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吃得少还能跑得快?马自达创驰蓝天发动机解读

  [搜狐汽车 远光灯]说起马自达的“创驰蓝天”,想必关注车的朋友都不会感觉到陌生,但如果问到“创驰蓝天”到底指什么?能回答出这个问题的朋友就比较少了。大部分人都可能会认为“创驰蓝天”是一项技术的名称,而事实上“创驰蓝天”代表了马自达最新的造车理念,它包含发动机变速箱、车身、底盘四个部分的相关技术。

  “创驰蓝天”的理念最早由马自达在2010年10月提出,计划于2015年前针对旗下车型的汽油与柴油引擎、手动挡与自动挡变速箱底盘车身结构等主要部件进行优化。随着时间进入到2016年,马自达也开始了第二代的“创驰蓝天”计划,由于“创驰蓝天”所包含的内容太多,受篇幅所限,我们今天先来聊一聊采用“创驰蓝天”理念发动机都有哪些黑科技。

  各大汽车品牌中,真的很少有像马自达一样如此偏执的,在发动机排量涡轮化的浪潮中,只有马自达一家在苦苦坚守自然吸气发动机,而为了让自然吸气发动机拥有可以与涡轮增压发动机相抗衡的实力,提高压缩比就成为了一件不得不做的事情。

只有法拉利458 Speciale压缩比达到了14:1

  马自达做事情有一个特点,就是不鸣则已,一鸣惊人,这样的结果就是马自达发动机压缩比提升到了惊人的13:1,在欧洲的部分马自达发动机压缩比甚至达到了更变态的14:1。可能大部分朋友对这个数字没有概念,Jeep自由光2.4L发动机压缩比为10:1,丰田卡罗拉的1.6L发动机压缩比为10.2:1,大众第二代2.0L EA888发动机压缩比为10.5:1,而法拉利458压缩比也“只有”12.5:1,只有更加变态的法拉利458 Speciale才达到了跟马自达一样的14:1的压缩比

  采用高压缩比最大的好处就是保证了燃料的充分燃烧,也就是说烧同样多的油发动机可以做更多的功。但是过高的压缩比也会带来很明显的坏处,那就是发动机爆震会更加明显。

4-2-1的排气布局是实现高压缩比的关键

  没想到这并没有难倒马自达的技术“宅男”们,他们通过4-2-1的排气布局解决了这个问题,简单来说就是把1号缸的排气歧管和4号缸的排气歧管结合在一起,2号缸和3号缸的排气歧管结合在一起,之后再把这两根管路连接在一起,这样做的最大好处是有效减少了排气干涉现象。所谓排气干涉就是指当一个气缸排气行程结束后,高压排气压力波会进入到准备进行吸气行程的气缸,这样会增大该气缸高温残留气体的排气量。

  事实上国产的马自达“创驰蓝天”发动机并非是在全部工况下都保持了13:1的压缩比,首要的原因就是国内的油品无法适应如此高的压缩比。为了解决这个问题,马自达“创驰蓝天”发动机采用了米勒循环与奥托循环双模切换的方式,只有发动机进入高负载工况的时候,发动机才会切换为压缩比达到13:1的奥托循环,而当发动机处于部分负载工况时,发动机只会运转在米勒循环模式。

  在提高压缩比,重新改造排气布局之后,改善气缸内的燃烧环境也是“创驰蓝天”发动机的技术特征之一,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,从而生成大幅改善的匀质、流动性强的混合气,同时采用设有凹槽的活塞,使燃烧初期的火焰接触活塞,进一步防止了爆震的产生。

第四代丰田普锐斯实现了超过40%的热效率

  有一点知识我们应该明白的就是发动机燃烧的热效率并不能够达到100%,热效率达到40%左右的发动机就已经算是当今的顶级水平了,这其中的原因就是发动机有泵损耗,机械阻力,以及冷却损失。对于泵损耗马自达采用的措施是将泵体脱离发动机驱动,加入小型电控油压阀,这样做的好处是成功地把泵损耗降低了20%。

  为了降低发动机的内部损耗,马自达将活塞与活塞销的重量降低了20%,连杆重量降低了15%,活塞环张力减小了37%。除此之外马自达还采用了更小型化的曲轴主轴颈以及电控可变油压的小型油泵,这都极大地降低了发动机的内部损耗。

活塞顶部的凹槽可以在一定程度上防止爆震

  当发动机的热能大部分通过冷却被损耗的时候,马自达的“攻城狮”们给出的解决方案就是采用小缸孔设计,减小活塞厚度,这样减小了热传导的面积,尽可能地保持了燃烧室的温度。

  通过以上的一系列技术方案,采用“创驰蓝天”理念设计的发动机燃油经济性提升了15%,扭矩提升了15%,二氧化碳排放量降低了15%,并且可以使用93号汽油,彻底颠覆了我们“要想让马儿跑得快,就得给马儿多吃草”的传统认知。

  要说马自达实现了这样的黑科技已经足够“令人发指了”,但马自达作为偏执的技术“宅”对此并不满意,马自达给自己2020发动机定下的目标为实现18:1的压缩比和50%的热效率。以现在的技术来看这可是非常难以实现的目标,不过马自达似乎找到了自己的解决方案。

  为了解决这个问题马自达放出了三个大招,分别是HCCI(均质稀薄压燃技术)、燃料改质/电气化技术、可变压缩比

  首先让我们先了解下什么是HCCI。简单来说,HCCI就是一种通过压燃点火的汽油发动机技术。好处是不再需要火花塞的点燃,使燃烧分布更均匀,消除了火焰扩散中的能量损失。此外,由于HCCI采用压缩点燃的方式,因此可以直接通过调节喷油量来调节扭矩,不再需要节气门,从而使得发动机的泵气损失显著降低。其实HCCI技术在上世纪90年代初便被人提出并开始实验,虽然优势明显,但其不足之处也很令人头疼。综合考量下,大部分车企均放弃了该技术。首先,这项技术容易产生爆震。其次,转速区间狭小。第三,需要极高的电气化配合程度

  我们都知道丰田是世界上氢动力汽车的引领者,在马自达丰田进行合作之后,马自达将在燃料方面得到丰田的“启示”,要知道混合动力发动机可以实现比常规发动机更高的热效率,这样也让马自达实现50%的热效率变为了可能。

  与其他车企直接采购汽车零部件制造商(如博世、德尔福)不同,“i-stop”则是由马自达独立开发而来,专门针对“创驰蓝天”发动机配合使用。和一般“Stop&Start”发动机启停系统最大的区别在于,“i-stop”并不是依靠电动启动机来重新启动发动机,而是世界首次采用预先控制活塞停止位置的电控技术,在发动机重新点火的初始阶段即通过燃料喷射进行燃烧来重新启动发动机节能技术。这样可以实现对燃料更加充分地利用。

  其实在第一代“创驰蓝天”发动机马自达就已经通过奥托循环与米勒循环的切换实现了可变压缩比,但是奥托循环只有极少数情况下才会用到,而在第二代“创驰蓝天”发动机上这种情况将被改变。

  总结:经过简短地介绍相信各位朋友对于马自达“创驰蓝天”理念发动机部分有了初步地了解,我们也有理由相信,在马自达对技术近乎偏执的追求下,马自达为自己所设立的目标也终将实现。在接下来的文章中,远光君还会带着大家继续了解“创驰蓝天”理念的其余部分,敬请期待。

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