы пошли путем уменьшения соотношения к 14:1. Снижение давление в цилиндре в конце такта сжатия позволило раньше впрыскивать топливо, что способствует лучшему перемешиванию дизеля с разогретым от сжатия воздухом. За счет раннего впрыска повышается степень расширения газов, что позволяет эффективней преобразовывать тепловую энергию в механическую.

Для улучшенного холодного запуска разжатые дизельные двигатели оборудуются усовершенствованными свечами накаливания. В режиме прогрева система гибкого управления выпускными клапанами позволяет подмешивать на такте впуска некоторое количество выхлопных газов.

Для повышения мощности и крутящего момента моторы Skyactiv-D, построенные на базе турбодизеля MZR-CD, оборудуются двойным турбонаддувом. Маленькая и большая турбины дают прибавку в тяге как на низких, так и на высоких оборотах. Увеличить мощность и снизить расход топливо удалось еще и за счет уменьшения механических и гидравлических потерь. Снижение степени сжатия заметно уменьшает нагрузку на детали двигателя. Благодаря эффективному сгоранию топливной смеси инженеры Мазда не спешат устанавливать каталитические нейтрализаторы, систему AdBlue.

Видео:ДВИГАТЕЛИ SKYACTIV ОТ MAZDA. А БРАТЬ ТО СТОИТ???Скачать

Двигатели Mazda Skyactiv: надежность, плюсы и минусы

Японская компания Mazda на фоне конкурентов всегда отличалась стремлением к внедрению в массовое производство обособленных решений. Достаточно вспомнить роторные ДВС на моделях серии RX, которые даже с учетом определенных недостатков все равно завоевали массу поклонников по всему миру.

Результатом стало появление агрегатов Mazda Skyactiv. При этом удалось не только вписать эти моторы в современные экологические нормы, но также значительно повысить мощность и экономичность двигателей нового поколения. Далее мы поговорим об особенностях конструкции указанных силовых агрегатов, а также постараемся ответить на вопрос, какой ресурс двигателя и надежность Skyactiv.

Видео:Mazda SKYACTIV: Технология, как это работает?Скачать

Двигатели Skyactiv: особенности конструкции и принцип работы

Итак, моторы Скайактив впервые появились под капотом популярного кроссовера Mazda СХ‑5. Бензиновая версия получила рабочий объем 2.0 литра, дизель Skyactiv с турбонаддувом имеет объем 2.2 литра.

Примечательно то, что степень сжатия как в бензиновой, так и в дизельной версии находится на одинаковой отметке 14. Если просто, для бензинового мотора это очень высокий показатель (обычной нормой является 10-12), тогда как для дизеля достаточно низкий. При этом инженеры Мазда в обоих случаях успешно решили целый ряд сложностей и проблем.

Начнем с бензинового Скайактив. Как известно, чем больше степень сжатия, тем выше будет температура и давление в цилиндре ближе к окончанию такта сжатия. Результат-смесь лучше сгорает, двигатель становится более мощным, повышается его КПД.

Но не все так просто. Увеличение степени сжатия также приводит к тому, что бензиновый мотор в этом случае получает склонность к возникновению детонации. Если говорить о спортивных авто, детонации можно избежать посредством использования высокооктанового бензина, однако для массовых ДВС это решение никак не подходит.

Проблему детонации позволил решить комплексный подход. Прежде всего, была изменена форма поршня, который теперь не плоский, а больше похож на трапецию. Также в середине появилось углубление, чтобы возле свечи смесь воспламенялась равномерно, тем самым уменьшая риски детонационного сгорания.
Также в конструкции этого мотора применены особые ионные датчики на каждом отдельном цилиндре. Такие датчики высокочувствительны и встроены в катушки зажигания. В основу работы датчика положена фиксация колебаний ионного тока в зазоре свечи зажигания после воспламенения топливно-воздушной рабочей смеси. После сгорания заряда образуются ионы, что позволяет образовавшейся среде проводить ток. Датчик формирует электроимпульсы, посылает их на электроды свечи и далее производит замеры. Если просто, как только возникает риск детонации, датчики немедленно это фиксируют, после чего ЭБУ немедленно корректирует зажигание и другие параметры работы систем двигателя.
Изменения коснулись и системы питания. Моторы Skyactiv имеют прямой (непосредственный) впрыск, ТНВД приводится от выпускного распределительного вала. При этом каждая форсунка получила вместо привычной одной целых 6 точек впрыска. Такое решение позволило не только улучшить распыл горючего и добиться полноценного сгорания топливного заряда, но и дополнительно охладить камеру сгорания впрыснутым бензином. Также давление в системе было повышено до 200 бар, что обеспечило улучшенное смесеобразование.
Еще следует отметить доработки выпускной системы. Система выпуска имеет «спортивный» коллектор 4-2-1. Такая схема позволяет снизить сопротивление во время выпуска отработавших газов. При этом следует отметить, что если в рамках тюнинга такой коллектор не предполагает наличия каталитического нейтрализатора, для серийного автомобиля инженеры Мазда использовали трубы увеличенной длины, расположив катализатор за ними.

Читайте также: Налил в цилиндр керосин

Видео:Звук двигателя Mazda 6 skyactive с задирами в цилиндрахСкачать

Дизельный мотор Skyactiv-D: конструктивные особенности

За основу инженеры Мазда взяли хорошо зарекомендовавший себя турбодизельный агрегат MZR-CD. При этом понижение степени сжатия позволило заметно понизить температуру в цилиндре, а также показатель давления. В результате мотор стал отличаться более высоким КПД, однако возникли проблемы со смесеобразованием и воспламенением смеси «на холодную».

Для решения задачи были установлены специальные керамические свечи накала. Благодаря такому решению температура в камере сгорания за пару секунд повышается до 1 тыс. градусов, что значительно облегчает холодный пуск дизельного двигателя. Также дизель Скайактив получил систему изменения фаз газораспределения, что является довольно редким решением для агрегатов данного типа.

Что касается наддува, двигатель имеет две турбины (большую и малую), которые размещены в едином корпусе. Установка турбин реализована последовательно, что позволяет получить быстрый отклик и уверенный подхват на низких оборотах благодаря малой турбине, после чего на средних и высоких оборотах подключается большой турбокомпрессор.

Еще отметим, что уменьшение степени сжатия дизельного мотора также снизила ударные нагрузки на ДВС, параллельно были уменьшены и насосные потери. Снижение нагрузок позволило облегчить дизель. В результате (аналогично бензиновой версии) блок цилиндров стал алюминиевым. Выпускной коллектор интегрирован прямо в ГБЦ, что также облегчило конструкцию, а еще позволило быстрее прогреть каталитический нейтрализатор.

Видео:Ищем давление масла на Mazda CX 5 2.2D, engine Skyactiv D SHСкачать

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.

Что касается дизельной версии, понижение степени сжатия до 14, напротив, указывает на снижение нагрузок на дизельный мотор. В этом случае двигатель также стал сложнее, однако вполне можно рассчитывать на достаточно большой ресурс основных элементов ЦПГ и КШМ.

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.

Читайте также: Низкая компрессия в трех цилиндрах

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.

Видео:"Анатомичка" Skyaсtiv Mazda рука дружбы на 100к пробега.Скачать

Советы и рекомендации

Важно понимать, что бензиновый двигатель SKYACTIV-G имеет высокую степень сжатия. Это значит, что такой мотор склонен к детонации и крайне требователен к качеству топлива. В данный силовой агрегат лучше заливать бензин с октановым числом АИ-95 только в крайних случаях.

Чтобы мотор работал нормально и сохранялся его ресурс, топливо должно быть не ниже АИ-98. Многие владельцы Скайактив в СНГ утверждают, что агрегат лучше всего работает на 100 бензине. Вполне очевидно, что попытки экономить на горючем, заливая в такой мотор 92-й бензин или случайные заправки некачественным топливом на непроверенных АЗС приведут к значительному сокращению ресурса агрегата и к его скорым поломкам.

Также очень важно следить за состоянием, уровнем и качеством моторного масла. Опять-таки, высокая степень сжатия означает увеличение нагрузок на детали, рост температуры и т.д.
Свечи зажигания должны быть качественными и меняться своевременно. Дело в том, что наличие ионных датчиков в катушках зажигания означает, что датчики выполняют замеры по электродам свечей. Если свечи будут загрязнены или с ними возникнут другие характерные проблемы, тогда значительно возрастает риск возникновения разрушительной детонации двигателя.

Видео:Mazda Skyactiv — Технология двигателейСкачать

Что в итоге

Если учесть, что на территорию РФ и СНГ дизели поставляются совсем недавно, особой статистики по ним еще нет. Если же затронуть бензиновые версии Skyactiv, прежде всего, это двигатель с прямым впрыском топлива и высокой степенью сжатия.

Следует понимать, что в устройстве топливной системы присутствует топливный насос высокого давления, а также сложные по конструкции форсунки. В результате бензиновый мотор похож на дизельный со всеми вытекающими последствиями, а также сильно склонен к детонации. Бензин для такого ДВС должен быть высокооктановым, качественным, без примесей и воды.

Напоследок отметим, что если планируется приобретение подержанного автомобиля Мазда с двигателем Скайактив, тогда рассматривать можно варианты, которые прошли не более 100-120 тыс. км. При этом очень важно, чтобы владелец заливал только качественный бензин и масло, следил за состоянием системы питания и т.д. Если этого не делать, двигатель может оказаться «убитым» даже на малых пробегах, так как детонация, которая вполне может возникнуть, значительно сокращает ресурс ДВС.

Если же пробег больше 200 тыс. км., автомобиль с мотором Skyactiv лучше не приобретать, так как на нашем топливе его ресурс уже может подходить к концу. При этом силовой агрегат сложный, так что неизбежны сложности и проблемы с его ремонтом. В худшем случае потребуется прибегнуть к «свапу» двигателя, учитывая, что контрактные Скайактив стоят достаточно дорого.

Моторы линейки TSI. Конструктивные особенности, преимущества и недостатки. Модификации с одним и двумя нагнетателями. Рекомендации по эксплуатации.

Конструктивные особенности двигателей GDI с непосредственным впрыском от моторов с распределенным впрыском топлива. Режимы работы, неисправности GDI.

Двигатель семейства FSI: отличия, особенности, плюсы и минусы силового агрегата данного типа. Распространенные проблемы двигателей FSI, обслуживание мотора.

Рестайлинговый Фольксваген Поло седан с новым двигателем. Главные особенности нового мотора российской сборки CFN Е211 на Polo Sedan из Калуги.

Дизельный мотор TDI. Отличительные особенности двигателя данного типа. Преимущества и недостатки, ресурс, особенности турбонаддува. советы по эксплуатации.

Что нужно знать о моторах на Рендж Ровер перед покупкой такого автомобиля б/у. С каким двигателем лучше взять данный автомобиль и почему.