|
Правительства ведущих европейских стран и Японии ежегодно ужесточают экологические требования к автомобилям и в то же время запускают массу различных государственных программ, стимулирующих разработки экономичных двигателей и гибридных технологий.
Каждый автопроизводитель в этой экогонке выбирает свой путь развития. Кто-то отказывается от атмосферных двигателей в пользу турбированных, другие бросают все силы на развитие гибридных систем, третьи видят будущее в электромобилях. Нам удалось познакомиться с технологиями компании Mazda, которая презентовала новую линейку двигателей и коробок передач, получивших название SkyActiv.
В своих новых разработках в Mazda решили не изобретать велосипед, а усовершенствовать уже существующие конструкции, ведь по прогнозам экспертов, к 2020 году только 23% автомобилей в Европе будут иметь электротягу. Поэтому наряду с работой над гибридным приводом и электромобилями большое внимание в компании Mazda уделили технологии SkyActiv, позволившей сделать двигатели более экономичными и эффективными.
Бензиновый двигатель SkyActiv-G
Существенного повышения КПД в новом 2,0-литровом бензиновом двигателе SkyActive-G удалось добиться за счет высокой степени сжатия, составляющей 14,0. При этом проблему с детонацией, которая неизменно возникает при высокой степени сжатия, инженеры Mazda решили путем использования богатой рабочей смеси и позднего зажигания. Кроме того, для снижения давления в камере сгорания был разработан удлиненный выпускной коллектор со схемой 4-2-1, предотвращающий возврат отработавших газов в камеру сгорания.
В первую очередь новый бензиновый мотор SkyActiv-G получит новый кроссовер Mazda CX-5, который дебютирует на российском рынке в начале 2012 года.
В днищах поршней мотора SkyActiv-G предусмотрены специальные выемки, уменьшающие длительность сгорания. За счет использования новых форсунок с множеством распылителей и выпускного коллектора 4-2-1 мотор SkyActiv обладает увеличившимся на 15% крутящим моментом (по сравнению с текущим двигателем 2,0 MZR). Кроме того, новый двигатель отличается лучшей тягой в широком диапазоне оборотов и улучшившейся на 15% топливной экономичностью. Для уменьшения потерь на всасывании – когда в такте пуска поршни, двигаясь вниз, всасывают воздух – была использована новая система управления фазами газораспределения S-VT, которая изменяет момент открытия и закрытия клапанов, тем самым контролируя количество поступающего в цилиндры воздуха.
В днищах поршней мотора SkyActiv-G предусмотрены специальные выемки, уменьшающие длительность сгорания.
Немаловажным фактором, влияющим на «отзывчивость» двигателя, является снижение массы. По сравнению с мотором MZR у SkyActiv-G на 20% снижен вес поршней и на 15% - шатунов. В результате мотор охотнее набирает обороты, быстрее реагирует на изменение нагрузки и отличается лучшей топливной экономичностью.
Дизельный двигатель SkyActiv-D
Как и «небесный» бензиновый агрегат, новый дизельный двигатель SkyActiv-D обладает аналогичной степенью сжатия в 14,0. Но если 14,0 для бензинового мотора – это один из самых высоких в мире показателей, то для дизельного двигателя, напротив, самый низкий (средняя степень сжатия для дизельных моторов составляет 16,0 - 18,0).
Новый 2,2-литровый дизельный двигатель SkyActiv-D обладает самой низкой в мире степенью сжатия, которая составляет всего 14,0.
Благодаря низкой степени сжатия турбодизель SkyActiv-D обеспечивает более чистое сгорание с образованием меньшего количества сажи и окислов азота. В результате маздовский мотор обходится без дорогостоящих фильтров жестких частиц, соответствуя при этом показателям Евро-6, которые вступят в действие только в 2013 году.
Однако в условиях низких температур дизель с таким малым показателем степени сжатия может испытывать проблемы с пуском и отличаться неровной работой. Во избежание подобных проблем инженеры Mazda установили керамические свечи и создали систему регулирования высоты подъема клапанов. Кроме того, дизельный мотор SkyActiv-D отличается сниженной массой и меньшим уровнем трения.
Еще одним новшеством стал двухступенчатый турбонаддув, состоящий из двух разнокалиберных турбонагнетателей, которые используются в зависимости от условий движения. В результате новый 2,2-литровый дизельный агрегат SkyActiv-D отличается улучшенной топливной экономичностью, увеличенным крутящим моментом и низкими показателями выброса вредных веществ в атмосферу.
Отметим, что первым автомобилем, который получит новый бензиновый мотор семейства SkyActiv-G, станет новый компактный кроссовер Mazda CX-5, продажи которого на российском рынке стартуют в начале 2012 года. Кроме того, в компании Mazda не исключают появление дизельного двигателя, которого уже давно, но пока безуспешно ждут поклонники легковых моделей Mazda в России.
Трансмиссия SkyActiv
При создании автоматической коробки передач SkyActiv-Drive в Mazda постарались совместить преимущества традиционной АКПП, вариатора и трансмиссии с двумя сцеплениями. Задача – добиться хорошей топливной экономичности, быстрого отклика на нажатие педали акселератора, плавности переключения, сохранив при этом мощное ускорение.
При создании автоматической коробки передач SkyActiv-Drive главной задачей инженеров было объединить достоинства трех типов АКПП: традиционного “автомата”, вариатора и коробки с двумя сцеплениями.
Для этого в коробке SkyActiv был использован гидротрансформатор с широким диапазоном блокировки для всех ступеней, что позволило снизить потери во время разгона и улучшить уровень комфорта. Однако увеличение диапазона блокировки зачастую увеличивает вибрации и ухудшает плавность работы АКПП. Эту проблему в Mazda решили путем уменьшения размеров гидротрансформатора. Освободившееся место использовали для установки более крупного демпфера. А использование увеличенной многодисковой муфты с поршневым приводом увеличило долговечность и повысило точность управления. Отметим, что трансмиссия SkyActiv будет доступна как для бензинового, так и для дизельного моторов.
Как и «автомат», механическая трансмиссия SkyActiv-MT будет выпускаться в двух версиях, в зависимости от крутящего момента двигателя. По сравнению с предшественницей новая коробка на 7-16% легче. При создании новой МКПП в качестве эталона была взята трансмиссия от родстера Mazda MX-5, которая отличается высокой четкостью переключения и хорошей отзывчивостью.
В процессе разработки механической коробки передач SkyActiv-MT в качестве эталона была взята избирательности трансмиссии родстера Mazda MX-5.
В результате ходы рычага SkyActiv составляют всего 45 мм (от нейтрального положения), а по точности работы она сильно напоминает аналогичный агрегат от MX-5. Чтобы добиться таких результатов, разработчикам пришлось фактически полностью пересмотреть механизм переключения.
Кузов Skyactiv
Новая маздовская технология SkyActiv затронула не только силовые агрегаты, но и кузов. Здесь специалистами Mazda была предложена конструкция, состоящая преимущественно из прямых элементов, переходящих один в другой. Такая компоновка позволила повысить жесткость кузова и снизить массу.
Жесткость кузова была увеличена за счет большего использования прямых и замкнутых элементов, сварочно-клеевых соединений и широкого применения высокопрочных сталей.
Кроме того, была улучшена пассивная безопасность. В рамках проекта Skyactiv-Body была создана специальная конструкция, распределяющая энергию при столкновении по нескольким направлениям, что способствует лучшему поглощению энергии удара.
Большей жесткости кузова способствуют широкое применение клеевой сварки и увеличение количества сварочных точек. Также при создании кузова SkyActive доля использования высокопрочных сталей возросла с 40 до 60%.
Подвеска SkyActiv
В рамках проекта SkyActiv-Chassis перед инженерами Mazda стояла непростая задача. Цель – добиться отличной управляемости и устойчивости при сохранении комфорта. В качестве заготовки было взято шасси от Mazda3 – передние стойки МакФерсон и задняя многорычажка.
Для улучшения маневренности на низких и средних скоростях в Mazda был разработан новый электроусилитель, расположенный на рулевом валу. В переднем МакФерсоне был увеличен угол наклона оси поворота и плечо стабилизации. Сзади увеличили степень демпфирования амортизаторов и жесткость верхних опор. Кроме того, для более эффективного подавления продольных сил опоры крепления продольных рычагов были перенесены немного выше. Такая мера позволила повысить уровень комфорта и предотвратить подъем задней части кузова. По примеру остальных направлений технологии SkyActiv вес шасси был снижен на 14%, при этом жесткость была повышена.
Руслан Галимов
|
