Мы подробно рассмотрели 2,0-литровую версию Sky-G, которая будет запущена в следующем году в США, вероятно, как часть обновления Mazda 6 в середине цикла. еще не выпущен и будет примерно на 140 фунтов легче, чем нынешний автомобиль, благодаря тщательной оптимизации толщины материала и точек крепления. ) В будущем также будут варианты в диапазоне от 1,3 до 2,5 литров, и Mazda уже подписала сделка по лицензированию гибридной технологии Toyota для будущего гибрида на базе Sky. Начиная с нуля, Mazda впечатляюще превзошла свой предыдущий газовый двигатель, в соответствии с расчетными рейтингами экономии топлива EPA в оборудованной Sky Mazda 3 с расходом 30 миль на галлон по городу и 39 миль на галлон.до шоссе 40. Это почти на уровне дизельных VW Golf и Jetta, а также лучших в своем классе автомобилей на один сегмент меньше, таких как Ford Fiesta и Chevrolet Cruze. Вот как они это сделали.

The Big Squeeze

Повышение степени сжатия — в данном случае до ошеломляющих 14:1 с 11:1 в нынешнем 2,0-литровом (версия для США — 10:1) — классический способ сжатия больше работы от рабочего хода поршня. Но это также создает проблемы, потому что сильное сжатие воздушно-топливной смеси вызывает избыточное накопление тепла в цилиндре, что приводит к преждевременному самовоспламенению или детонации. Чтобы снизить температуру, Mazda использует очень длинный выпускной коллектор 4-2-1, спроектированный таким образом, чтобы горячие выхлопные газы не попадали обратно в такт впуска следующего цилиндра. В нынешнем виде не похоже, чтобы Sky мог поместиться в продольном варианте, таком как Miata — огромный заголовок, скорее всего, проткнул бы переднее крыло.

Дальнейшие улучшения включают в себя добавление прямого впрыска и снижение потерь тепла — слишком много тепла может быть проблематичным, но температура является необходимым побочным продуктом сжигания топлива, и его подавление неэффективно. Снижение тепловых потерь достигается за счет меньшего диаметра отверстия и гораздо более сложной формы поршня, который имеет полость непосредственно в центре поршня, горячей области, где зажигается свеча зажигания. Также было уменьшено трение в поршнях, шатунах и коленчатом валу (который теперь изготовлен из кованой стали вместо чугуна), а роликовые толкатели уменьшают его в клапанном механизме. В двигателе используется масло 0W20, которое пугающе похоже на подкрашенную воду. Sky также имеет двойное изменение фаз газораспределения, регулируемое электронным способом (в отличие от использования давления масла) на стороне впуска, так что можно быстро регулировать даже во время холодного запуска. Общий вес был уменьшен примерно на 15 фунтов, в том числе 10 сэкономлено за счет утончения блока, где дополнительная прочность не требовалась.

Топливо премиум-класса, мощность среднего класса

Топливо премиум-класса с октановым числом 91 требуется для не столь ошеломляющих 163 л.с. диапазон крутящего момента для улучшения управляемости в реальных условиях. По словам Mazda, чтобы обеспечить работу на обычном газе, версия для США будет иметь степень сжатия 13: 1, что означает, что экономия топлива и крутящий момент снизятся примерно на 3-5 процентов. Sky с премиальным топливом, на котором мы ездили, вполне подходил для прототипов Mazda 6, хотя ускорение было довольно неторопливым — намного медленнее, чем у нынешней Mazda 6 с ее 2,5-литровым двигателем мощностью 168 л. плавность хода в течение длительного времени на каждой передаче. Но наличие более легкой Mazda 3 помогло бы, и компромисс для почти дизельного уровня экономии топлива, вероятно, того стоит.

Удивительно, но Mazda продолжает популярную сегодня тенденцию к уменьшенным двигателям с турбонаддувом — скажем, 1,4-литровый турбо вместо этого 2,0-литрового. Компания заявляет, что следующее поколение бензиновых двигателей, в которых будет использоваться HCCI (воспламенение от сжатия с однородным зарядом) — по сути, работающий бензиновый двигатель, как дизель, без использования свечей зажигания, — сведет на нет преимущества двигателей меньшего размера. Двигатели меньшего размера уменьшают насосные потери за счет более частой работы при более высокой нагрузке (дроссельная заслонка открыта больше). Точно так же двигатели HCCI должны будут пропускать больше воздуха, чтобы реализовать преимущества этого цикла в плане экономии топлива и сжигания обедненной смеси. Mazda утверждает, что если она уменьшит размеры двигателей семейства Sky, они не смогут пропускать достаточное количество воздуха для HCCI без повторного увеличения мощности. Кроме того, как справедливо отмечает Mazda, добавление турбокомпрессора и промежуточного охладителя — довольно дорогое удовольствие.

Oil-Burner Exposé

Что касается дизельных двигателей, Mazda добилась еще более впечатляющих результатов. 2,2-литровый Sky-D (опять же, другие размеры, вероятно, последуют) повышает экономию топлива на 20 процентов по сравнению с нынешним 2,2-литровым дизелем и соответствует стандартам выбросов Euro 6 и США Tier 2 Bin 5 без использования какой-либо дополнительной обработки NOx, такой как впрыск мочевины. Вы улавливаете это? Он соответствует стандартам выбросов США. Это потому, что Mazda планирует представить этот двигатель где-то в 2012 году.0005

С дизельным двигателем Mazda пошла в противоположном направлении, уменьшив степень сжатия с 16,3:1 до 14:1. Это то же самое, что и у Sky-G, работающего на газе, и, по словам Mazda, это самое низкое в мире значение среди дизелей. Это снижает давление в цилиндрах и, следовательно, температуру, что снижает образование NOx, а также позволяет топливу лучше смешиваться, избегая локально богатых областей, которые производят сажу. Mazda утверждает, что уменьшение трения только за счет пониженного давления в цилиндре стоит 4-5-процентного увеличения экономии топлива. Кроме того, уменьшенные внутренние силы позволяют значительно уменьшить вес таких компонентов, как штоки и поршни. Здесь также коленчатый вал из кованой стали заменяет чугунный узел. Общая экономия веса составляет колоссальные 55 фунтов.

Недостатком снижения степени сжатия дизельного двигателя является то, что во время прогрева температура двигателя может быть слишком низкой для обеспечения нормального сгорания, что приводит к пропускам зажигания. Чтобы обойти это, Mazda добавила двухступенчатую систему регулируемого подъема клапана на стороне выпуска, чтобы иметь возможность создавать дополнительное перекрытие клапанов. Это заставляет горячие выхлопные газы возвращаться в следующий цилиндр, чтобы нагреть его.

Eat It, Hybrids

Другие нововведения: последовательное расположение двух турбин — одного малого и одного большого, — которое превосходит старый одиночный агрегат с изменяемой геометрией; Пьезофорсунки с 12 отверстиями, которые впрыскивают топливо в цилиндр в точном количестве в течение от двух до восьми отдельных впрысков за цикл при давлении до 2900 фунтов на квадратный дюйм; и выпускной коллектор, полностью интегрированный в блок. Здесь также впечатляют заявления об экономии топлива: от 31 до 33 миль на галлон по городу и 43 мили на галлон по шоссе для Mazda 6 с 2,2-литровым дизелем. Кому-то еще нравится семейный седан с расходом топлива более 40 миль на галлон?

Мощность превосходит бензиновый двигатель по обоим параметрам: 173 л.с. при 4500 об/мин и 310 фунт-фут при 2000 об/мин. Redline был поднят до кричащих (для дизеля) 5200 об/мин по сравнению с 4500 у его предшественника. автомобиль с газовым двигателем, сильно тянущий во всем диапазоне оборотов и не демонстрирующий никакого ощущения одышки, которое поражает некоторые дизели, когда они приближаются к верхнему пределу тахометра. Он исключительно отзывчивый и тихий, с очень небольшим грохотом, даже при ускорении с оборотов двигателя ниже 1500 об/мин.

Автоматическая коробка передач Anxiety

В дополнение к сладкой шестиступенчатой ​​механической коробке передач мы приводили в действие каждый двигатель с новой шестиступенчатой ​​автоматической коробкой передач Sky-drive от Mazda, которая может похвастаться более агрессивной муфтой блокировки гидротрансформатора, к 4-7-процентному улучшению экономии топлива. Хотя калибровка, по общему признанию, находилась на ранней стадии разработки, автомат был явно менее впечатляющим, чем любой из новых двигателей. С точки зрения ощущений, которые, по утверждению Mazda, стали гораздо более прямыми, чем раньше, они, похоже, ничем не отличаются от нынешних высокотехнологичных автоматических систем. Переключение на повышенную передачу с полностью открытой дроссельной заслонкой тоже показалось нам немного ленивым, хотя переключение на пониженную было довольно быстрым. Мы будем придерживаться руководства, большое спасибо. Однако мало кто покупает, что может плохо сказаться на продажах Mazda.

Возможно, самое лучшее во всем этом то, что впечатляющая инженерная работа Mazda доказывает, что у двигателя внутреннего сгорания по-прежнему много опор в нашем все более регулируемом мире.

Дэйв ВандерВерп

Директор отдела испытаний транспортных средств

Дэйв ВандерВерп проработал более 20 лет в автомобильной промышленности, занимая различные должности от инженеров до консультантов по продуктам, и в настоящее время возглавляет «Автомобиль и водитель » по испытаниям транспортных средств. Дэйву очень повезло начать работу в C/D, так как он случайно отправил незапрошенное резюме в нужное время, чтобы получить работу на полставки, когда он был студентом Мичиганского университета, где он сразу же увлекся миром. автомобильной журналистики.

Двигатели со сверхвысокой степенью сжатия и непосредственным впрыском создают волну экономии топлива — UnderhoodService

Mazda не относится к числу автопроизводителей с большими объемами. Имея всего 1,9% автомобильного рынка, они меньше, чем Subaru, BMW и Mercedes-Benz (каждая из которых занимает около 2% рынка). Но в последнее время Mazda произвела фурор в автомобильном мире благодаря своей технологии SKYACTIV.

Представленные в 2011 году на японском рынке бензиновые двигатели Mazda со сверхвысокой степенью сжатия и непосредственным впрыском топлива достигают показателей экономии топлива, которые могут конкурировать со многими гибридами, и при этом стоят дешевле. Эти двигатели включают 1,3-литровый двигатель SKYACTIV-G в Mazda 2 2012 года, 2,0-литровый двигатель в Mazda 3 2012 года и CX-5 2013 года, а также двигатели 2,0 и 2,5 л в Mazda 6 и CX-5 2014 года.

Секрет экономии топлива Mazda благодаря двигателям SKYACTIV-G заключается в подходе к управлению процессом сгорания. Дизельные двигатели обычно примерно на 30% более эффективны, чем бензиновые двигатели, отчасти из-за их значительно более высокой степени сжатия (16: 1 или выше для дизелей по сравнению с 9: 1 или 10: 1 для большинства бензиновых двигателей). Повышение степени сжатия бензинового двигателя также улучшает его тепловой КПД, выходную мощность и экономию топлива.

Но по мере повышения степени сжатия растут и требования к октановому числу топлива, чтобы противостоять детонации. Если в топливе недостаточно октанового числа, чтобы выдержать более высокую степень сжатия, оно детонирует, детонирует и вызывает потерю мощности, а также возможное повреждение двигателя!

Так как же двигатели Mazda SKYACTIV-G могут работать на обычном бензине с октановым числом 87 при статической степени сжатия 13:1? Это магия Мазды!

Многие высокопроизводительные гоночные двигатели имеют степень сжатия 14:1 или выше, но не на обычном насосном газе. Эти двигатели работают на сверхвысокооктановом гоночном бензине или каком-либо спирте (метанол или этанол E85) и имеют богатую топливно-воздушную смесь. Этилированное гоночное топливо с октановым числом 107 обычно может выдерживать степень сжатия в диапазоне 12:1. При использовании гоночного бензина с октановым числом 112 степень сжатия можно увеличить до 14 или 15:1. Однако большинство гоночных двигателей являются карбюраторными или с впрыском через порт и не имеют прямого впрыска или системы изменения фаз газораспределения (VVT). Следовательно, они должны сжигать какой-либо тип высокооктанового гоночного топлива, чтобы свести к минимуму риск детонации.

Инженеры Mazda знали об этом, когда разрабатывали новые двигатели SKYACTIV-G. Они знали, что более высокая степень сжатия повысит топливную экономичность и экономичность, но детонация будет проблемой, если температура и давление в камере сгорания будут слишком высокими для обычного бензина или даже бензина премиум-класса.

Их решение состояло в том, чтобы снизить температуру и давление внутри камеры сгорания путем тщательного управления компрессией двигателя с помощью VVT, точной синхронизацией и направлением импульсов прямого впрыска топлива в камеру сгорания и максимально быстрым отводом тепла. от двигателя с длинной трубой 4-2-1 выпускного коллектора.

ВЗГЛЯД ВНУТРИ
Двигатель SKYACTIV-G очень похож на любой другой двигатель. Он имеет алюминиевый блок и головку блока цилиндров с парой верхних кулачков с цепным приводом. Четыре поршня, 16 клапанов (по четыре на цилиндр) и одна платиновая свеча зажигания на цилиндр с системой зажигания «катушка на свече». Здесь нет ничего необычного. Тем не менее, поршни имеют куполообразную форму, как поршень с высокими эксплуатационными характеристиками, для повышения степени сжатия и имеют небольшую чашу в верхней части, как у дизельного поршня. Чаша действует как мини-камера сгорания и позволяет фронту пламени быстро распространяться, когда топливо впрыскивается непосредственно в эту утопленную чашу в верхней части каждого поршня. Чаша обеспечивает более быстрое сгорание и сокращает время, в течение которого несгоревшая воздушно-топливная смесь в остальной части цилиндра подвергается воздействию высоких температур, что снижает риск детонации.

В этих двигателях также используется система непрерывного изменения фаз газораспределения с двумя последовательными клапанами (S-VT), позволяющая постоянно изменять величину перекрытия клапанов, а также синхронизацию впускных и выпускных клапанов. Это эффективно снижает компрессию во время такта впуска, а также насосные потери, которые обычно возникают, когда дроссельная заслонка почти закрыта на холостом ходу и при небольшой нагрузке.

Во время такта впуска дроссельный и впускной клапаны остаются открытыми, пока поршень движется вниз по цилиндру. Но впускные клапаны не закрываются, когда поршень достигает нижней мертвой точки и меняет направление. Скорее, впускные клапаны остаются открытыми в течение короткого периода времени, когда поршень возвращается в исходное положение на такте сжатия. Это вытесняет лишний воздух обратно из цилиндра и позволяет двигателю вести себя так, как будто у него более низкая степень сжатия, чем на самом деле. Это кажется контрпродуктивным, но на самом деле это повышает эффективность сгорания при одновременном снижении требований к октановому числу для предотвращения детонации.

Чтобы отводить как можно больше остаточного тепла из камеры сгорания после каждого рабочего такта, двигатели SKYACTIV-G оснащены специальной длинной трубой, выпускным коллектором четыре-в-два-в-один. Он выглядит как выхлопной коллектор послепродажного обслуживания и служит, по сути, той же цели. Длинные трубы помогают более эффективно выводить выхлопные газы, так что выхлопные газы не всасываются обратно в соседние цилиндры во время тактов впуска. Длинные выхлопные трубы также помогают увеличить крутящий момент и мощность двигателя.

2,5-литровый двигатель SKYACTIV-G в Mazda 6 2014 модельного года — непростая задача. Двигатель мощностью 184 лошадиных силы может разогнать этот автомобиль с нуля до 60 миль в час всего за семь секунд. Но максимальная скорость ограничена электроникой на отметке 135 миль в час.

Что касается экономии топлива, технология SKYACTIV-G обеспечивает значительный прирост с рейтингами EPA, которые на 15% лучше, чем у предыдущих двигателей Mazda аналогичного объема. 2,5-литровый двигатель Mazda 6 расходует 26 миль на галлон по городу и 38 миль на галлон по шоссе с шестиступенчатой ​​автоматической коробкой передач. Существует также специальная версия Grand Touring, доступная с «техническим пакетом», который добавляет все виды электронных гаджетов, включая активные жалюзи решетки радиатора для улучшения аэродинамики на высоких скоростях. Эта версия сертифицирована EPA по шоссе на 40 миль на галлон.

ДИЗЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ
Mazda также имеет дизельный двигатель SKYACTIV-D, который будет доступен для Mazda 6 и, возможно, других моделей 2014 года. дизель: только 14:1.

Идея здесь заключалась в том, чтобы уменьшить насосные потери за счет использования более низкой степени сжатия, но при этом сохранить высокую тепловую эффективность за счет использования последовательной установки системы впуска сдвоенного турбонагнетателя для нагнетания большего количества воздуха в цилиндры при работающем двигателе. Есть меньший турбо и большой турбо, которые могут работать вместе или независимо. Меньший турбонаддув помогает уменьшить турбозадержку на низких оборотах, в то время как больший турбонаддув обеспечивает повышенное давление наддува для высокой мощности.

Двигатель SKYACTIV-D также весит более 50 фунтов. легче предыдущего дизельного двигателя, который он заменяет, и имеет на 20% меньше внутреннего трения.

Эти усовершенствования позволяют новому двигателю SKYACTIV-D экономить топливо на 20% лучше. Двигатель также соответствует всем требованиям США и Европы по выбросам выхлопных газов, не требуя дорогостоящей и громоздкой системы доочистки выхлопных газов. Двигатель работает чище, практически без сажи и с минимальным выбросом NOx.

Холодному запуску способствуют керамические свечи накаливания и регулируемая синхронизация выпускных клапанов (что способствует сохранению тепла).

ТРЕБОВАНИЯ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ
Требования к техническому обслуживанию двигателей Mazda SKYACTIV-G аналогичны требованиям к другим импортным моделям последних моделей. Плановые интервалы замены масла для «нормального» обслуживания составляют каждые 7500 миль. Mazda рекомендует использовать моторное масло 0W-20 для максимальной эффективности использования топлива. Свечи зажигания платиновые с длительным сроком службы и интервалом замены 150 000 миль. Однако рекомендуемый интервал замены охлаждающей жидкости составляет всего 60 000 миль.

Поскольку приложения SKYACTIV-G все еще настолько новы, вы, вероятно, не увидите никаких ремонтных работ, связанных с двигателем, пока не истечет гарантия на автомобили. Как и в случае с любой относительно новой технологией, в будущем могут возникнуть некоторые проблемы с прорезыванием зубов, которые откроют возможности для обслуживания на вторичном рынке. На данный момент технология SKYACTIV работает достаточно хорошо.

Mazda выпустила как минимум один TSB для двигателя 2,0 л SKYACTIV-G в Mazda 3 2012–13 гг. и CX-5 2013 г. В бюллетене 01-003/13 рассматриваются условия грубой работы на холостом ходу с горящей MIL и кодами DTC P0015 и P0524.