找回失去的蓝天 浅析马自达创驰蓝天技术

　　【太平洋汽车网 技术解读】当今汽车技术的发展已经走到了顶峰，各种针对动力及安全方面的研究也是各大厂商在一直努力的方向，我们今天有幸参与了马自达汽车举办的创驰蓝天技术讲解会，通过马自达专家们深入的了解，让我们重新认识了“创驰蓝天”的定义。

　　创驰蓝天技术是根据马自达长期技术开发战略“Zoom-Zoom可持续宣言”，更高水平上将"驾驭乐趣"与"卓越环保、安全性能"和谐兼顾的革新性新一代技术的总称。马自达的技术开发人员秉承“打破常规”的精神，抛弃固有常识和思维定式的束缚，从零开始，同时对发动机、变速箱、车身、底盘等基础技术领域进行了全新的探索和研发。

● 创驰蓝天技术之汽油发动机

创驰蓝天发动机(SKYACTIV-G)的几项优点

　　马自达创驰蓝天首次以量产方式推出了13:1的高压缩比发动机。

　　高压缩比提供了更好的燃烧效率，在节省燃油为前提的基础上，扭矩反而增加了15%以上。

　　创驰蓝天发动机增大低中速扭矩，使实用速域的使用方便性进行加强。

　　创驰蓝天技术发动机采用实现了高压缩比的4-2-1排气系统、带有凹孔的活塞头以及多孔燃油喷射装置。

● 创驰蓝天发动机减少残留气体解决爆燃

　　近年来推出的汽油发动机压缩比一般在10～12之间。理论上当压缩比从10提高到15时，可提高燃烧效率约9%。尽管如此，这些年来汽油发动机的压缩比提升几乎停滞不前，原因之一就是爆震造成功率输出大幅下降。(图1)

　　所谓爆震，是指燃料与空气的混合气遇到高温高压时，在正常燃烧完成之前自动点火造成的异常燃烧所产生爆震噪音。压缩比提高后，压缩冲程上死点附近的温度会升高，容易引发爆震。

　　要降低压缩冲程上死点的温度，必须减少残留在燃烧室内的高温气体。比如，当压缩比为10、残留气体温度750℃、新吸入气体的温度为25℃时，如果有10%的气体残留，压缩前气缸内的温度会上升约70℃，压缩冲程上死点温度约会上升160℃。即，残留气体对爆震的影响很大。如果将残留气体减少至8%～4%，即便压缩比提高3以上，压缩冲程上死点的温度仍可维持不变。(图2)创驰蓝天汽油发动机就是通过减少残留气体，实现了超高压缩比。

● 创驰蓝天发动机解决爆燃的实际应用4-2-1排气系统

　　爆震发生的主要原因是残留气体，减少残留气体的方法之一是4-2-1排气系统。排气路径若短，就会如图3所示那样，当第3个气缸的排气阀打开后排出的高压排气压力波会到达已完成排气冲程、即将开始吸气冲程的第1个气缸，这样一来，已经排出的气体就会再次被吸入燃烧室，使高温的残留气体增多。排气管短时，高压波可在短时间内到达其他气缸，这种不利影响会从低转速持续至高转速。

　　而在4-2-1的长路径排气系统中，高压波到达其他气缸所需时间较长，这种不利影响仅在极低速时存在，可在几乎全部速域范围减少残留气体。另外，为了提高实用速域的扭矩，通常需要配置超过600mm的长排气管，而采用圈型排气管，可节省空间。

　　4-2-1排气系统最大的课题是，到达触媒的距离过长，使排气温度降低，无法尽快激活触媒。通过迟延点火时间可以提高排气温度，但延迟时间过长会导致燃烧不稳定。而创驰蓝天汽油发动机启动后即使点火时间大幅迟延，也可确保稳定的燃烧。

● 创驰蓝天发动机从根本上改善燃烧环境

　　在活塞头上如图4所示设置一个凹陷孔，可进一步优化燃料喷射，在火花塞附近形成叠层混合气体，可帮助实现稳定燃烧。另外，通过设置凹陷孔，初期火炎接触活塞头，可解决冷却损失问题。

　　为了避免爆震，我们着手缩短了燃烧时间。燃烧时间缩短后，未混合气体在高温下暴露的时间也随之缩短，有利于在爆震发生前完成正常燃烧。具体来说，通过增强空气流动，加大喷射压力，采用多孔喷射装置来改善喷射性能，产生了比以前更均匀、流动更强的混合气体，同时，采用带凹孔活塞头从而避免在燃料初期火炎接触活塞头而妨碍燃烧的情况。另外在活塞下止点位置还设有机油喷嘴，通过物理手段来降低活塞头温度。

● 创驰蓝天技术之自动变速器

创驰蓝天自动变速箱(SKYACTIV-DRIVE)的几项优点

　　集DCT CVT 以及传统AT等变速箱的有点于一身。

　　大幅扩大锁定范围，提升传动效率，实现媲美手动变速器的直接驱动感。

　　通过优化技术与穿驰蓝天发动机的配合，降低4-7%的燃油消耗。

　　创驰蓝天变速箱与发动机之间有90%的时间都处在锁合状态。

● 集分级AT、CVT、DCT等各种类型变速器优点于一身

　　目前最普及的AT(自动变速器)，根据其结构大致可分为以下3种：

　　通过以行星齿轮为主体的减速装置来改变减速比的"有级式AT"

　　通过一对可变径皮带轮来改变减速比的"无级变速器(CVT)"

　　2系统的减速装置分别装有离合器的"双离合器式(DCT)"

　　自动变速器的代表性性能要求是"提升经济燃油性"、"起步快捷(不仅平坦路面，也包括坡道)"、"直接驱动感"、"平顺的变速"。针对这些要求，各种类型变速器的性能特点如图1所示，可清晰的的看出各自的优缺点。创驰蓝天自动变速箱变速器在分级AT的基础上，努力追求"低油耗"、"直接驱动感"、"平顺的变速"，以集所有各种变速器优点于一身的理想变速器为目标。

● 全速域锁定降低油耗，获得直接驱动感

　　有级式AT的液力变矩器是借助流体将发动机的动力传递给变速器的，因此能够实现平顺的起动及变速。但是，由于流体传递动力的损失，会导致油耗增大以及车速提升之前发动机转速先上升的"滑齿"现象，因此，我们在液力变矩器内设置了锁止离合器，不通过流体，依靠机械咬合来传递扭力。

　　如图1所示，为了大幅改善有级式AT的油耗及直驱感问题，必须将锁定速域尽可能扩大，但如此一来，就必须解决震动、噪音、以及离合器的可靠性等重要问题。

　　马自达公司针对这些课题，运用了大规模系统分析方法，不仅对AT系统，还对发动机、底座、排气系统、车体、控制系统等进行大范围的系统改善，从而解决了这些课题。另外，提升了离合器的灵敏性，使锁定控制更精确，避免了"滑齿"时发热，确保了离合器的可靠性。