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独辟蹊径

作者:jnscsh   时间:2021-07-08 08:55:15   浏览次数:

在马自达6外表下隐藏的是创驰蓝天(SKYACTIV)技术工程样车,这是马自达在节能环保方面的最新成果,但它不同于现有的此类技术,又不仅局限于单纯的节能

纯电动汽车、混合动力以及燃料电池是目前被我们熟知并且应用较广的节能环保技术。不过它们也有着自身的局限性:首先,人类至今并未给处理废旧电池找到很好的办法,这无疑是在透支未来的环境;其次,上述环保车型的制造成本目前仍居高不下,对于普通消费者,它们就像金字塔的塔尖般可望而不可及。

基于这些原因,马自达公司认为到2020年前,燃油发动机仍将是汽车动力系统的主体,现阶段与其大力推行前卫环保技术,不如从挖掘现有内燃机的潜力入手。他们制定了推进环保汽车的阶段式发展战略,逐步导入智能启-停、能量回收和电驱技术。而创驰蓝天作为该战略的第一步,包括了高效发动机、高效变速箱、综合轻量化的车身和底盘三个核心内容。

创驰蓝天发动机

原理 一般来说,内燃机在燃料燃烧过程中所产生能量大部分会随着排气损失、冷却损失、泵送损失、机械损失等流失(图1)。马自达认为,只要将压缩比、空燃比、燃烧时间、燃烧时机、泵送损失、机械阻力等因素进行合理配置,就能控制这些损失,从而改善内燃机效率。

上述六大因素中,汽油和柴油发动机的关键都是压缩比。对于汽油机,通过提高压缩比能大幅改善油耗和低、中速扭矩。柴油发动机则通过采用极低的压缩比,解决了最佳喷射时机的课题,大幅降低机械阻力,实现清洁高效。以汽油机为例,马自达新一代高效能直喷汽油发动机实现了14.0的全球最高压缩比。

技术难点:爆震 汽油机提高压缩比,能够大幅提升热效率。理论上将压缩比从10提高到15后,热效率能够改善约9%。不过通常的压缩比一般在10~12左右,主要原因是压缩比提高后产生的爆震会导致动力输出大幅下降(图2)。爆震是指燃料与空气的混合气体被置于高温高压下,在正常燃烧开始前发生自燃的异常燃烧现象。提高压缩比后,压缩上止点附近的温度会增高,也就容易发生爆震。

解决爆震的方法 减少在燃烧室内未排放的高温残留气体可有效降低压缩上止点温度,从而解决爆震问题。为此,马自达用4-2-1结构的排气歧管取代了原有的4-1结构(图3)。简单说,4-2-1结构就是将汽缸排气分为1、4缸一组,2、3缸一组,每组间的两根排气管先汇总之后再和另一组汇总,并且采用较长的管长。这能使排气汽缸和进气汽缸间的干涉降到最低,避免已被排出的气体再次被压回到燃烧室,令高温残留气体大大减少。同时,较长的排气歧管又能提高常用转速区域的扭矩。

缩短混合气燃烧时间同样能解决爆震,这是因为未燃混合气暴露在高温状态的时间也会缩短,可在发生爆震前完成正常燃烧。具体措施是加强空气流动、提高喷射压力、通过多孔喷油器改善喷雾特性等,从而生成均匀、流动性强的混合气。马自达还采用顶端设有空腔的活塞,这也能达到加快燃料和空气混合速度、快速燃烧的目的。

轻量化和减少机械阻力 在设计新发动机时,马自达尽最大努力减轻惯性重量、减少机械阻力。通过往复旋转部件的小型轻量化,能够大幅提高响应性。例如活塞和活塞销减少20%重量,连杆轻量化15%,采用滚轮从动件使节气门摩擦力减少50%以上,采用电控可变油压小型油泵使泵送损失减少约45%等等。

创驰蓝天自动变速箱

开自动挡车的人肯定熟悉以下现象:在加油时往往是转速先上升,等一会儿车速才会响应。在这个等待的过程中,许多燃油被白白地浪费了。而马自达创驰蓝天自动变速箱通过在变速箱内部加入锁定离合器,可不通过液压变矩器内的流体机械连接,在转速上升后的瞬间,便能得到速度的响应。并且,马自达还为这款变速箱开发了液压控制装置和ECU一体化的控制模块,使液压油压的精度得以飞跃性提升,同时提高了可靠性。

创驰蓝天车身和底盘

轻量化 通过使用小型化的零件,应用创驰蓝天技术的车身减少了8%的重量。但是,马自达也增加了590兆帕钢材的使用量,这能保证轻量化的同时车身刚性反而得到提升。车身结构也经过了重新设计,新的复数路径传导结构能最大化吸收和分散撞击力度。所以,创驰蓝天车身在轻量化的同时亦保证了满足各种苛刻的撞击测试。

运动性 本着“ZOOM ZOOM”的品牌特性,马自达在设计创驰蓝天底盘时对运动性也有所考虑。比如:新的电动助力转向系统减小了转向比,令转向更加直接;前减震器主销后倾角加大,增加了高速操控稳定感;后悬挂拖曳臂前端安装位置提高43毫米,减少了加速、刹车时的车身俯仰程度并能缩短刹车距离。

节油效果

根据马自达的实验,创驰蓝天发动机比现有发动机燃油经济性改善约15%,变速箱改善4%~7%,车身轻量化改善8%,综合起来可降低约30%的油耗。

试驾感受

虽然我们没有合适的环境对创驰蓝天工程样车的油耗加以考证,但在马自达位于广岛的试车场上却充分领略了它的运动特性。我试驾完的第一印象是马自达原本要开发运动车型,可在完成后发现它还有节油的效果,于是便冠上了创驰蓝天的名称。当然这是个玩笑,不过也充分说明了工程样车在运动性上的突出特点:我几乎认为自己在驾驶一款经过改装后的MPS车型,操控直接、动态稳定,特别是发动机非常吸引人。搭载创驰蓝天技术的2.0升自吸发动机如同是加装上了涡轮增压器,在转速超过2000转后动力输出大幅提升了几个台阶。而在中高转速区间,它又保持了自吸机线性和爆发力强的特点。

创驰蓝天技术的应用

从2011年起,所有马自达的新款车都将提供搭载创驰蓝天技术的型号。到2015年,约80%在售的马自达汽车会是创驰蓝天款型。中国顾客最早能于2012年中进口的CX-5上体验到创驰蓝天技术,在2015年前,一汽和长安马自达又将完成创驰蓝天部件的国产化工作。不过根据不同地区的具体情况,创驰蓝天技术的调校会略有不同,比如中国和欧洲一样,发动机压缩比都会被设定为13。

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