Двигатели Mazda Skyactiv: надежность, плюсы и минусы
Компания Mazda, известная своим стремлением к инновациям в автопроизводстве, всегда выделялась на фоне конкурентов. Например, ее решение внедрить роторные двигатели в моделях серии RX, несмотря на некоторые ограничения, завоевало множество поклонников по всему миру.
Когда дело дошло до разработки новых поршневых двигателей, Mazda не отошла от своих традиций. В то время как другие мировые автопроизводители сосредотачивались на создании мощных турбированных двигателей с небольшим рабочим объемом, инженеры Mazda придерживались более традиционных и надежных "атмосферных" двигателей.
Итогом стали двигатели Mazda Skyactiv, которые не только соответствуют современным экологическим стандартам, но также обеспечивают высокую мощность и экономичность. В данной статье мы рассмотрим особенности конструкции этих двигателей и постараемся ответить на вопросы о ресурсе и надежности Skyactiv.
Двигатели Skyactiv: особенности конструкции и принцип работы
Итак, первоначально двигатели Skyactiv впервые появились в популярном кроссовере Mazda CX-5. Бензиновая версия была оборудована двигателем объемом 2.0 литра, а дизельная версия Skyactiv с турбонаддувом имела объем 2.2 литра.
Замечательно, что степень сжатия в обеих версиях, как в бензиновой, так и в дизельной, составляла одинаковые 14 единиц. Это интересное наблюдение, так как для бензиновых двигателей это высокий показатель (обычно он находится в диапазоне 10-12), в то время как для дизельных двигателей это сравнительно низкий уровень степени сжатия. Инженеры Mazda справились с этим вызовом, разработав ряд инноваций и устраняя технические сложности в обоих вариантах.
Давайте начнем с бензиновой версии Skyactiv. Как известно, увеличение степени сжатия приводит к повышению температуры и давления в цилиндре ближе к концу сжатия. Это улучшает сгорание смеси, делая двигатель более мощным и эффективным.
Однако решение не такое простое. Увеличение степени сжатия может также вызвать детонацию в бензиновом двигателе. В спортивных автомобилях эту проблему можно решить, используя высокооктановый бензин, но для обычных автомобилей это не подходит.
Именно по этой причине бензиновый двигатель Skyactiv-G был подвергнут серьезным усовершенствованиям, чтобы обеспечить его нормальную работу с обычным 95-тым бензином, при этом сохраняя мощность, экологическую чистоту и экономичность.
Проблему детонации успешно решили с помощью комплексного подхода. В первую очередь, была изменена форма поршня, приобретя трапециевидную форму с углублением в середине. Это улучшило равномерное воспламенение смеси около свечи зажигания, снизив риск детонации.
Также в конструкции этих двигателей были использованы специальные ионные датчики для каждого цилиндра. Эти датчики, интегрированные в катушки зажигания, выявляют колебания ионного тока в зазоре свечи зажигания после сгорания топливно-воздушной смеси. После сгорания образуются ионы, что позволяет проводить ток. Датчик формирует электроимпульсы, отправляет их на электроды свечи зажигания и проводит замеры. Если существует риск детонации, датчики сразу это фиксируют, и электронное управление двигателя немедленно корректирует зажигание и другие параметры работы системы двигателя.
Внесены изменения и в систему питания. Моторы Skyactiv используют прямой впрыск топлива, управляемый от выпускного распределительного вала. Каждая форсунка теперь имеет 6 точек впрыска, вместо привычной одной. Это улучшает распыление топлива и обеспечивает полное сгорание топливной смеси, а также дополнительное охлаждение камеры сгорания впрыснутым бензином. Давление в системе было увеличено до 200 бар, что способствует более эффективному смешиванию.
Также внесены изменения в систему выпуска. Система выпуска оборудована "спортивным" коллектором 4-2-1, что снижает сопротивление при выпуске отработанных газов. Однако следует отметить, что для серийных автомобилей инженеры Mazda увеличили длину труб, чтобы разместить катализатор за коллектором.
Другой новшеством для двигателей Skyactiv стали электронные фазовращатели. Вместо гидравлического фазовращателя теперь используется электронная муфта, что позволяет гибко регулировать газораспределение и точно управлять моментом открытия клапанов.
Кроме того, двигатель Skyactiv может работать как по циклу Аткинсона, так и по циклу Отто. Это позволяет значительно снизить насосные потери при сжатии смеси топлива и воздуха. Режим Отто активируется на средних и максимальных оборотах, когда двигатель работает под нагрузкой.
В режиме Аткинсона двигатель начинает работать на низких оборотах или при низкой нагрузке, когда не требуется высокий крутящий момент. В этом режиме впускные клапаны закрываются позднее, чем обычно, уже после начала такта сжатия. Это позволяет части воздуха вернуться обратно во впускной коллектор.
В результате поршень проходит часть пути без сопротивления, так как смесь не сжимается. Это снижает степень сжатия двигателя и делает его более экономичным.
Система смазки в двигателе Skyactiv оснащена масляным насосом, способным регулировать давление в двух режимах, учитывая режимы работы двигателя. Это позволяет снизить механические потери от трения и гидравлические потери.
Также стоит отметить, что инженеры стремились уменьшить вес двигателя, что было достигнуто с помощью создания специального алюминиевого блока цилиндров, разделенного на две составные части. Детали системы газораспределения и системы управления клапанами были также существенно облегчены. Общая масса двигателя Skyactiv уменьшилась на 10% по сравнению с предыдущими версиями, что снизило потери от трения на треть. Эти изменения также привели к увеличению момента на 15% и снижению токсичности выбросов.
Дизельный мотор Skyactiv-D: конструктивные особенности
Инженеры Mazda взяли за основу надежный турбодизельный двигатель MZR-CD. Снижение степени сжатия в этом двигателе привело к понижению температуры и давления в цилиндре. Это улучшило КПД двигателя, но возникли проблемы с смесеобразованием и воспламенением смеси при холодном запуске.
Для решения этой проблемы были установлены специальные керамические свечи накала. Они быстро повышают температуру в камере сгорания до 1 тысячи градусов за несколько секунд, что значительно облегчает запуск дизельного двигателя при низких температурах. Кроме того, дизельный Skyactiv получил систему изменения фаз газораспределения, что необычно для дизельных двигателей.
Инженеры также усовершенствовали систему питания, добавив особый блок клапанов для топливной системы дизельного двигателя. Этот блок поддерживает постоянное высокое давление, регулируя подачу дизельного топлива в ТНВД. Через этот блок также осуществляется обратный поток излишков топлива в бак.
Относительно наддува, двигатель оснащен двумя турбинами - большой и малой, которые размещены в одном корпусе. Они работают последовательно, что обеспечивает быстрый отклик и хороший крутящий момент на низких оборотах благодаря малой турбине. На средних и высоких оборотах активируется большой турбокомпрессор.
Снижение степени сжатия дизельного двигателя также уменьшило механические нагрузки на двигатель и снизило насосные потери. Это позволило легче сделать двигатель, и, так же как и в бензиновой версии, блок цилиндров стал алюминиевым. Выпускной коллектор интегрирован непосредственно в головку блока цилиндров, что улучшило конструкцию и ускорило прогрев каталитического нейтрализатора.
Ресурс моторов Mazda Skyactiv и проблемы
Инженеры компании Mazda разработали экономичные и производительные двигатели, которые соответствуют стандарту ЕВРО-6. Значительной особенностью бензиновой версии Skyactiv является то, что она осталась атмосферной.
На практике это означает, что при эксплуатации не должно возникнуть типичных проблем, которые обычно свойственны бензиновым турбированным двигателям. Однако для достижения таких выдающихся характеристик атмосферный двигатель от Mazda все равно оказался сложным по конструкции.
Высокая степень сжатия означает, что детали двигателя подвергаются значительным нагрузкам, хотя они были облегчены для уменьшения веса. Следовательно, тонкие стенки алюминиевого блока двигателя уже самы по себе не являются самыми надежными, и из-за высокой степени сжатия металл фактически находится в максимальных напряжениях.
Что касается дизельной версии, снижение степени сжатия до 14, напротив, указывает на снижение нагрузок на дизельный двигатель. В этом случае двигатель также стал более сложным, но можно ожидать долгий срок службы основных элементов системы газораспределения и системы управления клапанами.
По статистике и практическому опыту, бензиновые двигатели Skyactiv появились в странах СНГ около 5 лет назад, и несмотря на наличие некоторых проблем, массовых и серьезных поломок у этих двигателей пока не обнаружено.
Другими словами, в отношении двигателей Mazda Skyactiv были зафиксированы следующие неисправности:
Случаи, когда масляный насос требовал замены из-за сбоев, которые снижали его производительность, что, в свою очередь, вызывало проблемы с гидравлической муфтой для изменения фазы, установленной на выпускном распределительном вале.
Иногда двигатель Skyactiv глох после запуска с первой попытки и требовал нескольких перезапусков, прежде чем стабилизировался. Эта проблема, возможно, связана с прошивкой электронного блока управления (ЭБУ), так как европейские версии этого двигателя не имели подобных сбоев.
Некоторые двигатели Skyactiv могли проявлять износ кулачков впускного распределительного вала, что делало работу двигателя более шумной.
На данный момент можно сказать, что двигатели Skyactiv достаточно надежны. Однако стоит помнить, что большинство из них еще не достигли отметки в 100 000 километров пробега. Кроме того, эти двигатели являются высокотехнологичными и могут потребовать более тщательного ухода.
Производитель оценивает ресурс этих двигателей примерно в 300 000 километров, но это предполагает идеальные условия эксплуатации, использование высококачественного топлива и моторного масла. Таким образом, до пробега 100 000-150 000 километров проблем с двигателем может и не возникнуть, но в дальнейшем его ремонт может стать дорогостоящим или даже невозможным. Также было замечено, что ближе к 100 000 километрам выходят из строя катушки и ионные датчики. На автомобилях, где использовалось низкокачественное топливо, могут потребоваться замена топливного насоса высокого давления (ТНВД) и форсунок.
Советы и рекомендации
Важно осознавать, что бензиновый двигатель SKYACTIV-G обладает высокой степенью сжатия, что делает его более подверженным детонации и требовательным к качеству используемого топлива. В данном двигателе лучше использовать бензин с октановым числом АИ-95 только в крайних случаях.
Для обеспечения нормальной работы и длительного срока службы двигателя, рекомендуется использовать топливо с октановым числом не ниже АИ-98. Многие владельцы автомобилей с двигателем SKYACTIV от Mazda в странах СНГ отмечают, что данный агрегат наилучшим образом функционирует при использовании 100-октанового бензина. Попытки экономить, заправляя 92-й бензин или выбирая случайные заправки с низкокачественным топливом на неизвестных АЗС, могут значительно сократить ресурс двигателя и вызвать его досрочные поломки.
Также крайне важно следить за состоянием, уровнем и качеством моторного масла. Высокая степень сжатия означает увеличение нагрузок на детали и повышение температуры в двигателе. Свечи зажигания должны быть качественными и заменяться вовремя. Присутствие ионных датчиков в катушках зажигания означает, что они проводят замеры по электродам свечей. Если свечи зажигания загрязнены или имеют другие проблемы, это увеличивает риск возникновения детонации, что может привести к серьезным повреждениям двигателя.
Что в итоге
Учитывая, что дизельные версии Skyactiv были внедрены на территории Украины и СНГ недавно, данных о них пока не так много. Однако, если рассматривать бензиновые версии Skyactiv, следует отметить, что они оснащены двигателями с прямым впрыском топлива и высокой степенью сжатия.
Важно понимать, что в таких двигателях используется сложная система впрыска с высокодавлением и сложные конструкции форсунок. Это делает бензиновый мотор схожим с дизельными двигателями по некоторым характеристикам и представляет собой вызов для качества топлива. Бензин для таких двигателей должен быть высокооктановым, чистым и без примесей, в противном случае могут возникнуть проблемы с детонацией.
Хотя бензиновый двигатель Skyactiv остается атмосферным и лишен некоторых проблем, свойственных двигателям с наддувом, он все равно технологически сложен. В случае серьезных поломок, мотор может оказаться неремонтопригодным, и замена отдельных узлов может потребовать значительных затрат.
Поэтому при покупке подержанного автомобиля Mazda с двигателем Skyactiv, рассматривать стоит варианты с небольшим пробегом, предпочтительно менее 100-120 тысяч километров. Важно также, чтобы предыдущий владелец следил за качеством топлива и масла, а также за состоянием системы питания. Недоброкачественное топливо или небрежное обслуживание могут сократить ресурс двигателя.
Если пробег автомобиля превышает 200 тысяч километров, стоит быть осторожным при покупке, так как наше топливо может оказать негативное воздействие на двигатель. При этом ремонт сложного двигателя Skyactiv может оказаться дорогим, и, в некоторых случаях, потребуется замена двигателя, что может быть затратным и трудоемким процессом.