Изучаем новые двигатели и трансмиссии Mazda Skyactiv
Любовь к более экологичным и экономичным автомобилям постепенно захлестывает мир. Многие компании стремятся разработать свой гибрид, другие кидают все силы на создание электрокара. Mazda немного отклонилась от пути – японцы решили усовершенствовать уже существующие технологии.
Чтобы не быть голословной, компания не просто рассказала и показала свое новое видение старых комплектующих, но и дала возможность опробовать разработки на первых тестовых автомобилях, привезенных специально из Японии. Новая концепция Mazda называется Skyactiv и включает в себя новый бензиновый и дизельный моторы, трансмиссии, кузов и шасси.
Первым автомобилем, который полноценно продемонстрирует все возможности идеологии "Скайактив" станет кроссовер Mazda CX-5, выпуск которого намечен на конец 2011 года. После премьеры этой модели, все последующие новинки бренда будут оснащаться только новыми комплектующими.
На организованной для журналистов встрече представители Mazda попытались доступно объяснить, что они вкладывают в концепцию Skyactiv. По словам вице-президента и главного менеджера Европейского центра научно-технических разработок Mazda Хироюки Мацумото, главная цель компании - создание ДВС, максимально приближенного к идеальному с точки зрения экологичности и экономичности. При этом двигатель должен сохранить водителю ощущение удовольствия от вождения в фирменном стиле zoom-zoom.
Бензиновый прорыв
Новый бензиновый двигатель Skyactiv-G имеет на 15% больший крутящий момент, чем его предшественник (2,0-литровый производимый ныне MZR), на 15% меньший расход топлива и уровень выбросов СО2. Степень сжатия составляет 14:1, тогда как обычно это 10:1 (моторы болидов F1, к слову, имеют степень сжатия 12:1). Механизм газораспределения нового двигателя трудится в тандеме с выпускным коллектором со схемой 4-2-1. Работает силовой агрегат на бензине с октановым числом 95. Достичь таких результатов удалось за счет облегченных материалов, изменения форм и новой конфигурации выпускной системы.
Новые поршни с углублением (справа) в днище обеспечивают более плавное распространение пламени после воспламенения топливной смеси, оптимизируя сгорание и предотвращая детонацию. Уменьшение диаметра цилиндра привело к снижению теплопотерь и повысило тепловой КПД двигателя
"Повышение степени сжатия обычно приводит к появлению детонационного сгорания топлива, что вызывает снижение крутящего момента. Аномальное сгорание вызвано высоким давлением в камере сгорания и усугубляется высокой температурой. Mazda справилась с этим за счет поршней с выемкой и срезами в днище и выпускной системы с конфигурацией 4-2-1", - объяснили специалисты Mazda.
Новая выпускная система имеет чуть большую длину, и обладает эффектом "продувки" цилиндров, способствуя удалению отработавших газов. Это снижает температуру внутри цилиндров, что не дает возможности для детонации. Выпускная система увеличила и крутящий момент на малых оборотах. В результате, трение в новом моторе снижено на 30%, а масса уменьшилась на 10%.
Первыми технологии Skyactiv продемонстрируют 2,0-литровые моторы. Но позже компания планирует выпустить двигатель в 2,5 литра и малолитражный вариант объемом 1,3 и 2,0 л.
Дизельная экология
Вторая новинка заинтересовала не меньше. Дизельный двигатель Skyactiv-D с системой питания common-rail имеет ту же степень сжатия, что и бензиновый мотор (14:1). Но для такого типа агрегатов этот показатель является самым низким в мире (стандартные цифры – 16,0 и 18,0). По выбросам вредных веществ этот дизельный мотор уже соответствует экологическим стандартам "Евро-6", которые будут введены не раньше 2014 года. Экологичный дизель – звучит заманчиво, согласитесь.
Как известно, дизельные моторы не нуждаются в свечах зажигания. Впрыскиваемое в цилиндры топливо самовоспламеняется за счет высокой температуры, которая возникает благодаря создаваемому поршнями давлению. Так вот в Skyactiv-D при такой низкой степени сжатия температура и давление в конце такта ниже. Соответственно сгорание протекает медленнее. В этом есть как минусы, так и плюсы.
Уменьшение степени сжатия в дизельном двигателе Skyactiv ведет к снижению температуры и давления в цилиндре. Появляется дополнительное время для более тщательного перемешивания топлива с воздухом и получения гомогенной смеси до момента воспламенения. Концентрация окиси азота и сажи в отработавших газах резко снижается
По мнению Mazda, это способствует лучшему смешиванию топлива и воздуха, а соответственно препятствует образованию большого количества окиси азота и сажи, снижая расход топлива на 20%. Но слишком низкая температура воспламенения при холодных пусках и во время работы в условиях холодной погоды имеет и другую сторону медали - мотор может допускать пропуски зажигания во время фазы прогрева или не запуститься вообще.
В ответ на это, в Mazda заявили, что двигатель экспериментальный, и работа по его усовершенствованию еще продолжается. Но кое-что уже сделано. Так, в камеры сгорания установили керамические свечи накаливания и создали оригинальную систему регулирования высоты подъема клапанов.
Система изменения степени открытия клапанов ускоряет прогрев двигателя и стабилизирует процесс сгорания топлива. Во время такта впуска выпускные клапаны немного открываются, чтобы некоторая часть горячих отработавших газов вернулась назад в цилиндр
За счет опять же облегченных материалов и новых форм удалось маздовцам снизить и вес дизельного мотора, а также потери на трении. Головка блока цилиндров получила более тонкие стенки и стала легче на 3 кг, а блок цилиндров, изготовленный из алюминиевого сплава, потерял в весе 25 кг. Новый дизельный мотор Mazda оснащен двухступенчатым турбонаддувом, с малым и большим турбонагнетателями. Малый подает воздух в камеры сгорания на небольших оборотах в целях устранить турбояму. Использование системы двух нагнетателей обеспечило высокую мощность при высоких оборотах - 175 л.с. при 4500 об/мин (максимальная частота вращения коленчатого вала составляет 5200 об/мин).
6 ступеней
Концепция "Скайактив" включает в себя и новые трансмиссии. Как объяснили в Mazda, в ближайшие годы все автомобили марки получат возможность оснащения новым 6-ступенчатым "автоматом" под названием Skyactiv-Drive, а 5-ступенчатые коробки останутся в прошлом. Пока японцы пришли только к шести ступеням, а конкуренты уже давно изготавливают 7-, 8-ступенчатые трансмиссии. Ответ прост - финансы Mazda не позволяют компании развиваться также стремительно, как это делают, например, немцы.
"Все упирается в бюджет. Больших денег у компании нет. Имея бюджет VW, конечно, мы могли бы делать и 9-ступенчатые автоматы, но Mazda пока не обладает такими возможностями. Мы медленно, но качественно идем к своей цели", - рассказала Авто.Вести.Ru официальный предстваитель Mazda в России Мария Магуайр.
Главные заявленные достоинства новой АКПП – мощное ускорение при старте и быстрое, но плавное переключение передач. Благодаря широкому диапазону блокировки гидротрансформатора на всех ступенях крутящий момент передается к ведущим колесам (компьютерный анализ показал, что степень блокировки повышена с 64% для ныне используемой 5-ступенчатой АКПП до 89%). Такая коробка передач разработана в двух версиях, что позволяет использовать ее как с бензиновым, так и с дизельным двигателем Skyactiv.
 
"Механика" стала более динамичной за счет уменьшения рабочего хода рычага, а "автомат" с многодисковым сцеплением стал еще быстрее схватывать на старте
Из новшеств для Skyactiv-Drive был разработан мехатронный модуль. АКПП также оснащена многодисковым сцеплением вместо однодискового и, по уверениям японских инженеров, является более быстрой, чем коробка с двойным сцеплением.
Для механической версии 6-ступенчатой КПП японские специалисты уменьшили рабочий ход рычага на 5 мм, теперь он составляет не 50, а 45 мм. По ощущениям на треке за рулем первых тестовых экземпляров автомобилей Mazda6 Skyactiv, переключения действительно стали более быстрыми и легкими. "При переключении со второй на третью механизм коробки опускается, а не поднимается. Используя силу притяжения, мы получили более быстрое переключение", - объяснили в "Мазда".
За основу новой коробки была взята механическая трансмиссия Mazda MX-5. Вместо неразъемной втулки в механизм встроили скользящий шарикоподшипник. Средняя толщина картера механической коробки передач обычно составляет 3,5 мм, в МКПП Skyactiv – 2,5 мм. В том числе и благодаря этому общий вес коробки удалось уменьшить на 30% или 6 килограмм.
Пластика тела
Кузов и шасси тоже претерпели технологические изменения. Кузов Skyactive облегчили на 20 кг. Важными аспектами в его доработке стали: увеличение жесткости материала и, как ни странно, одновременное снижение веса. "Компьютерный анализ показал, что для достижения целей, нам необходимо укрепить части днища более точной сваркой в порогах, подрамниках и задних арках. Проблемно сперва было соединить крышу с задней стойкой. Но мы использовали силовые элементы прямой формы. Даже под днищем количество элементов криволинейной формы было сведено к минимуму", - объяснил специалист компании.
Увеличить безопасность кузова призвана конструкция с разветвленной схемой восприятия нагрузок. При столкновении сила удара распределяется не в одном, а по трем направлениям - вверх, вниз и в среднюю часть автомобиля. "Задачу поглощения энергии выполняют даже двери. Для жесткости мы использовали в соединениях высокопрочный клей и увеличили количество сварочных точек. Доля же высокопрочных сталей возросла с 40 до 60%", - рассказали инженеры.
Формы кузова изменились, стали более изогнутыми и получили больше прямых соединений друг с другом
При конструкции шасси автостроители столкнулись с давно существующей проблемой - как улучшая управляемость на малых и средних скоростях, обеспечить хорошую устойчивость на высокой скорости. Инженеры пересмотрели геометрию элементов задней подвески - оптимизация рычагов подвески позволила более точно управлять углами установки задних колес. Амортизаторы были установлены в положение с наибольшим передаточным отношением, а точки крепления рычагов задней подвески перенесены выше. Это, по мнению Mazda, снизит жесткость при ездовом комфорте, воспрепятствует подъему задней части кузова и снизит тормозной путь.
Новые старые правила
Озабоченность специалистов Mazda усовершенствованием уже давно изученных технологий намекает на хитрость японцев, ровно как и на медлительность. Пока все ведущие автопроизводители мира нацелены на будущее в виде гибридов и электромобилей, Mazda бросает силы и на инновации в бензиновых и дизельных моторах. Что из этого получится, покажут первые серийные экземпляры Skyactiv. Тестовые праворульные "Мазда6", привезенные специально из Японии, по своим ходовым характеристикам порадовали - езда в стиле zoom-zoom им по вкусу. А вот такие пункты, как расход топлива, экологичность и безопасность проверить было невозможно.
Интересно будет понаблюдать, как на технологии "Мазда" отреагируют конкуренты. Хотя, пока японцы медлили и перепроверяли, многие бренды уже перешагнули ДВС и переключились на гибриды.
"У нас у всех есть двигатель внутреннего сгорания. Другие компании, образно говоря, улучшают компоненты "топора", снабжая ДВС 9-ступенчатым автоматом, например. А мы решили сделать лучше сам "топор".
Противопоставить немцам мы пока ничего не можем, им соответствовать просто невозможно, именно поэтому мы решили не гнаться за другими, а пойти по своему пути, качественно и без спеха. Ведь и цены на наши машины значительно ниже тех же немецких моделей. За небольшие деньги клиент Skyactiv получит хороший усовершенствованный двигатель в том числе", - резюмировала PR-менеджер Mazda Мария Магуайр. | 
