Двигуни Mazda Skyactiv: надійність, плюси та мінуси

Японська компанія Mazda на тлі конкурентів завжди відрізнялася прагненням до впровадження у масове виробництво відокремлених рішень. Достатньо згадати роторні ДВЗ на моделях серії RX, які навіть з урахуванням певних недоліків все одно завоювали масу шанувальників у всьому світі.

Що стосується нових розробок поршневих двигунів, компанія не змінила своїм традиціям. Поки решта світових автовиробників зосередилася на розробці та виробництві високофорсованих турбованих двигунів з невеликим робочим об'ємом, інженери Мазда залишилися вірними звичному і надійнішому «атмосфернику».

Результатом стала поява агрегатів Mazda Skyactiv. При цьому вдалося не тільки вписати ці мотори в сучасні екологічні норми, але також значно підвищити потужність та економічність двигунів нового покоління. Далі ми поговоримо про особливості конструкції вказаних силових агрегатів, а також спробуємо відповісти на питання, який ресурс двигуна та надійність Skyactiv.

Двигуни Skyactiv: особливості конструкції та принцип роботи

Отже, мотори Скайактив вперше з'явилися під капотом популярного кросовера Mazda СХ-5. Бензинова версія отримала робочий об'єм 2.0 літри, дизель Skyactiv з турбонаддувом має об'єм 2.2 літри.

Примітно те, що ступінь стиснення як бензинової, так і дизельної версії знаходиться на однаковій позначці 14. Якщо просто, для бензинового мотора це дуже високий показник (звичайною нормою є 10-12), тоді як для дизеля досить низький. При цьому інженери Мазда в обох випадках успішно вирішили цілу низку складнощів та проблем.

• Почнемо з бензинового Скайактиву. Як відомо, чим більший ступінь стиснення, тим вище буде температура і тиск у циліндрі ближче до закінчення такту стиснення. Результат - суміш краще згоряє, двигун стає потужнішим, підвищується його ККД.

Але не все так просто. Збільшення ступеня стиснення також призводить до того, що бензиновий двигун у цьому випадку отримує схильність до виникнення детонації. Якщо говорити про спортивні авто, детонації можна уникнути за допомогою високооктанового бензину, проте для масових ДВЗ це рішення ніяк не підходить.

З цієї причини бензиновий Skyactiv-G отримав цілу низку серйозних доробок, що дозволило даному мотору з високим ступенем стиснення нормально працювати на простому 95-му бензині, при цьому залишатися потужним, екологічним та економічним.

• Проблему детонації дозволив вирішити комплексний підхід. Насамперед було змінено форму поршня, який тепер не плоский, а більше схожий на трапецію. Також у середині з'явилося поглиблення, щоб біля свічки суміш спалахувала рівномірно, тим самим зменшуючи ризики детонаційного згоряння.
• Також у конструкції цього двигуна використані спеціальні іонні датчики на кожному окремому циліндрі. Такі датчики високочутливі та вбудовані в котушки запалювання. В основу роботи датчика покладено фіксацію коливань іонного струму в зазорі свічки запалювання після займання паливно-повітряної робочої суміші. Після згоряння заряду утворюються іони, що дозволяє середовищу, що утворилося, проводити струм. Датчик формує електроімпульси, посилає їх на електроди свічки і далі здійснює виміри. Якщо просто, як тільки виникає ризик детонації, датчики негайно фіксують, після чого ЕБУ негайно коригує запалювання та інші параметри роботи систем двигуна.
• Зміни торкнулися системи живлення. Мотори Skyactiv мають пряме (безпосереднє) упорскування, паливний насос високого тиску (ПНВТ) приводиться від випускного розподільчого валу. При цьому кожна форсунка отримала замість звичної однієї цілих 6 точок упорскування. Таке рішення дозволило не тільки покращити розпил пального і домогтися повноцінного згоряння паливного заряду, а й додатково охолодити камеру згоряння бензином, що вприскує. Також тиск у системі було підвищено до 200 бар, що забезпечило покращене сумішоутворення.
• Ще слід зазначити доопрацювання випускної системи. Система випуску має "спортивний" колектор 4-2-1. Така схема дозволяє знизити опір під час випуску газів, що відпрацювали. При цьому слід зазначити, що якщо в рамках тюнінгу такий колектор не передбачає наявності каталітичного нейтралізатора, для серійного автомобіля інженери Mazda використовували труби збільшеної довжини, розташувавши каталізатор за ними.
• Додатковим новаторством для моторів Скайактив стали спеціальні електронні фазообертачі. Раніше компанія використовувала гідравлічний фазообертач, тепер у ДВЗ стала використовуватися електронна муфта. Рішення дозволило гнучко регулювати газорозподіл і відкривати клапан в строго заданий момент.
• Також виділяється можливість двигуна Skyactiv працювати як за циклом Аткінсона, так і за циклом Отто. Що стосується циклів Аткінсона та Отто, дана схема дозволяє помітно знизити насосні втрати, які виражаються в опорі поршня при стисканні суміші палива та повітря. За циклом Отто відкриття клапанів на впуску та випуску відбувається за суворою послідовністю. На моторі Скайактив цей режим задіяний на середніх та максимальних оборотах, тобто коли двигун працює під навантаженням.

За циклом Аткінсона мотор починає працювати на низьких оборотах або в режимі ХХ, тобто коли не потрібен високий крутний момент. Під час роботи з такого циклу впускні клапани закриваються пізніше, тобто вже тоді, коли починається такт стиснення, що дозволяє частину повітря скинути у впуск.

В результаті поршень частину шляху проходить, не зустрічаючи опору, тому що не потрібно стискати суміш. Виходить, знижено ступінь стиснення мотора і двигун не витрачає енергію, працюючи максимально економічно.

• Система змащення у двигуні Скайактив отримала масляний насос, який здатний змінювати тиск у 2 діапазонах з урахуванням режимів роботи силової установки. Така конструкція дозволяє знизити механічні втрати на тертя та гідравлічні втрати.
• Потрібно додати, що конструктори прагнули полегшити двигун, для чого було виготовлено спеціальний алюмінієвий блок циліндрів, який не є цілісним, а виконаний у вигляді двох складових частин. Також значно полегшили і деталі ЦПГ та КШМ. Загальна маса двигуна в порівнянні з попередніми аналогами, які використовувалися як основа для Скайактив, зменшилася на 10%, втрати на тертя знизилися практично на третину. Надбавка в моментній характеристиці склала близько 15%, при цьому значно впала токсичність вихлопу.

Дизельний мотор Skyactiv-D: конструктивні особливості

За основу інженери Мазда взяли турбодизельний агрегат MZR-CD, що добре зарекомендував себе. У цьому зниження ступеня стиснення дозволило помітно знизити температуру в циліндрі, і навіть показник тиску. В результаті мотор став відрізнятися більш високим ККД, проте виникли проблеми зі сумішоутворення та займання суміші «на холодну».

Для вирішення завдання було встановлено спеціальні керамічні свічки розжарення. Завдяки такому рішенню температура в камері згоряння за пару секунд підвищується до 1 тис. градусів, що значно полегшує холодний запуск дизельного двигуна. Також дизель Скайактив отримав систему зміни фаз газорозподілу, що є досить рідкісним рішенням для агрегатів даного типу.

Ще інженери доопрацювали систему живлення, оснастивши паливну систему дизельного двигуна спеціальним блоком клапанів. Цей блок дозволяє постійно підтримувати високий тиск за допомогою управління подачею дизпалива в ПНВТ, також через нього проходять паливні магістралі, якими надлишки палива надходять назад в бак.

Що стосується наддуву, двигун має дві турбіни (велику та малу), які розміщені в єдиному корпусі. Установка турбін реалізована послідовно, що дозволяє отримати швидкий відгук і впевнене підхоплення на низьких оборотах завдяки малій турбіні, після чого на середніх та високих оборотах підключається великий турбокомпресор.

Ще зазначимо, що зменшення ступеня стиснення дизельного мотора також знизило ударні навантаження на ДВЗ, паралельно зменшили і насосні втрати. Зниження навантажень дозволило полегшити дизель. В результаті (аналогічно до бензинової версії) блок циліндрів став алюмінієвим. Випускний колектор вбудований прямо в ГБЦ, що також полегшило конструкцію, а ще дозволило швидше прогріти каталітичний нейтралізатор.

Ресурс моторів Mazda Skyactiv та проблеми

Інженери компанії Mazda створили економічні та одночасно продуктивні силові агрегати, при цьому мотори відповідають стандарту ЄВРО-6. Також особливістю бензинової версії Скайактиву можна вважати те, що двигун залишився атмосферним.

На практиці це означає, що в рамках експлуатації не повинно виникнути типових проблем, які зазвичай властиві бензиновим двигунам з наддувом. Однак для досягнення таких визначних показників атмосферний двигун від Mazda все одно вийшов складним по конструкції.

Високий ступінь стиснення означає, що значно зростають навантаження на всі деталі, які при цьому були ще й полегшені для зниження ваги. Якщо просто, полегшений тонкостінний алюмінієвий блок сам по собі вже не можна назвати надійним, а завдяки високому ступеню стиснення метал фактично навантажений максимально.

Що стосується дизельної версії, зниження ступеня стиснення до 14, навпаки, вказує на зниження навантажень на дизельний двигун. У цьому випадку двигун також став складнішим, проте цілком можна розраховувати на досить великий ресурс основних елементів ЦПГ та КШМ.

Повернімося до статистики та практичної експлуатації. Бензинові двигуни Skyactiv з'явилися на території СНД близько 5 років тому. Якщо розглядати двигуни Скайактив, проблеми з ними виникають, при цьому поки облік неполадок за цими ДВЗ не виявив масових і глобальних поломок.

Іншими словами, якщо розглядати двигуни Mazda Skyactiv, несправності таких агрегатів, які зафіксовані, є такими:

• траплялися випадки, коли необхідно було змінювати масляний насос, який давав збій і не виходив на максимум продуктивності, в результаті чого починала давати збої гідравлічна муфта для зміни фаз, встановлена на випускному розподільчому валі;
• також було відзначено ситуацію, коли двигун Скайактив після запуску з першого разу через невеликий проміжок часу глухий. Для нормальної роботи агрегат доводилося перезапускати 2-3 рази, після чого двигун працював стабільно. Ймовірно, проблема була не «механічною», а пов'язана з прошивкою ЕБУ, оскільки європейські версії з цим двигуном працювали без збоїв;
• ще слід зазначити, що на деяких двигунах Скайактив зустрічається вироблення кулачків впускного розподільчого валу, внаслідок чого двигун працює шумніше.

Як видно, на цьому етапі можна говорити, що мотори Skyactiv цілком надійні. При цьому все ж таки не варто забувати, що більшість з цих ДВЗ ще не пройшли умовної позначки в 100 тис. км. Також важливо враховувати, що такі агрегати високотехнологічні.

Хоча сам виробник озвучує цифру ресурсу близько 300 тис. км., при цьому такий розрахунок передбачає ідеальні умови експлуатації, якісне паливо та моторне масло. Це означає, що 100-150 тис. км. проблем із двигуном може і не виникати, проте далі складний агрегат цілком може виявитися вкрай дорогим у ремонті або навіть неремонтопридатним. Також зазначено, що ближче до 100 тис. виходять з ладу котушки та іонні датчики. На екземплярах, де використовувалося паливо не найкращої якості, уваги може вимагати ПНВТ, а також форсунки.

Поради та рекомендації

Важливо розуміти, що бензиновий двигун SKYACTIV-G має високий рівень стиснення. Це означає, що такий двигун схильний до детонації і вкрай вимогливий до якості палива. У цей силовий агрегат краще заливати бензин із октановим числом АІ-95 тільки в крайніх випадках.

• Щоб двигун працював нормально і зберігався його ресурс, паливо має бути не нижче АІ-98. Багато власників Скайактиву в СНД стверджують, що агрегат найкраще працює на 100 бензині. Цілком очевидно, що спроби економити на паливі, заливаючи в такий мотор 92-й бензин або випадкові заправки неякісним паливом на неперевірених АЗС призведуть до значного скорочення ресурсу агрегату та його швидких поломок.
• Також дуже важливо стежити за станом, рівнем та якістю моторного масла. Знову ж таки, високий рівень стиснення означає збільшення навантажень на деталі, зростання температури тощо.
• Свічки запалювання мають бути якісними та змінюватися своєчасно. Справа в тому, що наявність іонних датчиків у котушках запалювання означає, що датчики виконують вимірювання електродів свічок. Якщо свічки будуть забруднені або з ними виникнуть інші характерні проблеми, значно зростає ризик виникнення руйнівної детонації двигуна.

Що в результаті

Якщо врахувати, що на територію України та СНД дизелі поставляються зовсім недавно, особливої статистики щодо них ще немає. Якщо ж торкнутися бензинових версій Skyactiv, перш за все, це двигун з прямим упорскуванням палива і високим ступенем стиснення.

Слід розуміти, що у пристрої паливної системи є паливний насос високого тиску, а також складні по конструкції форсунки. В результаті бензиновий мотор схожий на дизельний з усіма наслідками, що витікають, а також сильно схильний до детонації. Бензин для такого ДВЗ має бути високооктановим, якісним, без домішок та води.

Виходить, хоча двигун залишився атмосферним і позбавлений ряду проблем, які властиві агрегатам з наддувом, все одно технологічно такий двигун дуже складний. Не важко здогадатися, що фактично серйозні поломки зроблять такий двигун неремонтопридатним, оскільки мало хто в СНД намагатиметься відремонтувати агрегат.

І тут простіше обійтися вузловою заміною, тобто поміняти БЦ, колінчастий і розподільні вали, елементи ЦПГ та інші деталі. При цьому сума таких замін буде дуже великою.

Насамкінець зазначимо, що якщо планується придбання уживаного автомобіля Мазда з двигуном Скайактив, тоді можна розглядати варіанти, які пройшли не більше 100-120 тис. км. При цьому дуже важливо, щоб власник заливав лише якісний бензин та масло, стежив за станом системи живлення тощо. Якщо цього не робити, двигун може виявитися «убитим» навіть на малих пробігах, оскільки детонація, яка може виникнути, значно скорочує ресурс ДВЗ.

Якщо ж пробіг більше 200 тис. км, автомобіль з мотором Skyactiv краще не купувати, тому що на нашому паливі його ресурс вже може добігати кінця. При цьому силовий агрегат складний, тому неминучі складності та проблеми з його ремонтом. У гіршому випадку потрібно вдатися до «свапа» двигуна, враховуючи, що контрактні Скайактив коштують досить дорого.