Почти оригинал про реально работающие новые двигатели:
"Главная цель всех этих разработок — экология. Сейчас граммы выбросов CO2 важнее, чем секунды разгона до 100 км/ч. Поэтому одна из основных целей программы Skyactiv — это сокращение выбросов углекислого газа на 25% по всему модельному ряду. Но если крупные компании могут себе позволить экспериментировать с электромобилями и гибридами, то небольшие фирмы вынуждены мыслить более приземленно. И они понимают, что гибриды гибридами, а в ближайшие годы балом будет править старый добрый двигатель внутреннего сгорания. Вот только можно ли из него выжать еще что-то? Японцы уверены — можно. Но понятие Skyactiv включает в себя не только новые двигатели, но и изменения в трансмиссии, подвеске, структуре кузова... И все ради нее, экологии. Меньше масса, меньше расход, меньше выбросов.
Бензиновый двигатель
Традиционный путь развития в современном двигателестроении давно известен: объем поменьше, турбиной надуем сил побольше, а кому мало — поставим вторую турбину. Но Mazda после долгих размышлений выбрала принципиально другой подход, решив совершенствовать атмосферные моторы. Как? И вот тут самое интересное. Инженеры поставили перед собой весьма амбициозную цель – создать бензиновый мотор со степенью сжатия 14:1. Звучит невероятно! «Я сначала так и заявил начальству: это невозможно! И мне влетело», — признался Хидетоши Кудо, отвечающий за департамент разработки двигателей. Видимо, влетело по-японски крепко, потому что цель-таки была достигнута. Только вдумайтесь: обычные серийные моторы имеют степень сжатия, близкую к 10:1, моторы Формулы-1 — 12:1. А тут сразу 14:1. Да это же настоящая революция!
Бензиновый двигатель Skyactiv 2.0
Проблема в том, что высокая степень сжатия неминуемо приведет к детонации в двигателе. А это его самый страшный враг: быстрое распространение фронта горения в цилиндре означает ударные нагрузки, которые разрушают мотор, снижают эффективность процесса сгорания. Как бороться с детонацией? Снизить температуру в цилиндре и оптимизировать сам процесс сгорания топлива. Как? Была изменена форма поршня, уменьшено время сгорания рабочей смеси, применены новые форсунки непосредственного впрыска топлива.
Слева — новый поршень двигателя Skyactiv, справа — поршень предыдущего двигателя. Новая форма поршня и углубление в центре помогают сделать процесс сгорания более равномерным. Новый поршень легче на 20%
Помимо этого, использовали выпускной коллектор со схемой «4-2-1». Она препятствует возврату горячих отработанных газов в другой цилиндр, у которого выпускной клапан приоткрыт. Новый коллектор имеет сложную форму, а главное — большую длину, и газы, упрощенно говоря, не успевают вернуться в другие цилиндры. Схема эта не нова, она давно известна в автоспорте... А вот на гражданских машинах применять ее мешают соображения экологического характера. Дело в том, что современные нейтрализаторы отработанных газов имеют высокую рабочую температуру (либо требуют применения дорогостоящих материалов, что экономически не оправданно). А эконормы последних лет жестко ограничивают токсичность выхлопа в момент запуска и прогрева двигателя. Поэтому производители переходят на так называемые «катколлекторы», то есть катализаторы, объединенные с выпускным коллектором и расположенные максимально близко к двигателю. Так он гораздо быстрее прогревается и выходит на рабочую температуру. Но в случае с коллектором 4-2-1 близко нейтрализатор просто не повесишь, да и места для него не хватит. Проблема была решена так: на время запуска и прогрева двигателя угол опережения сдвигается в сторону более позднего. Это помогает быстрее разогреть нейтрализатор до выхода на рабочую температуру.
Выпускной коллектор со схемой «4-2-1»
И, само собой, не обошлось без снижения массы двигателя: похудение идет по всем направлениям. За счет облегчения шатунов, коленвала и поршней (цилиндры теперь имеют меньший диаметр) мотор стал легче на 10% по сравнению с нынешним поколением четырехцилиндровых двигателей серии MZR, при этом еще были снижены потери на трение. Для будущего владельца все эти меры не останутся лишь цифрами из рекламных проспектов: эффект от нововведений заметен. Расход топлива снизился на 15%, на 15% вырос крутящий момент на средних оборотах. При этом мотор будет работать на самом обычном бензине с октановым числом 95.
Новый коленвал (слева) стал существенно легче нынешнего
Дизельный двигатель
Однако если уж бензиновый двигатель по расходу сравнялся с современным дизелем, то и последний надо совершенствовать. Но если для бензинового мотора высокая степень сжатия это благо, то для дизеля — все наоборот. Слишком высокая температура и неоднородное сгорание рабочей смеси приводят к увеличению содержания NOx и сажи в выхлопе, их необходимо нейтрализовать, а это дорого. Плюс — более жесткая работа на холостых оборотах.
Инженеры-дизелисты решили не отставать от своих «бензиновых» коллег и замыслили свой рекорд: степень сжатия на новом двухлитровом моторе... тоже 14:1! Но для дизеля это рекорд «вниз», ведь современные аналоги имеют степень в среднем от 16 до 18 единиц.
Новый двухлитровый дизельный двигатель Skyactiv
И опять все не так просто. Низкая степень сжатия приводит к недостаточному нагреву рабочей смеси, а ведь это залог ее воспламенения — свечей-то нет! Выход был найден в системе VVL (Variable Valve Lift). Она позволяет одному из двух выпускных клапанов приоткрываться на такте впуска, тем самым возвращая часть раскаленных отработавших газов обратно в цилиндр. Эффект отличный: температура смеси повышается сразу на 60 градусов, сгорание более стабильное, нет пропусков вспышек. Помогает VVL и при холодном пуске, опять же, возвращая разогретую смесь в цилиндр. Помимо этого, были изменены фазы газораспределения (теперь топливо впрыскивается близко к верхней мертвой точке), а также — двухступенчатый турбонагнетатель.
Снижение нагрузки позволило сделать поршни дизельного двигателя (слева) на 25% легче
Очень интересно будет проверить этот двигатель в российских морозах, ведь инженеры утверждают, что он при холодных испытаниях заводится мягче и лучше других дизелей! Вот только с поставкой дизельных моторов в Россию у Mazda ясности пока нет. Да-да, мол, знаем, приоритетный рынок и все такое, но нам надо дополнительно проверить ваше топливо, все взвесить...
Коленвал тоже облегчен на четверть
Снижение нагрузок в двигателе привело к возможности уменьшения прочности блока, облегчения поршней, шатунов, коленчатого вала. По сравнению с нынешним 2,2-литровым дизелем новый стал легче на 27 кг! При этом вырос крутящий момент в зоне низких оборотов, двигатель стал более отзывчивым на нажатие педали газа. А экологи вообще должны быть счастливы — дизель без всяких дополнительных ухищрений типа мочевины укладывается в нормы Евро-6!
