說到馬自達品牌,自然少不了獨特的“人馬一體”駕控樂趣,無論是轎車還是SUV,馬自達近幾年推出了車型都實現了十分鮮明的產品特色。究其原因,誕生於2010年的“創馳藍天”技術(SKYACTIV Technology)功不可沒。作爲馬自達面向次世代的產品研發理念,“創出藍天”技術在當時是極具前瞻性的概念,並打破了此前人們對於“車型平臺”的概念,進而通過車身架構、發動機、變速器、底盤懸架以及座艙佈局等一系列優化,讓該技術框架下的每一款車型,都能保持高度統一的駕控風格。它的出現,徹底打破了德系車企慣用的“平臺”概念,並且開創了全新汽車研發路線(後來出現的豐田TNGA架構等理念與之十分類似),因此馬自達“創馳藍天”稱得上是次世代汽車研發技術的引領者之一。

雖然創馳藍天發動機並不是創馳藍天技術的全部,但是創馳藍天發動機絕對是談這項技術的時候繞不開的話題。在自然吸氣已經日薄西山的今天,全球車企早已紛紛加入渦輪增壓和新能源的行列,唯有馬自達堅守陣地,作爲自吸時代最後的守望者,馬自達通過一系列手段,不遺餘力挖掘自然吸氣的潛力。

首先要介紹一下的是將在本次北京車展和大家見面的壓燃版車型,當大部分人覺得對內燃機的開發已經達到天花板而轉向新能源時,馬自達認爲還有很大改進空間。馬自達祭出了自己的研發成果——SKYACTIV-X發動機,以50%熱效率讓所有人瞠目結舌,炸裂的效果完全不輸當年量產轉子發動機的程度。

讓發動機實現如此高效的祕訣就在於Spark Controlled Compression Ignition火花塞壓燃控制技術,簡稱SPCCI,這種技術保留了汽油發動機火花塞的結構,但借鑑了柴油發動機的部分工作原理,是在原有的SKYACTIV-G和SKYACTIV-D這兩類發動機上再次“拔高”的產物。

單從結構上看,馬自達SKYACTIV-X發動機採用的火花點火控制壓燃技術(SPCCI)和採用傳統火花塞點燃技術的發動機並沒有結構性的區別,但是藉助更高的壓縮比和精準的點火控制,可以實現均質壓燃和火花塞點燃之間的無縫切換。傳統汽油機通過火花塞點火,並向整個燃燒室逐步傳遞;而傳統柴油機則通過活塞壓縮混合氣體並突破燃點,同時快速着火。

由於結合了兩種發動機的優點,SKYACTIV-X自不同工況下采用不同的點火方式,在發動機處於中低負載時採用壓燃點火和火花點火控制壓燃,而當發動機處於高負載是切換回傳統火花點火。雖然說起來簡單,但是汽油發動機壓燃點火的難度很大,而難點之一就是汽油發動機壓燃的有效運行區間僅限於發動機低負載情況,一旦遇到較高的轉速和較高的發動機負載時, 發動機需要恢復到火花點火,這個過程不可預測且極其複雜。正是這個問題困擾了許多嘗試汽油發動機壓燃的公司,奔馳、福特、通用和現代都沒能攻克的難題被馬自達給解決了。

在自然狀態下,燃燒1KG汽油需要消耗14.7KG空氣,也就是14.7比1的空燃比,而馬自達SKYACTIV-X發動機搭載了一個"高響應空氣供給"模塊,能夠在發動機高負載工況下吸入更多的空氣進入氣缸,提高缸壓達成壓燃的條件,因此最大空燃比達到了36.8比1,能夠實現高出理論空燃比2倍以上的稀薄燃燒,因爲吸入了更多的空氣而降低了燃燒的溫度,因此熱傳遞損失減少,有效降低了尾氣中的氮氧化物的含量(主要污染物之一),比普通汽油發動機經過三元催化器淨化過後的含量還要低。但是引燃如此稀薄的混合氣難度不小,在常規設計的發動機中會引起失火、爆震甚至頂缸等嚴重情況。爲了解決這個問題,SKYACTIV-X發動機縮小了燃燒室面積,面積更小意味着更快的點燃速度。

作爲SKYACTIV技術第二代的發動機,SKYACTIV-X(包括e SKYACTIV-X)並不是憑空誕生的,這裏不得不提SKYACTIV-G發動機,作爲第一代產品,它的量產爲壓燃鋪平的道路,它首先解決了結構上的問題,把基礎打牢、框架搭好纔有了之後的故事,下面我們再來簡單回顧一下SKYACTIV-G發動機的特點。

根據數據顯示,當壓縮比從10:1提高到15:1的時候,發動機的效率將提高9%,但是一味提高壓縮比會引起發動機“爆震”,反而會降低發動機的效率,但是創馳藍天汽油發動機通過減少殘留氣體,實現了超高壓縮比。

爲了降低氣缸的工作溫度,馬自達工程師採用了4-2-1排氣系統,所謂4-2-1排氣系統,即首先將四條獨立排氣歧管交匯成兩條排氣歧管,然後再彙集成一條排氣總管的方式。

上述這兩個相對明顯的區別之外,馬自達的工程師們採用凹頂活塞+多孔噴油嘴來改善氣缸燃燒環境,進一步防止爆震的發生。其中凹頂活塞可以在火花塞周圍形成較濃的混合氣,即使推遲點火時間仍可保持燃燒穩定的性能。高壓噴射的多孔噴油嘴則用來改善噴霧特性,形成更勻質的混合氣,同時也相應縮短混合氣形成的時間。

“多十馬力不如輕一公斤”,輕量化可以稱得上是提高發動機效率最行之有效的辦法之一,馬自達的工程師不僅對發動機內部零件進行了輕量化處理,而且對氣門傳動機構和活塞環等部分進行優化,最終達成發動機減重和降低機械阻力的雙重效果。

創馳藍天汽油發動機最大的亮點莫過於採用高壓縮比來提升發動機的效率,採用4-2-1排氣系統巧妙地解決了高壓縮比帶來的“爆震”問題。最難得的是,和那些渦輪增壓發動機相比,創馳藍天汽油發動機還有一個“耐粗糧”的優勢,加註92號汽油即可。

好的發動機需要有一臺稱職的變速箱來傳輸動力,目前AT變速箱可以說是時下技術相對成熟並且應用十分廣泛的變速箱類型,但是傳統AT變速箱也有一些問題,比如和手動或者雙離合變速箱相比,換擋響應和直接驅動感不強;和CVT變速箱相比,平順度又不夠。爲了解決這兩個看似完全矛盾的問題,馬自達的SKYACTIV-DRIVE變速箱有一套完美解決方案。

雖然提高鎖止範圍的原理很簡單、效果也很顯著,但是液力變矩器鎖止範圍的擴大,所面臨的最大挑戰就是換擋的平順性以及振動。馬自達的工程師通過縮小液力變矩器、採用多片式離合器、大型減震彈簧來提高平順性並減小振動。

另外,由於液力變矩器鎖止範圍的擴大,多片式鎖止離合器的工作環境更惡劣,創馳藍天自動變速箱採用了油液控制的多片離合器作爲液力變矩器的鎖止離合器,這樣結合電子控制系統,就能更爲精準地控制離合器鎖止時刻。

全新的機電一體控制模塊就是這臺變速箱的大腦,什麼時候該升檔,什麼時候該降檔,靠的就是機電控制模塊去完成,它的工作效率很大程度上決定了其換擋質量的好壞。

除了AT變速箱外,馬自達還爲那些更硬核的消費者準備了手動變速箱,創馳藍天手動變速箱相對於以往的產品,通過全新設計以實現提升換擋手感、小型化和輕量化的目的。最終,這臺手動變速箱實現了16%的減重效果,降低機械內耗,燃油經濟性提升了1%。

簡單介紹完創馳藍天技術的動力總成部分之後,接下來我們再來看看作爲創馳藍天技術中重要組成部分的車身。安全性能是現在很多人買車時都會關注的方面,而車身結構則在很大程度上決定了一輛車的被動安全性能,在碰撞過程中,好的車身結構能有效的轉移和吸收碰撞能量,同時高強度鋼材的應用能夠保障駕駛員的生存空間。創馳藍天車身的特點在於實現高強度的同時做到了輕量化。

要減輕車重、提高燃油經濟性,車身的結構設計以及用料是最重要的一部分,高強度鋼的大量應用實現了強度提升並大幅減重的目標,另外在工藝方面,爲提高連接剛性,創馳藍天車身增加了點焊和焊接膠的使用率,例如,在交叉梁、門框、車身底板等部位增加了焊點,並且在環形封閉環部位使用了焊接膠以增強環形結構的強度。

根據官方的數據顯示,通過重新設計車身結構、高強度材料使用率的提升、製造工藝的改進,創馳藍天車身結構的剛性較之前的產品提高了30%,並實現了8%的輕量化。

創馳藍天技術不僅包括髮動機、變速箱和車身,對於底盤的研發更是投入了大量精力,我們都知道馬自達一直致力於帶給每位消費者“人馬一體”的駕控體驗,讓車變成人體機能的延展,這說起來容易,做起來並不那麼好實現。

爲了讓底盤結構達到輕量化的要求,馬自達工程師對於前、後副車架進行了結構優化,增強部分構件剛性的同時,還降低重量。

前面提到前輪增大了主銷後傾角以提高高速時的穩定性,但是低速行駛時,方向盤會很沉。爲此創馳藍天底盤配備了全新的第6代電動助力轉向系統EPAS,轉向助力與車速之間的關係更加線性,在不同車速下都能提供大小合適的轉向助力,車速低時增加助力,使掉頭、停車入庫更輕鬆;車速高時則減少助力,防止方向太輕造成轉向過度。

車輪在經過減速帶時,障礙物對車輪的衝擊不僅會使車輛產生上下震動,還會造成車身的前後震動,該設計可以減少障礙物施加在車輪向後方向上的縱向力,從而減少了縱向震動;在制動時,車內人員由於慣性會向前傾,汽車同樣也會向前傾(點頭),該設計在制動時提供汽車後部一個向下的力,從而抑制車輛點頭現象,減少剎車距離。

硬件部分的變革介紹完,下面再來看看軟件的方面,目前馬自達全系產品搭載GVC PLUS系統(加速度矢量控制系統升級版),該系統在原有的基礎上增加了依靠制動器進行的姿勢穩定化控制功能。 這套系統最大的特點是針對發動機的扭矩輸出和剎車的控制來輔助駕駛員控制車輛過彎,通過適時的略微降低或增加發動機的扭矩,控制車輛的重心變化,而升級版增加的功能則是在完成出彎時,略微對位於彎道外側的前輪制動,並施加回正的力矩,大幅提高車身穩定性。

全文總結:

相信大家看過這篇簡單的文章之後會對創馳藍天技術有一個簡單且全面的瞭解,雖然創馳藍天發動機是整套技術的“金字招牌”,但是如果沒有變速箱、車身和底盤的協同合作,我們也就不會體驗到“人馬一體”的駕駛樂趣。可能單獨從某一個部分來說,我們這些技術門外漢也許不會覺得這些細小的改動有多大提升,但是正是這些看似細微的變化實現了“1+1&

gt(參數|圖片);2”的效果。

(圖/文 網通社 劉可)

相關文章