找回失去的藍天 淺析馬自達創馳藍天技術

　　【太平洋汽車網 技術解讀】當今汽車技術的發展已經走到了頂峰，各種針對動力及安全方面的研究也是各大廠商在一直努力的方向，我們今天有幸參與了馬自達汽車舉辦的創馳藍天技術講解會，通過馬自達專家們深入的了解，讓我們重新認識了“創馳藍天”的定義。

　　創馳藍天技術是根據馬自達長期技術開發戰略“Zoom-Zoom可持續宣言”，更高水平上將"駕馭樂趣"與"卓越環保、安全性能"和諧兼顧的革新性新一代技術的總稱。馬自達的技術開發人員秉承“打破常規”的精神，拋棄固有常識和思維定式的束縛，從零開始，同時對發動機、變速箱、車身、底盤等基礎技術領域進行了全新的探索和研發。

● 創馳藍天技術之汽油發動機

創馳藍天發動機(SKYACTIV-G)的幾項優點

　　馬自達創馳藍天首次以量產方式推出了13:1的高壓縮比發動機。

　　高壓縮比提供了更好的燃燒效率，在節省燃油為前提的基礎上，扭矩反而增加了15%以上。

　　創馳藍天發動機增大低中速扭矩，使實用速域的使用方便性進行加強。

　　創馳藍天技術發動機采用實現了高壓縮比的4-2-1排氣系統、帶有凹孔的活塞頭以及多孔燃油噴射裝置。

● 創馳藍天發動機減少殘留氣體解決爆燃

　　近年來推出的汽油發動機壓縮比一般在10～12之間。理論上當壓縮比從10提高到15時，可提高燃燒效率約9%。盡管如此，這些年來汽油發動機的壓縮比提升幾乎停滯不前，原因之一就是爆震造成功率輸出大幅下降。(圖1)

　　所謂爆震，是指燃料與空氣的混合氣遇到高溫高壓時，在正常燃燒完成之前自動點火造成的異常燃燒所產生爆震噪音。壓縮比提高后，壓縮沖程上死點附近的溫度會升高，容易引發爆震。

　　要降低壓縮沖程上死點的溫度，必須減少殘留在燃燒室內的高溫氣體。比如，當壓縮比為10、殘留氣體溫度750℃、新吸入氣體的溫度為25℃時，如果有10%的氣體殘留，壓縮前氣缸內的溫度會上升約70℃，壓縮沖程上死點溫度約會上升160℃。即，殘留氣體對爆震的影響很大。如果將殘留氣體減少至8%～4%，即便壓縮比提高3以上，壓縮沖程上死點的溫度仍可維持不變。(圖2)創馳藍天汽油發動機就是通過減少殘留氣體，實現了超高壓縮比。

● 創馳藍天發動機解決爆燃的實際應用4-2-1排氣系統

　　爆震發生的主要原因是殘留氣體，減少殘留氣體的方法之一是4-2-1排氣系統。排氣路徑若短，就會如圖3所示那樣，當第3個氣缸的排氣閥打開后排出的高壓排氣壓力波會到達已完成排氣沖程、即將開始吸氣沖程的第1個氣缸，這樣一來，已經排出的氣體就會再次被吸入燃燒室，使高溫的殘留氣體增多。排氣管短時，高壓波可在短時間內到達其他氣缸，這種不利影響會從低轉速持續至高轉速。

　　而在4-2-1的長路徑排氣系統中，高壓波到達其他氣缸所需時間較長，這種不利影響僅在極低速時存在，可在幾乎全部速域范圍減少殘留氣體。另外，為了提高實用速域的扭矩，通常需要配置超過600mm的長排氣管，而采用圈型排氣管，可節省空間。

　　4-2-1排氣系統最大的課題是，到達觸媒的距離過長，使排氣溫度降低，無法盡快激活觸媒。通過遲延點火時間可以提高排氣溫度，但延遲時間過長會導致燃燒不穩定。而創馳藍天汽油發動機啟動后即使點火時間大幅遲延，也可確保穩定的燃燒。

● 創馳藍天發動機從根本上改善燃燒環境

　　在活塞頭上如圖4所示設置一個凹陷孔，可進一步優化燃料噴射，在火花塞附近形成疊層混合氣體，可幫助實現穩定燃燒。另外，通過設置凹陷孔，初期火炎接觸活塞頭，可解決冷卻損失問題。

　　為了避免爆震，我們著手縮短了燃燒時間。燃燒時間縮短后，未混合氣體在高溫下暴露的時間也隨之縮短，有利于在爆震發生前完成正常燃燒。具體來說，通過增強空氣流動，加大噴射壓力，采用多孔噴射裝置來改善噴射性能，產生了比以前更均勻、流動更強的混合氣體，同時，采用帶凹孔活塞頭從而避免在燃料初期火炎接觸活塞頭而妨礙燃燒的情況。另外在活塞下止點位置還設有機油噴嘴，通過物理手段來降低活塞頭溫度。

● 創馳藍天技術之自動變速器

創馳藍天自動變速箱(SKYACTIV-DRIVE)的幾項優點

　　集DCT CVT 以及傳統AT等變速箱的有點于一身。

　　大幅擴大鎖定范圍，提升傳動效率，實現媲美手動變速器的直接驅動感。

　　通過優化技術與穿馳藍天發動機的配合，降低4-7%的燃油消耗。

　　創馳藍天變速箱與發動機之間有90%的時間都處在鎖合狀態。

● 集分級AT、CVT、DCT等各種類型變速器優點于一身

　　目前最普及的AT(自動變速器)，根據其結構大致可分為以下3種：

　　通過以行星齒輪為主體的減速裝置來改變減速比的"有級式AT"

　　通過一對可變徑皮帶輪來改變減速比的"無級變速器(CVT)"

　　2系統的減速裝置分別裝有離合器的"雙離合器式(DCT)"

　　自動變速器的代表性性能要求是"提升經濟燃油性"、"起步快捷(不僅平坦路面，也包括坡道)"、"直接驅動感"、"平順的變速"。針對這些要求，各種類型變速器的性能特點如圖1所示，可清晰的的看出各自的優缺點。創馳藍天自動變速箱變速器在分級AT的基礎上，努力追求"低油耗"、"直接驅動感"、"平順的變速"，以集所有各種變速器優點于一身的理想變速器為目標。

● 全速域鎖定降低油耗，獲得直接驅動感

　　有級式AT的液力變矩器是借助流體將發動機的動力傳遞給變速器的，因此能夠實現平順的起動及變速。但是，由于流體傳遞動力的損失，會導致油耗增大以及車速提升之前發動機轉速先上升的"滑齒"現象，因此，我們在液力變矩器內設置了鎖止離合器，不通過流體，依靠機械咬合來傳遞扭力。

　　如圖1所示，為了大幅改善有級式AT的油耗及直驅感問題，必須將鎖定速域盡可能擴大，但如此一來，就必須解決震動、噪音、以及離合器的可靠性等重要問題。

　　馬自達公司針對這些課題，運用了大規模系統分析方法，不僅對AT系統，還對發動機、底座、排氣系統、車體、控制系統等進行大范圍的系統改善，從而解決了這些課題。另外，提升了離合器的靈敏性，使鎖定控制更精確，避免了"滑齒"時發熱，確保了離合器的可靠性。