Журнал
Сергей Белоусов опробовал новые технологии Mazda SkyActiv и узнал из первых рук о будущем японской компании
Mazda SkyActiv: Компрессионизм

Сергей Белоусов опробовал новые технологии Mazda SkyActiv и узнал из первых рук о будущем японской компании

Сергей Белоусов опробовал новые технологии Mazda SkyActiv и узнал из первых рук о будущем японской компании

«Мы очень маленькая автомобильная компания, поэтому гордимся своими большими достижениями». Эти слова звучали на каждом из четырех европейских технических семинаров, устроенных Mazda в начале июня в честь завершения работ по созданию полной линейки технологий SkyActiv. Среди них — новые платформа, дизельный и бензиновый моторы, автоматические и механическая трансмиссии. Я слушал спикеров из страны Восходящего Солнца внимательно, а они на сей раз были особо словоохотливы.

«Мы очень маленькая автомобильная компания, поэтому гордимся своими большими достижениями». Эти слова звучали на каждом из четырех европейских технических семинаров, устроенных Mazda в начале июня в честь завершения работ по созданию полной линейки технологий SkyActiv. Среди них — новые платформа, дизельный и бензиновые моторы, автоматические и механические трансмиссии. Я слушал спикеров из страны Восходящего Солнца внимательно, а они на сей раз были особо словоохотливы.

Журналистам дали возможность не только узнать, но и опробовать новейшие технологии на прототипах Mazda6 нынешнего поколения, оснащенных новыми технологиями. Машины вроде те же, но под камуфлированными панелями скрыты инновационные разработки, выпирающие через капот, пластик салона и выдающие себя новой приборной панелью «шестерки».

Сергей Белоусов опробовал новые технологии Mazda SkyActiv и узнал из первых рук о будущем японской компании

Первым носителем полного набора решений SkyActiv (именно «Актив» без буквы «e» на конце английского слова) станет кроссовер Mazda CX-5, построенный на новой платформе и оснащенный новыми силовыми агрегатами. В дальнейшем — каждая последующая генерация модельного ряда получит в свое вооружение «небесные» технологии.

Платформа и кузов

Новая платформа понадобилась Mazda для унификации модельного ряда, а, следовательно — для удешевления производства при минимальных потерях в удовольствии от вождения для клиентов. В результате не только кроссовер Mazda CX-5 будет базироваться на новой «тележке», но и вся линейка Mazda3, Mazda6 и даже CX-7, если эту модель оставят в производственной гамме.

Рецепт создания шасси прост: за основу была взята компоновка Mazda3 — стойки типа «МакФерсона» спереди и многорычажная схема сзади. Это означает, что «шестерка» больше не будет обладать драйверскими сдвоенными передними рычагами с лучшей кинематикой, нежели стойки, и все сведется к тонкой настройке. Плохо это или хорошо — покажет время, но разве кто-нибудь упрекает BMW 3 series в плохой управляемости только потому, что спереди у этого автомобиля испокон веков McPherson?

Массу переднего подрамника снизили на 6,4 килограмма, а жесткость увеличили на 140 процентов.

Универсальность платформы SkyActiv в том, что ее можно укорачивать, делая пригодной для Mazda3, а можно удлинять, закладывая основу под будущие Mazda6. Аналогичным образом универсальная база PQ35 концерна Volkswagen AG одинаково прекрасно себя чувствует и в основе компактного хэтчбека VW Golf VI, и в основе огромных седано-хэтчбеков Skoda Superb. Но главное — отныне ничего не мешает японским инженерам сделать все свои модели полноприводными, кроме… рулевого вала. Но для полноприводных моделей инженеры обещают передислоцировать этот узел, чтобы проложить «дорогу» карданному валу. Поэтому поклонники марки в скором времени дождутся модификаций «трешек» и «шестерок» с тягой на все четыре колеса, передающейся по принципу кроссовера CX-5.

Задний подрамник полегчал на 4,5 килограмма, а его жесткость увеличилась вдвое.

Изменения коснулись и силовой структуры кузова: доля высокопрочных и сверхпрочных материалов увеличена с 40 до 60 процентов, что позволит снизить массу будущих автомобилей, повысить их жесткость на кручение, а также улучшить безопасность и управляемость. Руководство компании поставило перед инженерами задачу снижать массу каждой последующей генерации на 100 килограммов и при этом еще и экономить. В результате последние решили, что лучше оптимизировать структуру, а не использовать дорогостоящие композитные материалы. Удалось ли им это, поймем с выходом Mazda6 третьей генерации. Пока мы знаем, что «шестерки» нового поколения станут на восемь процентов легче, подвески «похудеют» на 14 процентов, а жесткость при этом увеличится на 30 процентов.

Увеличение количества точек сварки, жесткости и геометрии подвесок должно сделать будущие модели Mazda еще спортивнее и приятнее в управлении. Лишь бы не забыли про комфорт и энергоемкость.

В основе всех будущих машин Mazda также найдет свое применение электроусилитель рулевого управления (EPAS) с уменьшенным передаточным отношением, то есть обороты руля от упора до упора должны сократиться. Но главная задача EPAS — снижать расход топлива, так как составляющие эту электронную систему компоненты могут отключаться во время движения за ненадобностью. Однако и тут все дело в настройках, поэтому сейчас сказать однозначно, будут ли японские автомобили столь же драйверскими, сложно.

Сергей Белоусов опробовал новые технологии Mazda SkyActiv и узнал из первых рук о будущем японской компании

На прототипах Mazda6, которые удалось опробовать на испанском гоночном треке Circuito Mallorca RennArena (схема и длина трека очень напоминают автодром «Мячково», только с небольшими перепадами высот), упрекнуть автомобиль было не в чем. Правда, «вжарить» по полной не позволили — машины-то экспериментальные, с торчащими отовсюду проводами и правым расположением руля. Один из журналистов не послушался и в крутом вираже вылетел на обочину, оторвав какую-то защитную мишуру под днищем. Автомобиль ушел в ремонт.

Бензиновый мотор

За основу двигателя SkyActive-G был взят нынешний 2,0-литровый мотор MZR с прямым впрыском топлива, ему увеличили степень сжатия с 11,0:1 до 14,0:1 и окрестили уникальным среди всех серийных агрегатов массового производства. Действительно, компрессия 4,5-литрового V8 от Ferrari 458 Italia составляет 12,5:1, это больше, чем на болидах F1 (12,0:1), а значение для большинства бензиновых моторов находится в рамках 10,0:1.

Мощность поднялась несущественно — до 155 лошадиных сил, но внутри все по-иному. Диаметр цилиндра уменьшен с 87,5 до 83,5 миллиметра, расстояние между «гильзами» сократилось на 5,5 миллиметра, трение снижено на 30 процентов (одни только клапана теперь теряют на трении вдвое меньше энергии), масса двигателя «упала» на 10 процентов — до 197 килограммов, а крутящий момент, наоборот, поднялся на 15 процентов. При этом главное, к чему стремились инженеры Mazda, — снижение потребления топлива. У них получилось: теперь агрегат на 15 процентов экономичнее.

2,0-литровый двигатель Mazda SkyActiv-G будет покрыт голубым пластиковым кожухом, символизирующим «небесные» технологии.

О высокой степени сжатия знали и раньше, в 1950-1970-х годах автопроизводители пытались делать двигатели с компрессией в 13,0:1, однако это требовало применения высокооктанового топлива, с которым сейчас как раз особых проблем нет, а также увеличивало степень детонации мотора, из-за которой сильно падал максимальный крутящий момент.

Инженеры Mazda смогли не только адаптировать мотор к привычному 95-у бензину, но и избавиться от причин возникновения детонации. Главная из них — высокая температура смеси в цилиндрах в момент срабатывания зажигания. Если степень сжатия становится выше, то и температура смеси в верхней мертвой точке положения поршня (ВМТ) повышается, что увеличивает детонацию. [info] К примеру, если компрессия равна 10,0:1, как у большинства современных ДВС, то температура выхлопа, оставшегося в цилиндрах, достигает 750 градусов по Цельсию, при этом из вне попадает 25-градусный воздух, который, смешиваясь с выхлопом, нагревается до 160 градусов. Избавиться от этого можно только одним способом — уменьшить количество отработавших газов, возвращаемых в цилиндры, и тем самым понизить температуру топливно-воздушной смеси.

Приемные трубы выпускной системы извиваются словно змеи на голове у горгоны Медузы

Для этих целей была создана выпускная система с конфигурацией 4-2-1 и очень длинными приемными трубами (более 60 сантиметров). Места для размещения таких девайсов под капотом современных автомобилей попросту нет, поэтому в Mazda решили поэкспериментировать с дизайном, который, похоже, навеяла сама природа. Внешне они напоминают человеческий кишечник, который, как известно, при длине в несколько метров очень компактно размещен в нашем животе. Приемные трубы выхлопной системы «закручены» по схожему принципу и пропускают выхлоп по длинному тракту, лучше охлаждая его и предотвращая поступление отработавших газов обратно в цилиндры. Получается так называемый эффект «продувки» цилиндров, который снижает детонацию.

Есть, правда, один нюанс. Слишком холодные выхлопные газы медленно нагревают каталитический нейтрализатор, снижая его эффективность (обычно катализатор располагают как можно ближе к блоку цилиндров, чтобы он быстрее достиг рабочей температуры). В Mazda решили эту проблему поздним зажиганием, вписавшись таким образом в экологические показатели «Евро-6», чем сейчас так любят хвастаться все автопроизводители.

Новая конусообразная форма поршня с выемками позволяет ускорить процесс сгорания.

Не последнюю роль в снижении детонации сыграли новые форсунки с большим количеством отверстий, что улучшило атомизацию (разбрызгивание) топлива, которая позволяет получить однородную смесь. Процесс возгорания ускорен, а распространение пламени оптимизировано при помощи облегченных конусообразных поршней с выемкой в основании. Кроме того, двигатель SkyActiv-G оснащен системой изменения фаз газораспределения (Dual S-VT) на впуске и выпуске, а также компактным масляным насосом малых размеров.

Аналогичным образом устроен более компактный мотор объемом 1,3 литра, устанавливающийся в хэтчбек Mazda2. А вскоре появятся и другие версии с двухступенчатыми турбинами, которые откроют четырехцилиндровую эру в компании, заменив устаревшие агрегаты V6.

Дизельный мотор

В случае с новым 2,2-литровым турбодизелем SkyActiv-D все иначе, высокая компрессия в двигателях, работающих на тяжелом топливе — вещь привычная (традиционно компрессия турбодизелей составляет 16,0:1 — 18,0:1), поэтому в Mazda разработали мотор с очень низкой степенью сжатия, равной бензиновому агрегату SkyActiv-G.

Цель снижения расхода топлива пересекалась в случае с турбодизелем с желанием снизить расходы на производство, поэтому решено было отказаться от применения дорогостоящих фильтров жестких частиц для улавливания оксидов азота и катализаторов, но при этом достичь показателей «Евро-6» и не потерять в мощности.

С такой низкой компрессией блок цилиндров турбодизеля Mazda SkyActiv-D получилось отлить из алюминия, что существенно снизило массу.

Последнее почти удалось, и максимальная отдача агрегата с новой двухступенчатой турбиной составила 175 лошадиных сил при 4500 об/мин (на пять «лошадок» меньше, чем сейчас), а максимальный крутящий момент даже вырос до 420 Нм при 2000 об/мин. Зато мотор стал на 20 процентов экономичнее и на столько же дружелюбнее к природе.

При создании SkyActiv-D перед инженерами встала уже знакомая проблема: крайне высокая температура смеси в ВМТ, из-за которой процесс смешивания топлива с воздухом проходит не идеально. Низкая степень сжатия 14,0:1 позволила получить более низкую температуру в ВМТ, благодаря чему образуется более качественная «микстура», процесс сгорания замедляется и происходит более равномерно, а рабочий такт длиннее, чем у обычных турбодизелей.

Двухступенчатый нагнетатель позволяет избавиться от эффекта турбоямы.

В итоге снижены механические потери на трение, блок цилиндров больше не требует высокой прочности и полностью отлит из дешевого алюминия, сбросив сразу 25 килограммов «жиров», головка блока цилиндров стала тоньше и оттого легче на три килограмма, диаметр коленвала уменьшился с 60 до 52 миллиметров, «похудев» на четверть.

Но и тут не обошлось без ложки дегтя. При низкой компрессии топливо на непрогретом двигателе, особенно зимой, может не воспламениться, то есть начнутся пропуски зажигания и автомобиль попросту не заведется. Поэтому в Mazda пришлось установить керамические свечи накаливания и многоточечные пьезоэлектрические форсунки, а также новую систему изменения степени открытия клапанов, которая позволяет некоторой части отработавших газов вернуться в цилиндры (от чего так яростно избавлялись в бензиновом агрегате), что ускоряет прогрев мотора.

Для нас главный вопрос заключается в том, что в Россию 2,0-литровый двигатель с прямым впрыском топлива MZR так и не попал, за исключением его 2,3-литровой версии на Mazda3 MPS, а уж дизелей компания Mazda в нашей стране вообще никогда не продавала (2,5-литровый агрегат на пикапе BT-50 не в счет). Попадут ли гениальные достижения японской мысли в наши края, или отечественному клиенту по-прежнему придется пользоваться моторами из прошлого века с распределенным впрыском?

Трансмиссии

Энтузиазм и уверенность руководства и инженеров Mazda поражает — разрабатывать абсолютно все трансмиссии самостоятельно не могут позволить себе ни BMW с Mercedes-Benz, которые используют «дары» фирмы ZF, ни Ford с Volvo, прибегающие к помощи японской Aisin, ни даже концерн Volkswagen AG (Audi, Bentley, Seat, Skoda и т.д.), который является самым крупным клиентом американской корпорации BorgWarner. Японцы также не стали следовать примеру своих бывших совладельцев из Ford и обращаться в фирму Getrag за преселективным «роботом» с двумя сцеплениями, а пошли своим путем.

Автоматическая 6-ступенчатая трансмиссия Mazda SkyActive-Drive

Так появилась автоматическая трансмиссия SkyActiv-Drive. За основу опять же был взят существующий 6-ступенчатый «автомат», который основательно доработали. Главным узлом стал гидротрансформатор. Смекалистые японские инженеры уменьшили его размеры, а в освободившееся место воткнули мехатронный гаситель крутильных колебаний, снижающий вибрации и шум, и многодисковую муфту блокировки, что снизило механические потери и должно избавить водителей от ощущения «удара» при переключениях. В городских условиях движения муфта будет находиться в заблокированном состоянии 90 процентов всего времени, в то время как на традиционном «автомате» время блокировки почти вдвое меньше. Это также позволило сэкономить от четырех до семи процентов топлива в зависимости от типа коробки.

«Автоматов» на автомобили Mazda будет устанавливаться два: один способен «переварить» до 270 Нм максимального крутящего момента (для бензиновых моторов), он компактный и легкий, а второй выдерживает до 460 Нм, он немного тяжелее и больше, зато сможет агрегироваться с дизельными моторами, чего компания Mazda раньше своим клиентам предложить не могла.

Механическая трансмиссия SkyActiv-MT также будет доступна в двух вариантах для разного крутящего момента. Ее масса, в сравнении с нынешним аналогом, снижена на 7 и 16 процентов (в зависимости от типа двигателя), промежуточный вал был укорочен, а для задней передачи теперь отсутствует отдельный вал, что сделало узел более компактным и легким.

В новой шестиступенчатой «механике» (иных вариантов с меньшим числом передач вскоре не будет вовсе) японцы также основательно поработали над механизмом переключения. Во-первых, ходы рычага стали короче на пять миллиметров, во-вторых, исчез тот металлический привкус, который сопровождает все нынешние модели Mazda при выборе ступени, кулиса SkyActiv-MT втыкается мягко и уверенно, как на BMW.

Механическая 6-ступенчатая трансмиссия Mazda SkyActive-MT

Что касается переключений, то с выбором передачи на тестовых прототипах ошибался чуть ли не каждый журналист: то тронешься с третьей, то вместо нее на скорости пытаешься воткнуть первую. Винить коробку мы пока не будем, все же мало кто из нас имел опыт езды на праворуком автомобиле с «механикой».

«Автомат» во время тестовых заездов по Circuito Mallorca RennArena особого впечатления не произвел. Он все также задумчив и не торопится адаптироваться к стилю вождения, а утверждение японцев о том, что SkyActiv-Drive вобрал в себя преимущество всех типов коробок передач, включая роботизированные с двумя сцеплениями, возможно, верно только в плане экономичности. Посмотрим, как поведет себя АКП-6 на серийных машинах.

Возвращаясь к словам инженеров о маленькой компании с большими амбициями, не перестаешь удивляться, какие же все-таки упорные эти японцы из Mazda. Они не только пытаются угнаться за мейнстримом современного автопрома, но и предлагают уникальные решения, аналогов которым нет у конкурентов. Но при этом не стоит забывать, что у компании Mazda было много других уникальных идей, некоторые из которых чуть не доводили до банкротства. Роторные двигатели, над которыми японцы трудятся вот уже полвека, так и не принесли ощутимых финансовых прибылей. Гениальность нынешних достижений неоспорима, но сумеют ли ее также гениально монетизировать?

Сергей Белоусов