Цивилизация
На экологические стандарты «Евро-6» Европа начнет постепенно переходить с 2012 года. Сначала требования коснутся грузового транспорта, а с 2015-го все новые автомобили на территории ЕС должны соответствовать более строгим нормам по вредным выбросам. В связи с этим Mazda представила свою концепцию снижения расхода топлива - Skyactiv.
На гоночном треке на Майорке стоят четыре автомобиля Mazda 6, построенные с использованием этих технологий. Праворульные японки, задрапированные синими наклейками – это тестовые прототипы. Под капотами у них двухлитровые бензиновые двигатели и дизели объемом — 2,2 литра, трансмиссии – механические и автоматические.
Бензиновая Mazda – приемистая, подхватывает на низах и уверенно тащит до отсечки. Никаких «экологических» захлебываний и ощущения того, что автомобиль что-то удерживает — как обычно это бывает на «задушенных» евростандартами машинах. Автомат работает адекватно, без провалов и замедлений. Чтобы справиться с «механикой», нужно пристреляться переключать передачи левой рукой, но заметно, что ход рычага приятно укорочен. Трек довольно тесный, много поворотов, но в быстрых виражах чувствуется жесткость кузова и предсказуемость поведения машины. Если влететь в поворот слишком быстро, покрышки немного свистят, но сорваться с траектории автомобиль не пытается. Кажется, что уменьшая расход топлива и повышая экологичность, в Mazda добились нетипичного результата – машина словно стала живее и увереннее на дороге.
На протяжении всей истории инженеры пытались создать двигатели с максимальным КПД. В конце XIX века были широко распространены паровые машины, коэффициент полезного действия которых не превышает 10-12%. В 1897 году новая разработка инженера Рудольфа Дизеля стала сенсацией. Пятитонный двигатель, в котором горючая смесь воспламеняется от сжатия, развивал 20 л.с. при 173 об/мин и обладал КПД в 26%. Даже перспективный двигатель Отто с принудительным зажиганием обеспечивал всего 20%.
Спустя более чем 100 лет проблема увеличения КПД двигателей внутреннего сгорания все еще стоит перед современными мотористами. И поскольку компания Mazda сделала ставку именно на традиционные моторы, отказавшись от развития гибридных и электрических силовых агрегатов, они попытались выжить из ДВС максимум.
В основу усовершенствования и дизельного и бензинового моторов легла одна и та же цель – привести степень сжатия к показателю 14,0.
«Когда мне сказали об этой идее, первым делом я ответил, что это невозможно! – вспоминает руководитель группы инженеров, доводивших бензиновые двигатели, Хидеточи Куодо. – Для бензинового двигателя этот показатель слишком высок, для дизельного слишком мал!». Классическая конструкция бензинового двигателя не выдержит давления, отработавшие газы на выпуске будут затягиваться в другие цилиндры, температура в камере сгорания будет слишком высокой, что приведет к детонации. Что касается дизеля, то тут напротив – такой компрессии может не хватить для того, чтобы смесь топлива и воздуха воспламенилась. В основу доработки обоих моторов легла одна и та же идея, выполненная диаметрально противоположно.
В бензиновом двигателе была увеличена длина выпускного коллектора, чтобы отработавшие газы не возвращались назад и не повышали температуру в цилиндрах. С той же целью выпускные клапаны стали закрываться раньше. Кроме того было установлено более позднее зажигание на стадии прогрева и оптимизированы давление и продолжительность впрыска. За поступление воздуха в цилиндры на низких оборотах в большей степени отвечает система изменения фаз газораспределения, а не дроссельная заслонка, что позволяет держать ее практически открытой и снижать сопротивление всасыванию воздуха.
В дизельном же двигателе, где после уменьшения степени сжатия температура рабочей смеси стала недостаточной, наоборот уже нагретый воздух возвращается в камеру сгорания из коллектора, чтобы поднять температуру, ускорить воспламенение и увеличить КПД.
Инженеры утверждают, что им удалось избавиться от образования сажи, за счет увеличения диаметра камеры сгорания и воспламенения топлива в верхней точке хода поршня. Кроме того, раз степень сжатия уменьшена, нет необходимости делать двигатель высокопрочным – облегчение конструкции самого мотора также снижает потери на трение и в конечном итоге расход топлива.
Таким образом, инженерам удалось снизить расход до 20% на дизельных моторах и до 15% - на бензиновых.
Облегчение конструкции кузова также приводит к экономии топлива. Сложный бутерброд из разных типов стали собирают большинство автомобильных компаний, делая особо прочным «скелет» и облегчая внешний панцирь. Чтобы добиться максимальной жесткости при снижении массы, маздовцы попытались сделать кузов монолитным. Они спрямили соединяемые элементы конструкции и собрали их в единый скелет, стыкуя детали, как полозья игрушечной железной дороги. Затем конструкция скрепляется внутренними швами.
Кроме того, была доработана подвеска и трансмиссия. Хода рычага у «механики» стали короче, также конструкторы избавились от отдельной шестерни для задней передачи.
Гидротрансформатор в «автомате», на который приходится основная потеря мощности, стал дольше находиться в заблокированном состоянии – до 89% всего времени работы против прежних 64%, а пробуксовывает лишь при минимальных оборотах мотора. Сам этот узел сделан меньшего диаметра, а для борьбы с шумами и вибрациями на него установлен увеличенный демпфер.
Назвать эти решения революционными нельзя. Инженеры-мотористы только и делают последние лет тридцать, что копаются в системе газораспределения, испытывают разные способы впрыска и экспериментируют с материалами для снижения трения и облегчения конструкции. Каждый ломает голову над оптимальным передаточным соотношением в коробке, крутит детали кузова так, чтобы он стал жестче, и работает над подвеской, чтобы повысить комфорт и не растерять по пути управляемость. Но крупным концернам и альянсам, обладающим средствами на разработку гибридных, электрических и других инновационных технологий, готовиться к новому витку эко-эволюции проще, чем небольшой компании. И Mazda со своим 1,2 млн машин в год по сравнению с Volkswagen похожа на команду инженеров, которые придумывают воздушные фильтры для экипажа «Аполлон 13» из фильма с Томом Хэнксом. Им вытрясли на стол туалетную бумагу, фильтры для кофе и фантики от конфет и сказали, что если не сделать из них воздушные фильтры для космического корабля, через несколько часов астронавты на пути к Луне начнут умирать.
Благодаря работе японских автомобильных инженеров, уложившихся в $1 млн на все усовершенствования, у тех парней определенно появился шанс.
