Активное небо

Все о новой концепции разработок автомобилей Mazda

Mazda представила Skyactiv — новую концепцию разработки своих автомобилей. Японцы решили основательно перетряхнуть подходы к проектированию автомобилей, стремясь сделать машины легче, но при этом прочнее, а моторы — экономичнее и экологичнее

Теперь бензиновый и дизельный двигатели имеют одинаковую степень сжатия 14,0, что для бензинового мотора непривычно много, а для дизельного — непривычно мало. Что это дало и с чем пришлось бороться?

Бензиновый мотор

Для него чем выше степень сжатия, тем выше КПД. Но высокая степень сжатия ведет к детонации, приходится делать более позднее зажигание и обогащать смесь — экономичность ухудшается, крутящий момент падает. Чтобы решить противоречие, необходимо избавиться от детонации. Снизить температуру и давление в цилиндре можно, если лучше очистить его от отработавших газов. Для этого в Mazda вернулись к длинному выпускному коллектору 4-2-1. Прогревают катализатор после холодного пуска, делая зажигание на некоторое время более поздним. Кроме того, применены форсунки с более качественным распылением топлива, а в днищах поршней сделаны выемки, в которых сгорание, в основном, и происходит — получилась своего рода компактная камера сгорания. Таким образом удалось побороть детонацию. Производители утверждают, что это дало прирост крутящего момента на 15% и снизило расход топлива.

Еще снизили потери на всасывание. У обычного бензинового мотора в режиме неполных нагрузок дроссельная заслонка частично перекрывает впускной тракт — в такте всасывания поршню приходится преодолевать большее сопротивление. У Skyactiv впускной клапан остается открытым как на такте впуска, так и частично на такте сжатия при полностью открытой дроссельной заслонке. Закрывается клапан, лишь когда лишний воздух уже вытеснен из цилиндра. На обычных двигателях это привело бы к дестабилизации сгорания из-за падения давления в цилиндре, но здесь такого не происходит.

Также в двигателе были уменьшены потери на трение и снижена масса движущихся частей, что тоже внесло свою лепту в экономию топлива.

Дизельный мотор

Снижение степени сжатия до 14 против обычных 16–18 для наддувных дизелей позволило уменьшить температуру и давление в конце такта сжатия. Из-за этого сгорание стало протекать равномернее, без недостатка кислорода и локальных зон перегрева, в которых обычно и образуются вредные окислы азота (NOx) и сажа. Благодаря этому удалось обойтись без нейтрализатора. Кроме того, за счет изменения момента впрыска на более ранний удалось увеличить фактическую степень расширения, то есть полезную работу. В мороз в момент пуска камеру разогревают мощные керамические свечи накаливания, а на прогреве во время такта впуска выпускной клапан остается приоткрытым, и часть горячих отработавших газов снова попадает в цилиндр, быстрее разогревая его. Более низкая степень сжатия позволила уменьшить нагрузки на детали двигателя и, следовательно, сделать их легче, уровень внутреннего трения снизился на 20%, что сделало двигатель более приемистым, мощным и экономичным.

Трансмиссия

Автоматическая КП теперь имеет более широкий диапазон блокировки гидротрансформатора, что улучшает топливную экономичность. Поскольку гидротрансформатор теперь используется лишь в зоне очень низких оборотов, его размеры уменьшили, а освободившееся место отдали более крупному демпферу, лучше подавляющему шумы, вибрацию и сглаживающему неравномерность работы, и более долговечной и легче управляемой многодисковой муфте блокировки с поршневым приводом.

Механическая коробка также подверглась серьезной переработке. От нее постарались добиться точности работы, присущей коробке модели МХ-5.

Кузов

Если новые моторы Skyactiv действительно можно считать инновационными, по крайней мере, так в автомобилестроении еще не делали, то вот рекламируемый компанией прорыв в проектировании кузова, на мой взгляд, прорывом не является. Достаточно взглянуть на схемы и чертежи, предоставленные компанией, чтобы не сомневаться в том, что заявленное увеличение жесткости на 30% при снижении веса кузова на 8% — чистая правда. Да, теперь силовая структура кузова состоит из замкнутых элементов, передний лонжерон стал прямым, а не изогнутым, а его профиль более жестким восьмиугольным вместо четырехугольного. Силовые элементы днища теперь выполнены в виде практически прямых элементов и тоже представляют собой замкнутые контуры. Но это азы сопромата, их знает даже второкурсник технического вуза, а глава «Замена изгиба растяжением-сжатием» в учебнике одна из первых. Инженеры Mazda просто освободились от не очень правильных традиционных представлений и сделали все так, как велит учебник.

Шасси

То же самое могу сказать и про шасси. Увеличение кастора в передней подвеске позволило сделать машину более устойчивой на высоких скоростях, а с неизбежным увеличением усилия на малой скорости поборолись, разработав более мощный усилитель. Ничего прорывного, обычный путь совершенствования характеристик. В задней подвеске перенесли ось крепления рычагов выше оси колеса. Теперь при проезде неровности сила реакции, передаваемая на кузов, не усугубляет подброс, а частично компенсирует его. По той же причине частично компенсируется и продольный крен (клевок) при торможении. Да и сама сила реакции стала меньше. Но в довольно неновом учебнике Йорнсена Рампеля есть глава, описывающая то, что сделали инженеры Mazda. Многие уже давно так делают.

Выводы

В целом технология Skyactiv заслуживает похвалы. Инновационные моторы, новые коробки передач и основательная перетряска кузова и подвесок наверняка потребовали огромной, кропотливой работы. Обычно производители меняют конструкции постепенно, элемент за элементом. Mazda же переработала все целиком, причем во многих местах радикально. Skyactiv с полной уверенностью можно назвать новой платформой. Ждем очередных моделей, чтобы проверить, как это на самом деле работает.

текст: Леонид КЛИМАНОВИЧ
фото: фирма-производитель