Mazda: ставка на понижение

Типичной для современных турбодизельных двигателей является степень сжатия порядка 16:1 – 18:1. Она поз­воляет достичь в конце такта сжатия достаточно высокой температуры в цилиндре, необходимой для стабильного воспламенения топлива и запус­ка холодного двигателя, в том числе и зимой. Уменьшение же степени сжатия и соответст­вующее ему снижение температуры сжимаемого в цилиндрах воздуха дают возможность увеличить угол опережения впрыска, то есть сделать его более ранним, чем обычно. А значит, увеличить время на смесеобразование и подготовку к воспламенению топлива. Тем самым решается одна из основных проблем дизельного двигателя – необходимость за очень короткое время распределить холодное топливо в горячем воздухе так, чтобы сгорание было как можно более полным, с наименьшим количеством вредных выбросов. Уменьшив степень сжатия 2,2-литрового дизеля SkyActiv-D до 14:1, инженеры Mazda добились соответствия жестким требованиям стандарта Euro 6 даже без применения дорогостоящего селективного каталитического нейтрализатора (SCR) или накопительного нейтрализатора LNT.

Но высокая экологичность – не единственное достоинство нового дизеля. Ранний впрыск топлива и более раннее начало его сгорания дают и лучшую (по информации фирмы на 20%) экономичность. Причин две. Первая – большая степень расширения рабочих газов (см. рис. внизу), а значит, и более высокая эффективность преобразования тепловой энергии в механическую. Вторая – меньшие механические потери в двигателе. Ведь меньшее давление в цилиндрах означает и снижение нагрузок, что позволило сделать мотор и его компоненты легче суммарно на 10% по сравнению с предшественником – дизелем MZR-CD того же объема. Потери на внутреннее трение снизились на 20%.

Двойной турбонагнетатель позволяет ликвидировать турбояму и увеличить тягу на невысоких оборотах благодаря низкой инерционности малой турбины. А большая турбина увеличивает отдачу мотора на высоких оборотах

А что же с пусковыми характеристиками при низких температурах, с которых мы начали? Первоначальный запуск у SkyActiv-D, как и у других дизелей, обеспечивается за счет свечей накаливания, поднимающих температуру в камере сгорания. А для стабильной – без пропусков воспламенения – работы двигателя на этапе прогрева разработчики применили систему регулировки высоты подъема клапанов (см. рис. внизу).

Система управления выпускными клапанами не полностью закрывает их во время прогрева двигателя, «перепуская» часть выхлопных газов обратно в камеру сгорания. В результате в цилинд­рах поддерживается температура, дос­таточная для нормальной работы мотора. После его прог­рева система отключается

Комментарий

− Меня всегда восхищало умение решать задачи с помощью нетривиальных, даже на первый взгляд противоречащих логике методов и в итоге добиваться результатов лучших, чем при стандартном подходе. Применительно к технике это и есть настоящее инженерное искусство, которое в данном случае продемонстрировала Mazda. И здорово, что мы можем не только восхищаться этим искусством, но и пользоваться его плодами в повседневной жизни.