Вся суть работы нового двигателя SkyActiv-X от Мазда

Содержание

Антидетонационные технологии.

4-2-1 выхлопная система.

Одним из вариантов значительного снижения количества остаточных газов явилосьприменение 4-2-1 выхлопной системы.

Как показано на рис.3, когда выпускной коллектор имеет короткий тракт, волна высокого давления отработавших газов, возникающая сразу после открытия выпускных клапанов третьего цилиндра, достигает первого цилиндра, в котором закачивается такт выпуска и начинается впуск. В результате, отработавшие газы из него выходящие, устремляются назад в камеру сгорания, повышая количество высокотемпературных остаточных газов. С коротким выпускным коллектором волна высокого давления доходит до следующего цилиндра за короткий промежуток времени, проявляя свой негативный эффект во всем диапазоне оборотов двигателя. Однако с 4-2-1 выхлопной системой, имеющей длинный тракт выпускного коллектора, волне требуется время для достижения следующего цилиндра, и вышеозначенныйэффект проявляет себя только на низких оборотах двигателя. Это позволяет снизить количество остаточных газов почти во всем диапазоне работы двигателя. К тому же, коллектор длиной свыше 600мм лучше гасит реактивный момент двигателя, а использование кольцевой формы позволяет экономить компоновочное пространство.

Главным недостатком выхлопной системы 4-2-1 является охлаждение отработавших газов, проходящих по длинному тракту к каталитическому нейтрализатору, что увеличивает время его активации. Температура отработавших газов может быть повышена уменьшением угла опережения зажигания, но слишком большая задержка зажигания приводит к нестабильному горению смеси. В SKYACTIV-G стабильность горения реализуется даже при значительных задержках по углу зажигания при запуске двигателя. Это стало возможным с применением специальной полости в поршне (рис.4) и оптимизации впрыска топлива с целью формирования многослойной топливовоздушнойсмеси вокруг свечи зажигания. Кроме того, полость поршня устраняет контакт начального фронта пламени с торцевой поверхностью поршня и генерацию тепловых потерь с этим связанных.

Улучшение сгорания.

Улучшить антидетонационные свойства удалось сокращением длительности сгорания топлива. Чем быстрее процесс горения,тем короче промежуток времени, в течение которого несгоревшая топливовоздушная смесь подвергается воздействию высоких температур, позволяя процессу нормально завершиться до наступления детонации. Таким образом, помимо создания более однородной смеси интенсификацией воздушного потока, увеличением давления впрыска топлива и использованиеммногоструйных форсунокдля улучшения характеристик распыливания топлива, полость в поршне используется для предотвращения соударения начального фронта пламени с торцом поршняи способствует росту скорости сгорания.

SKYACTIV-D

С наиболее низкой в мире дизельных двигателей степенью сжатия, экологичный, высокоэффективный дизельный двигатель, предназначенный удовлетворить жесткие ограничения законодательства по выбросам вредных веществ без применения дорогостоящих NOx (оксиды азота) нейтрализаторов.

Отличительные особенности SKYACTIV-D:

  • 20% топливной экономии благодаря степени сжатия 14:1.
  • Двухсекционный турбонадув, реализующей плавный и линейный отклик двигателя от низкихдо высоких оборотов и существенно повышающий крутящий момент вплоть до 5200об/мин (верхнего предела частоты вращения).
  • Соответствие требованиям глобального законодательства по выбросам вредных веществ (Euro 6 в Европе, Tier 2 Bin 5 в Северной Америке, и Post New Long-Term Regulation в Японии).

Причины образования оксидов азота (NOx) и сажи.

Вследствие того, что дизельные двигатели имеют высокую степень сжатия, температура и давление в верхней мертвой точке конца такта сжатия (TDC) становятся экстремально высокими. Если впрыск топлива осуществляется при этих условиях, зажигание происходит до образования адекватной топливовоздушной смеси, приводя к неоднородному локальному горению. Результатом этого становится формирование оксидов азота (NOx) и, вследствие недостатка кислорода, сажи (рис.1). В условиях жестких экологических требованиях законодательства, становится проблематичным воспламенить смесь в оптимальный момент (TDC). По сути, не остается другого варианта, как только задержать начало горения до момента пока поршень начнет свое движение вниз, при этом температура и давление в цилиндре упадут, хотя при этом пострадает топливная экономичность.

Преимущества низкой степени сжатия.

Оптимизация момента впрыска понижением степени сжатия.

При уменьшении степени сжатия, температура и давление в TDC понижается. Соответственно, зажигание происходит с задержкой, даже если топливо впрыскивается вблизи TDC, обеспечивая более однородную топливно-воздушную смесь.

Это снижает формирование NOx и сажи, потому что горение становится более равномерным, без локальных высокотемпературных зон и недостатка кислорода.

Кроме этого, впрыск и горение вблизи TDC имеет результатом высокую эффективность дизельного двигателя, который производит большую работу (меньше степень предварительного расширения), чем высоко-компрессионный двигатель (рис.2).

Снижение веса и механических потерь от трения с использованием низкой степени сжатия.

Вследствие низкой степени сжатия, максимальное рабочее давление в цилиндре для SKYACTIV-D ниже, чем у обычных дизельных двигателей, чтопозволяет значительно снизить вес двигателя, прибегнув к структурной оптимизации. Например, становится возможным изменить материал блока цилиндров на алюминий, что позволяет сэкономить 25кг веса (против обычного дизеля). Головка блока становится на 3 кг легче за счёт более тонких стенок и интегрированного выпускного коллектора. Для деталей, участвующих в возвратно-поступательном движении, вес поршней и коленчатого вала, за счёт уменьшения диаметра коренных шеек с 60мм до 52мм, уменьшен на 25%. В результате, механические потери от трения снижены до уровня бензинового двигателя (рис.3). Однако существуют две основные проблемы, препятствующие распространению низко-компрессионных двигателей, в противовес их преимуществам. Первая из них состоит в том, что со снижением степени сжатия, компрессионная температура при низких температурах воздуха падает, серьёзно осложняя запуск двигателя. Вторая – случаи пропусков зажигания в течение прогрева, вследствие низкой компрессионной температуры и давления.

Все преимущества обыкновенных Step AT, CVT и DCT в одной коробке.

Автоматические коробки передач (AT) можно разделить на три типа:

  • Обычные-АТ: устанавливают различные передаточные числа при помощи планетарного редуктора.
  • -CVT: изменяют передаточное число при помощи пары шкивов.
  • -DCT: используют 2 отдельных муфты сцепления для четных и нечетных рядов передач.

Основные требованиями к АТ являются: «хорошая экономия топлива», «легкость трогания с места» (в том числе при преодолении подъема), «чувство прямого управления» и «плавное переключение». Приведенная ниже таблица показывает недостатки и преимущества каждого типа коробок.

SKYACTIV-Drive является идеалом, со всеми преимуществами различных типов трансмиссий:

 

Экономия топлива и чувство прямого управления с широкодиапазонной блокировкой гидротрансформатора.

Гарантированный холодный запуск двигателя и предотвращение пропусков зажигания.

Формирование горючей смеси многоструйными пьезофорсунками.

Новые многоструйные пьезофорсунки обеспечивают широкий спектр факелов распыливания топлива. Точность в дозировании и синхронизация момента впрыска увеличивают точность контроля распределения топлива по объему воздушного заряда, обеспечивают возможность холодного запуска. Такая высокотехнологичная форсунка способна произвести до 9 инжекций за период сгорания. Наряду с тремя основными фазами впрыска: предварительного впрыска, основного впрыска и завершающего впрыска, будет применяться комбинация факелов распыливания в соответствии с условиями вождения. Гарантированный запуск двигателя даже с низкой степенью сжатия обуславливается точным контролем впрыска, а также применением керамических свечей накаливания.

Увеличение температуры воздуха системой VVL в период прогрева двигателя.

Любые пропуски зажигания, которые могут возникнуть во время прогрева двигателя после запуска, предотвращаются путем применения VVL системы (variable valve lift – клапан с изменяемой высотой подъема (рис.4)) для выпускных клапанов. Один цикл сгорания достаточен для повышения температуры выхлопных газов. Учитывая это, выпускные клапаны немного приоткрываются во время такта впуска, что позволяет, горячим выхлопным газам вернуться обратно в цилиндр и повысить температуру впускного воздуха. Это способствует повышению компрессионной температуры, стабилизации воспламенения смеси.

Высокий крутящий момент, снижение токсичности выхлопных газов, улучшенная топливная экономичность с двухступенчатым турбонаддувом.

Само собой разумеется, что турбокомпрессоры в значительной степени способствуют высокому крутящему моменту дизельного двигателя, но они также необходимы для сокращения выбросов и расхода топлива. SKYACTIV-D использует двухступенчатый турбокомпрессор, в котором одна маленькая и одна большая турбины вступают в работу выборочно, согласно условиям вождения. Эта технология обеспечивает высокий крутящий момент и отклик на низких оборотах, высокую мощность на повышенных оборотах двигателя. Кроме того, благодаря синергетическому эффекту от низкой степени сжатия и своевременного оптимального сгорания, осуществляется снижение выбросов NOx и сажи, поскольку обеспечивается необходимое для этого количество воздуха (кислорода).

Новая генерация высокотехнологичных автоматических трансмиссий, обеспечивающих превосходную эффективность в передаче крутящего момента за счет широкого диапазона применения блокировки гидротрансформатора и объединяющая лучшие характеристики всех типов трансмиссий.

Компоненты

Что включает в себя технология Скайактив

Скайактив сочетает в себе механику, электронику и программное обеспечение. Ведь только такой, обширный подход, может дать значительные улучшения и возведение автомобилей от компании на качественно новый уровень. Одним из таких автомобилей является новая Мазда 6 2014 года, которая уверенно рвется в лидеры класса.

Основными компонентами Скайактив являются:

Двигатель SkyActiv-G – изюминкой этого компонента является самая высокая, для бензиновых моторов, степень сжатия горючей смеси.

Этот показатель описывает КПД мотора, чем он выше, тем большая часть энергии горения расходуется на пользу.

Но, химия этого процесса весьма сложна, и потому нельзя просто сильнее сжимать смесь в камере сгорания двигателя, потому что это приводит к проблемам раннего возгорания горючей смеси и бессмысленного расхода энергии.

Все эти проблемы были с успехом решены с помощью использования более устойчивых материалов, а также изменения внутреннего устройства силового агрегата.

Дополнительным плюсом лучшего сгорания топлива явилось существенное уменьшение расхода топлива, а также сокращения ядовитых выбросов. Новые материалы конструкции стали причиной уменьшения общего веса мотора.

Как работает SkyActiv-G видео

https://youtube.com/watch?v=2-pogCcxzSk

Двигатель SkyActiv-D – дизельный мотор, созданный по технологии SkyActiv. В отличие от бензинового силового агрегата, степень сжатия в таком двигателе очень высока, потому как в камере сгорания этого мотора воспламенение смеси дизельного топлива с кислородом происходит от сжатия, а не от искры, как в бензиновом.Следствием такой технологии является использование очень прочных и тяжелых материалов, что ведёт к увеличению общего веса.Но нельзя просто взять и уменьшить сжатие, потому как это приведёт к неравномерному, неполному сгоранию и, как следствие, низкому КПД и большому количеству вредных выбросов.

В Мазде смогли решить эту проблему. Создали дизельный мотор, с самой низкой, для дизелей, степенью сжатия, а также решили проблему неполного сгорания путём изменения конструкции. Кроме того, уменьшенное давление позволило использовать лёгкий алюминий, что сократило массу.

Шасси и кузов – ещё один компонент технологии Скайактив. Геометрические изменения кузова позволили сделать его крепче и, как следствие, безопаснее. А использование лёгкой и прочной стали уменьшило общую массу.Эффект таких изменений выражается в большей сопротивляемости кузова при ударе, а также повышением управляемости автомобиля в целом. Что, в совокупности, повышает удобство и безопасность.

Кузов созданный по технологии SkyActiv видео

Трансмиссия – Скайактив не оставила без внимания и ходовую часть. Объединив всё лучшее от автоматической и механической коробки передач, Мазда получила 6-ти ступенчатую АКПП, которая мягко стартует и очень отзывчива на больших скоростях.Для большей отзывчивости используется новый блок управления со специально разработанным программным обеспечением.

Приятным дополнением нового автомата, стало сокращение расхода топлива.

Для любителей механики, Мазда создала новую шестиступенчатую механическую коробку, с самым коротким ходом рычага.

Те, кто ездил на Mazda MX-5, знают все достоинства её МКПП, так вот новая механика от Скайактив, это улучшенная коробка от МХ-5.

i-ELOOP – система восстановления потерянной энергии. Что это значит?Во время торможения большая часть энергии от двигателя уходит к генератору, заряжающему аккумулятор, потому как расходовать на движение её нельзя. На первый взгляд всё хорошо, но проблема в том, что зарядка аккумулятора это медленный процесс и в результате, тех коротких мгновений торможения, ни на что не хватает.Mazda нашла выход из этой ситуации – использование конденсатора.

Конденсатор это аккумулятор с возможностью зарядки за доли секунды, его минусом является быстрая потеря заряда, но в данном случае нам и не надо хранить энергию.

Во время торможения энергия выделяемая двигателем заряжает конденсатор и от него уже распределяется на все электросистемы автомобиля. Таким образом, она никуда не теряется и вся идёт в дело.

Заключение

Подводя итоги, хочется сказать, что технология от японской компании, обещает нам значительный скачок в развитии автомобилестроения. Скайактив открывает новые горизонты, делая обычные автомобили необычными, сокращая расход топлива и сохраняя окружающую среду.

Мы немного разобрались в том, что это за технология SkyActiv и я надеюсь что это поможет вам при выборе авто.

А пока что, Мазда анонсирует выход нового поколения Скайактив, которое даст нам ещё более улучшенные показатели.

Помогла статья? Оцените её
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...
Добавить комментарий
Adblock
detector