[汽車之家 技術(shù)] 在這個(gè)世界上,通過發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)改變企業(yè)未來的車企屈指可數(shù)。如果再精確點(diǎn),需要使用那些別人認(rèn)為沒有前途,卻創(chuàng)造出奇跡的恐怕就只剩下總部位于廣島的馬自達(dá)了。
半世紀(jì)前,他們執(zhí)迷于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。半世紀(jì)后,當(dāng)主流車企認(rèn)為將來是EV純電動(dòng)天下的時(shí)候,廣島人再次執(zhí)拗的表示“內(nèi)燃機(jī)才是王道”,F(xiàn)款創(chuàng)馳藍(lán)天(SKYACTIV)技術(shù)已經(jīng)通過高壓縮比證明內(nèi)燃機(jī)仍富有潛力后,現(xiàn)在,他們拿出了力圖趕超純電動(dòng)車型環(huán)保表現(xiàn)的SKYACTIV-X,就是第二代創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)。隨著保密協(xié)議的結(jié)束,今天終于可以與您分享詳細(xì)信息以及體驗(yàn)感受了。
X在數(shù)學(xué)上常常表示未知數(shù),馬自達(dá)把它放在第二代創(chuàng)馳藍(lán)天系列汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的命名上,這或許是他們認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)也將擁有未知的將來。發(fā)布會(huì)上工程師們宣布新機(jī)型油耗將大幅降低且滿足現(xiàn)階段及未來全部排放法規(guī)。當(dāng)然,動(dòng)力總成的表現(xiàn)也會(huì)繼續(xù)提升。這還不算完,就像電影結(jié)束后會(huì)有額外彩蛋一樣,臨近發(fā)布會(huì)結(jié)束大屏幕上顯示出“NEW PLATFORM”也就是新平臺(tái)字樣,而它卻并非以提高零部件通用率為目標(biāo)。這不禁令人懷疑,廣島工程師是不是瘋了?
■ 誰說汽油機(jī)不環(huán)保?
上面已經(jīng)說到,馬自達(dá)希望繼續(xù)強(qiáng)化汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力表現(xiàn)且大幅降低油耗,簡單說就是“既想馬兒跑,又想它們少吃草”。有人或許會(huì)說未來說EV純電動(dòng)才是大趨勢,但當(dāng)你問為什么的時(shí)候,很多人只能回答因?yàn)榄h(huán)保。不過,電動(dòng)車就環(huán)保了嗎?馬自達(dá)的工程師并不這么認(rèn)為。
誠然,隨著技術(shù)的發(fā)展,核電、水利發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等更加環(huán)保的發(fā)電方式占比正在提高,但實(shí)事求是從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上看,在未來的很長時(shí)段時(shí)間內(nèi)火力發(fā)電仍會(huì)占據(jù)很大百分比。因此,當(dāng)傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率達(dá)到一定水平后,其對(duì)于能源的消耗以及所造成的污染與能源來自火力發(fā)電的純電動(dòng)車型并沒有太多的差距,因此,馬自達(dá)才一門心思的在提升內(nèi)燃機(jī)效率的路上頭也不回的狂奔。方向雖然已定,不過落地實(shí)施還有不少坎坷,具體分析下目標(biāo)就不難發(fā)現(xiàn)油耗是其中最大的痛點(diǎn)。
降低油耗的方法有很多種,不過最簡單直接的就是從源頭控制——少噴油,這也是第二代創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)中汽油發(fā)動(dòng)機(jī)需要著重解決的問題。我們都知道發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),燃料必須和吸進(jìn)的空氣成適當(dāng)?shù)谋壤拍苄纬煽梢匀紵幕旌蠚,這也就是常被提及的空燃比。目前,業(yè)界公認(rèn)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的“黃金”空燃比為14.7:1,用遠(yuǎn)超過這個(gè)比值的質(zhì)量的空氣和燃料混合被稱為稀薄燃燒,雖然后者效率更高,但汽油本身的特性使得其并不容易實(shí)現(xiàn)。
壓燃這項(xiàng)依靠氣缸活塞運(yùn)動(dòng),壓縮混合氣體積使其溫度升高,從而達(dá)到燃料的燃點(diǎn)最終推動(dòng)活塞的技術(shù)是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。不過汽油自身的特性,加之現(xiàn)有噴油系統(tǒng)的特點(diǎn)使得這種燃燒模式如果應(yīng)用在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上則很難控制爆震情況,解決辦法便是HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition)——汽油發(fā)動(dòng)機(jī)均質(zhì)充氣壓燃技術(shù)。不過,馬自達(dá)并非第一家想出解決辦法的車企。
早年間通用、奔馳,甚至是現(xiàn)代等車企也想到過這個(gè)HCCI這個(gè)點(diǎn)子并進(jìn)行了研發(fā),但由于可實(shí)現(xiàn)壓燃范圍較窄、控制穩(wěn)定性差、NVH、顆粒排放物等等一籮筐的問題,HCCI一直停留在實(shí)驗(yàn)室中,F(xiàn)在馬自達(dá)宣布攻克量產(chǎn)難題,成果就是SKYACTIV-X發(fā)動(dòng)機(jī)。
■ 靈活變通的廣島工程師
一般而言,工程師給人的印象都逃不出木訥、無趣等關(guān)鍵詞,實(shí)際上那僅僅是表象。想要解決技術(shù)難題,依靠的不能光是一股蠻力,還要具有靈活轉(zhuǎn)變解決問題角度的能力,馬自達(dá)的工程師就是其中典型的代表。既然無法單純使用壓燃,那么能否既不放棄點(diǎn)燃,又使用壓燃呢?這就是他們放棄激進(jìn)思想,退一步后給出的解決方案。雖然也被稱為HCCI,但卻代表了不一樣的技術(shù)路線。
與此前的分工況,決定是采用火花塞點(diǎn)燃還是壓燃的工作方式不同,馬自達(dá)的SPCCI在絕大部分工況區(qū)間都采用火花塞先點(diǎn)燃局部可燃?xì)猓S后均質(zhì)壓燃的燃燒方式,這樣就減少了因?yàn)榍袚Q不同點(diǎn)火模式造成的銜接困難情況的發(fā)生。同時(shí),也更容易處理發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)、噪聲。
理論確實(shí)容易讓人聽起來昏昏欲睡,那就讓我們看看擺在德國法蘭克福郊外馬自達(dá)歐洲研發(fā)設(shè)計(jì)中心內(nèi)的展示發(fā)動(dòng)機(jī)吧。當(dāng)然,這僅僅是早期的展示用品,2019年推向市場時(shí)的狀態(tài)很可能會(huì)發(fā)生改變。
- 不再堅(jiān)守自然吸氣
遠(yuǎn)處觀察發(fā)動(dòng)機(jī),最顯而易見的就是新增的空氣供給單元。與此前猜測的其可能采用電動(dòng)增壓器不同,現(xiàn)場的展示機(jī)采用的是動(dòng)力來自曲軸,經(jīng)過皮帶帶動(dòng)的類似機(jī)械增壓器的傳統(tǒng)模式。因此,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼f,未來的SKYACTIV-X發(fā)動(dòng)機(jī)將不再是自然吸氣的進(jìn)氣形式,具體動(dòng)力表現(xiàn)我們會(huì)在后面的實(shí)驗(yàn)車上感受到。
現(xiàn)款2.0L創(chuàng)馳藍(lán)天發(fā)動(dòng)機(jī)為了實(shí)現(xiàn)14:1(我國為13:1)的高壓縮比,采用了包括電機(jī)調(diào)節(jié)氣門正時(shí)系統(tǒng)在內(nèi)的眾多技術(shù)。高負(fù)載工況下,使用奧托循環(huán)保證14:1的高壓縮比;另外一部分負(fù)載工況區(qū)采用米勒循環(huán)優(yōu)化油耗表現(xiàn)。不過人見光夫表示,未來進(jìn)排氣均使用電機(jī)調(diào)節(jié)正時(shí)系統(tǒng)的第二代發(fā)動(dòng)機(jī)將只采用一種奧托循環(huán)。新機(jī)型壓縮比將進(jìn)一步提高,目前實(shí)驗(yàn)開發(fā)階段壓縮比為16:1,不排除未來量產(chǎn)進(jìn)一步提升的可能性。
- 進(jìn)排氣門電控調(diào)節(jié)正時(shí)
- 取消4-2-1排氣
第一代創(chuàng)馳藍(lán)天的發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比達(dá)到了14:1,但需要解決爆震隱患。通過增大進(jìn)排氣門重疊角掃清燃燒后的廢氣可以一定程度上防患于未然。但進(jìn)排氣門重疊角增大遇上排氣干涉現(xiàn)象,就不能保證良好的“掃氣”效果了。此時(shí),來自其他氣缸的排氣高壓波會(huì)影響相鄰氣缸的排氣節(jié)奏,反而增大了爆震幾率,上面提到的4-2-1排氣歧管就能很好解決排氣干涉的問題。當(dāng)然,這種排氣結(jié)構(gòu)也有著其自身的問題,那就是過長的管路不利于三元催化器盡快升溫,面對(duì)下階段測試項(xiàng)目更多的排放法規(guī),尾氣處理又變成了難題。權(quán)衡了升級(jí)三元催化器的利弊后,4-2-1排氣將不會(huì)再搭載在新一代發(fā)動(dòng)機(jī)上。
- 引入EGR廢氣再循環(huán)
- 超高噴油壓力
為了令汽油與空氣混合更均勻,噴油壓力將從現(xiàn)階段的206Bar,猛增至超過1000Bar,這也是目前為止,量產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)中的新紀(jì)錄。不過就像剛才說到的,目前僅僅是開發(fā)早期階段,一切參數(shù)均未最終敲定。
- 熱型火花塞
熱值是評(píng)估火花塞散熱能力的一把標(biāo)尺,火花塞也需要散熱?沒錯(cuò),這是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),燃燒產(chǎn)生的熱量會(huì)隨之?dāng)U散至眾多部位,暴露在燃燒室中的火花塞絕緣體和電極就是其中之一。如果不能將這部分熱量進(jìn)行有效地控制,也就是散熱性能不好,那么在活塞壓縮過程中,燃油混合氣進(jìn)入到氣缸,會(huì)被散熱性能較差,表面溫度較高的火花塞提前點(diǎn)燃。未來,第二代發(fā)動(dòng)機(jī)就將采用熱值更高的火花塞,這多少能看出新發(fā)動(dòng)機(jī)的取向。
- 更多動(dòng)力總成形式
關(guān)于SKYACTIV-X這里還有些信息點(diǎn)
☆ 目前新發(fā)動(dòng)機(jī)具體排量未定,但工程師表示現(xiàn)有機(jī)型的排量成功“升級(jí)”,搭載新技術(shù)的難度不大。
☆ 同壓縮比一樣,目前新發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率數(shù)值也還未公布,人見光夫先生透露新發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)用某種工況挑戰(zhàn)熱效率極限,開發(fā)目標(biāo)是提高平均值。
☆ 新發(fā)動(dòng)機(jī)將比現(xiàn)款更“挑油”,使用過低標(biāo)號(hào)的燃油,壓燃系統(tǒng)將停止工作,整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)變回單一的火花塞點(diǎn)燃。
☆ 相比第一代機(jī)型結(jié)構(gòu)簡單的油氣分離器,新一代機(jī)型將使用更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu),保證油氣分離效果。
■ 不以提高零部件通用率為目標(biāo)的平臺(tái)
刨除SKYACTIV-X的亮相不說,前面提到的未來全新平臺(tái)也足夠吸引人。馬自達(dá)的不少產(chǎn)品在操控表現(xiàn)上都值得稱道,不過未來規(guī)劃中這種對(duì)于操控的追求或許將被“取代”。另外,在其他車企們紛紛推出模塊化平臺(tái)開發(fā)理念時(shí),馬自達(dá)又一次展示了他們“孤僻”的性格。
其他車企提到新平臺(tái)總會(huì)大書特書如何縮短研發(fā)時(shí)間以及各類成本,不過馬自達(dá)的工程師卻首先了宣布了他們?cè)谌梭w研究領(lǐng)域的成果。這是他們進(jìn)行真人測試的結(jié)晶!沒錯(cuò),是真人。課題包括人類靜止、走路、跑動(dòng)的動(dòng)作。別擔(dān)心,著新平臺(tái)并不是進(jìn)軍生物醫(yī)藥領(lǐng)域的開始,其最終研究目的還是駕駛。
一直以來,馬自達(dá)的車型都以操控見長,不過工程師在全新的平臺(tái)開發(fā)思路中開始有意弱化操控,這并非是摒棄曾經(jīng)的優(yōu)勢。相反,操控的定義得到了延伸,工程師希望削弱車輛的存在感,使其成為人的延伸,真正實(shí)現(xiàn)人“馬”一體。
當(dāng)然,全新平臺(tái)研發(fā)的重點(diǎn)也包含了車身安全結(jié)構(gòu),在這個(gè)廣泛引用高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼提升車身被動(dòng)安全性的今天,一直在碰撞測試中表現(xiàn)不錯(cuò)的馬自達(dá)也在給自家未來產(chǎn)品做升級(jí)。雖然同樣處于研發(fā)階段,不便公開具體的材料應(yīng)用區(qū)域以及比例,不過從一些細(xì)節(jié)上,我們?nèi)耘f看到了廣島人對(duì)于技術(shù)創(chuàng)新的熱情。
在講解文檔中,工程師沒有提到任何提升零部件通用率的想法,也沒有擴(kuò)大多車型共平臺(tái)的研發(fā)目標(biāo),反而是闡述了更希望統(tǒng)一旗下車型駕駛風(fēng)格的思路,這確實(shí)很“馬自達(dá)”。不過或許是時(shí)間未到,本次的技術(shù)說明會(huì)上,他們并沒有對(duì)懸架調(diào)校進(jìn)行更具體的分析,這個(gè)懸念就留給不久的將來吧。好了,光說不練假把式,現(xiàn)在是時(shí)候進(jìn)入最后的體驗(yàn)環(huán)節(jié)了。
■ 披著啞光偽裝衣的新車
活動(dòng)最后是令人期待的實(shí)驗(yàn)開發(fā)車型體驗(yàn)環(huán)節(jié),既然是實(shí)驗(yàn)機(jī)型,為了避人耳目還是選擇一個(gè)現(xiàn)有車型的“殼子”吧,我們體驗(yàn)的對(duì)象就是這臺(tái)身披啞光黑外衣的馬自達(dá)3,當(dāng)然稍加留意你就會(huì)發(fā)現(xiàn)細(xì)節(jié)上還是出賣了它。以馬自達(dá)3作為套殼車也讓我們不禁想問工程師搭載這些新技術(shù)的首臺(tái)量產(chǎn)產(chǎn)品是否就是下一代馬自達(dá)3。當(dāng)然,德國當(dāng)?shù)匦「缜擅畹陌哑で蛱呓o了日方工程師,表示這個(gè)秘密只有廣島人才知道。
好吧,在技術(shù)方案尚處早期時(shí)關(guān)心量產(chǎn)車型確實(shí)不會(huì)得到準(zhǔn)確答案,還是讓我們帶著好奇心鉆進(jìn)車?yán)锇。?dāng)我調(diào)整好坐姿、系好安全帶想要按下儀表臺(tái)上熟悉的啟動(dòng)鍵時(shí),副駕駛的隨行工程師趕緊制止了我,并笑著說車輛已經(jīng)點(diǎn)火。沒錯(cuò),這種動(dòng)力總成怠速情況下的穩(wěn)定表現(xiàn)以及車輛NVH優(yōu)化就是它給我的第一印象。
順著副駕駛工程師的人肉導(dǎo)航指引,很快我們駛?cè)肓肆畈簧賴诵膬x的不限速高速公路上。這里要補(bǔ)一句,其實(shí)德國并非所有高速公路都不限速,相反在這兩天的路途中大部分的高速公路限速和國內(nèi)沒有區(qū)別,都是120km/h。
話題還是切回到體驗(yàn)上吧,德國工程師口中說出No limited以后,任你是個(gè)再冷靜的人也會(huì)有想放飛自我的沖動(dòng)。踩下油門踏板的一瞬間,這臺(tái)2.0L排量的SKYACTIV-X發(fā)動(dòng)機(jī)和還未經(jīng)過優(yōu)化的6速自動(dòng)變速箱就像是重獲自由的犯人一樣拔足狂奔。當(dāng)時(shí)速表飛快的超過150km/h時(shí),你還會(huì)感到它有不少可供發(fā)揮的潛力等著你,當(dāng)然這樣的表現(xiàn)與強(qiáng)制空氣供給單元密不可分。
工程師對(duì)于新動(dòng)力總成的研發(fā)介紹中,曾經(jīng)著重提到了優(yōu)化節(jié)氣門阻力。實(shí)際感受上,SKYACTIV-X發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)駕駛員意圖的響應(yīng)相比現(xiàn)款發(fā)動(dòng)機(jī)更加迅速。尤其是高速行駛中,需要超越前車時(shí)這種響應(yīng)會(huì)給駕駛者更多信心。
不限速高速公路僅僅是體驗(yàn)的開始,按照規(guī)劃路線我們依依不舍的駛出高速,拐進(jìn)德國氣息十足的小鎮(zhèn)。除了綠燈亮起后,開著保時(shí)捷911躥出去的老大爺,小鎮(zhèn)里常見的就是略有起伏的路面。是的,在大家口中德國公路鋪裝質(zhì)量確實(shí)更加優(yōu)秀,但在小鎮(zhèn)中路面的質(zhì)量遠(yuǎn)沒你想象的完美。
實(shí)驗(yàn)車對(duì)細(xì)碎顛簸的處理相比現(xiàn)款車型更盡職盡責(zé),路面起伏對(duì)于駕駛者身體的影響也略有削減。不過,可能德國工程師也不喜歡起伏,于是他再次帶我離開小鎮(zhèn)深入林間小路。周圍的噪音一下消失不見,你的注意力會(huì)更專注于聲音。在高標(biāo)號(hào)燃油的保證下,SPCCI系統(tǒng)穩(wěn)定的工作著,壓燃狀態(tài)下并沒有想象中柴油機(jī)一樣的振動(dòng)與噪聲。
3年前,國產(chǎn)馬自達(dá)3 Axela昂克賽拉剛剛上市時(shí),我和同事一起對(duì)它進(jìn)行了為期一年的長測,結(jié)束時(shí)我對(duì)其最大的不滿便是來自于隔音表現(xiàn)。因此,對(duì)這臺(tái)實(shí)驗(yàn)車的隔音控制格外關(guān)注。從結(jié)果上看,表現(xiàn)確實(shí)有了長足改進(jìn),但不得不承認(rèn)的是這與德國道路的優(yōu)秀鋪裝狀態(tài)有著很大關(guān)系。
最后,我相信大家都很關(guān)心油耗表現(xiàn),下面為您展示的是我駕駛這臺(tái)搭載2.0L排量SKYACTIV-X發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)車,在全長40km的多種路況混雜情況環(huán)境駕駛后的數(shù)據(jù)。開發(fā)團(tuán)隊(duì)表示,這僅僅是技術(shù)調(diào)校還不算完全成熟的狀態(tài),未來量產(chǎn)車型油耗仍有下降空間。
全文總結(jié):
“這是最好的年代,這是最壞的年代......我們身在天堂,我們身在地獄”,對(duì)于車迷而言,現(xiàn)在這個(gè)各國全力推進(jìn)純電動(dòng)車型的年代確實(shí)就像上面那句話所說的狀態(tài)。不過,對(duì)于執(zhí)拗的馬自達(dá)而言,“逆時(shí)代”趨勢,按照自己的既定目標(biāo)逐步推進(jìn)早已是家常便飯。當(dāng)然,這樣的決絕并非任性的與世隔絕,而是在經(jīng)過合理分析后,對(duì)未來趨勢的判斷以及對(duì)自家技術(shù)的自信。
若干年前,他們將賭注押在了別人認(rèn)為沒有未來的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī),以不給自己留后路的態(tài)度進(jìn)行研發(fā)、優(yōu)化;若干年后的創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)則希望優(yōu)化傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)達(dá)到與純電動(dòng)車型齊平的能源消耗與排放水平。在傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)存在瓶頸時(shí),他們選擇結(jié)合火花塞點(diǎn)火與壓燃結(jié)合的方式突破障礙。在講求模塊化平臺(tái)開發(fā),提升零部件共享率,減少開發(fā)成本的大環(huán)境下,他們?yōu)榻y(tǒng)一駕駛質(zhì)感“大費(fèi)周章”。這或許看起來有些傻,但你不得不承認(rèn)這種很“馬自達(dá)”的研發(fā)方式曾經(jīng)以及現(xiàn)在取得的那些奇跡;蛟S,那些令粉絲們夜不能寐的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)已在廣島實(shí)驗(yàn)室中開始測試。(文/圖 汽車之家 唐朝)
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