向蓝天致敬 马自达SKYACTIV系列技术解析.docx
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向蓝天致敬马自达SKYACTIV系列技术解析
向蓝天致敬马自达SKYACTIV系列技术解析（上）
2011-01-0616:
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马自达发布了新一代综合技术“SKYACTIV”，成功实现了数据惊人的在无马达助推的情况下实现30km/L的燃油效率、压缩比高达14.0的汽油发动机、压缩比低至14.0的柴油机、车体重量减轻100Kg……
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网易汽车1月6日报道在过去及未来相当长的一段时间，各大汽车企业都或是正在、或是即将竞赛般投身于新能源技术、混合动力技术、纯电动技术这类充满科技感与前卫感的汽车革命，汽车传统技术本身的革新与潜力发掘似乎进入到搁置状态，一轮可怕的“汽车大跃进”似乎箭在弦上。
传统内燃机、变速器以及造车技术几乎被认定毫无提升的可能了，“遭遇技术瓶颈”成了最好的理由。
《技术大讲堂》更会倾向于对技术执着追求的重大事件，而这一次走进我视线的，正是一家对于发动机技术执着得近乎痴狂的日本企业——马自达。
作为目前世界唯一一家将转子发动机应用在量产汽车上的企业，马自达40多年执着追求汪克尔转子发动机，并将其一步步发扬光大，想必是尽人皆知。
熟悉汽车的人在提到马自达时总会在脑海中第一时间浮现出“转子”、“RX7”这样的词汇，然而在活塞往复式发动机制造领域，马自达却始终低调行事。
然而在近期的汽车新能源革命浪潮中，马自达又做惊人之举，这一次他们的目标正是在传统活塞往复式发动机上寻求突破！
马自达SKYACTIV-G汽油发动机
前不久马自达发布了新一代综合技术“SKYACTIV”，将发动机、变速器、车身底盘等汽车的基本部分全部更新！
并且成功实现了数据惊人的在无马达助推的情况下实现30km/L的燃油效率、压缩比高达14.0的汽油发动机、压缩比低至14.0的柴油机、车体重量减轻100Kg等等。
新型SKYACTIV-G汽油发动机的三大改进将是本期《技术大讲堂》的核心内容。
马自达SKYACTIV-G汽油发动机
划时代的14.0压缩比
此次马自达开发SKYACTIV的最大目标是提高燃油效率，并且是在不借助混合动力技术为前提的，什么薄片电机、动能回收之类的都是浮云。
14.0的压缩比大幅提高了效率，将燃效及扭矩比以往提高了15%。
以往汽油发动机的压缩比方面，在标准汽油规格下为10.0左右。
马自达表示，如果将压缩比从10.0提高到15.0，则有望实现约9％的热效率提升。
正如大家看到14.0的压缩比这样一个数字之后第一时间想到的——油品问题、燃油标号问题。
一般的民用车辆，压缩比停留在10.0左右，是因为无法避免爆震的发生。
要想不产生爆震，则必须降低压缩上止点温度。
马自达重点关注的是来不及从气缸排放出来的高温废气。
通常来讲，压缩比为10.0的发动机上的活塞即使到达上止点（也就是活塞排气冲程的末端），气缸内仍会有10％的废气残留。
马自达的计算结果显示，当残留气体温度为750℃、进气温度为25℃时，如果残留气体占10%，那么压缩上止点的温度会上升160℃。
相反，如果将残留气体的量从8%降至4%，那么即使将压缩比从11.0提高到14.0，压缩上止点温度也不会上升。
无奈加长的排气歧管
减少残留尾气看似简单，即便通过可变正时排气来增加排气时间，但依旧存在较大的瓶颈，其中最大的障碍便是排气歧管。
近年来发动机大多采用短排气歧管的结构。
然而，如果到排气歧管集合点的距离太短，本来为谐振进气而设计的谐波结构在排气时，不同气缸之间的排气谐波就会相互影响，一度排放出去的尾气又被吹回燃烧室内，高温残留气体因此便会不断增加。
为了避免上述的现象，以四缸机为例，马自达采用了增加排气歧管长度的4-2-1排气系统——即首先将四条独立排气歧管交汇成两条排气歧管、然后再汇集成一条排气总管的方式，使各个气缸排气距离保持在相同状态，减小或消除谐振排气带来的尾气残留，实现更充分排气。
然而新的问题接踵而至，要想减少残留气体，提高有效区段的扭矩，需要600mm的排气歧管长度，这在任何车上都是不现实的。
马自达工程师通过采用卷成环状的“Loop型排气管”，实现了节省空间，但即便如此，排气歧管也比以往的设计占用更大的空间，并且看上去有些另类。
此外SKYACTIV-G汽油发动机在活塞的上表面设置了空腔，通过在火花塞周围形成较浓的混合气，成功地实现了即使推迟点火时间仍可保持燃烧的稳定的性能。
除了上述在燃烧方面的改进之外，马自达还着手降低发动机各部件的摩擦损失，最终总体上减少了近20%的磨擦损失，已是非常难得的突破。
有消息称，新款马自达2将是这一新款发动机的首批受益者，SKYACTIV-G引入中国市场也是时间问题。
为一个顾虑在于如此高的压缩比，对于国内油品以及不准的燃油标号来说，能否适应。
其实国内的消费者对于汽车的需求是相当简单而直接的，那就是实惠、省油、好开，有时候坚持传统不一定是坏事。
作为一项综合性技术提升，SKYACTIV还包括了变速器、车身底盘等结构的升级优化，网易《汽车大讲堂》将在未来几期中介绍。
网易汽车1月12日报道承接上文，向蓝天致敬-马自达SKYACTIV系列技术解析（上），前不久马自达发布了新一代综合技术“SKYACTIV”，将发动机、变速器、车身底盘等汽车的基本部分全部更新！
并且成功实现了数据惊人的在无马达助推的情况下实现30km/L的燃油效率、压缩比高达14.0的汽油发动机、压缩比低至14.0的柴油机、车体重量减轻100Kg等等。
上期《技术大讲堂》已经详细介绍了新型SKYACTIV-G汽油发动机的三大改进，本期我们继续探讨同属SKYACTIV技术的新型变速器以及车身、悬挂设计工艺。
“MissionImpossible”
首先是新型自动变速器SKYACTIV-Drive，该变速器的的开发目标是集AT、CVT、DCT的优点于一身，这看上去的确有些狂妄，因为众所周知AT、CVT以及DCT变速器各有利弊，能够将三者优势集于一身而依旧将成本控制在合理的水平，怎么想都很困难，当然这并不排除吹牛的成分在里面。
新型SKYACTIV-Drive自动变速器的的开发目标是集AT、CVT、DCT的优点于一身
CVT变速器的优点是无可比拟的平顺传动以及较为突出的节油效果，但是在驾驶乐趣以及扭矩传递方面有着极大的劣势；而传统AT变速器在相当长一段时间内依旧会是主力自动变速器，固然有机械效率较高、加速犀利、可靠性强等优势，但是燃油经济性、加速平顺性以及挡位自动控制方面还有上升空间；新兴产物DCT也就是双离合变速器虽然在燃油经济性以及操作直接感方面具有堪比手动挡的优势，但在起步以及低速爬行的顺畅度方面不敢恭维，并不能做到得心应手。
面对这样一个看似不可能完成的任务，马自达的工程师是如何完成的呢？
马自达的新型AT自然也逃不出传统AT的构造，通过调高液力变矩器的锁止时间范围，锁止时间从49%提高到82%，有效减少了非锁止区域的工作时间，这样虽然会些许增加冲击感，但是换来的是更直接的操控以及燃油经济性提升4~7%。
调高锁止时间范围听起来容易，做起来难，关键技术在于首先采用了新型液压多板离合器锁止离合器，另一方面也同时减小变矩器的体积。
新型手动变速器的换挡结构改进
新型AT采用控制性及耐久性更高的油压多板离合器作为锁止离合器，因此，即使离合器在低速时闭合，也能降低振动及噪声，同时还确保了使用频度增加后的可靠性。
与此同时，比以前加大了使离合器闭合时的振动衰减下来的减震器。
为了确保液压多板离合器以及较大的减震器的安装空间，假定变矩器只在极低速时才使用，因而其体型做得更加小巧。
液压控制机构与ECU结合提高了液压油压力的精度，并且在液压控制的传动装置中采用响应性较高的螺线管，借助这些措施实现了可与DCT匹敌的快速变速动作。
马自达称，要降低振动及噪声，不仅需要变速箱的改进，还必须进行提高车体刚性、降低排气系统的振动、改进发动机支架等与其他部门的联动。
另一方面，新型手动变速箱SKYACTIV-MT努力实现轻快而又内敛的换挡感觉，另外还通过构造的调整，实现了大幅度的小型化及轻量化。
在换挡感觉的改进方面，为了兼具操作力较小、冲程较短这两种相反的特性，马自达新开发出了通过较小的内部冲程也能精确传导操作力的、模块较小的同步机构。
而构造的调整方面，通过采用2速及3速输入齿轮兼用的构造，将第二轴的长度缩短了20%。
此外变速器单体重量成功瘦身约16%。
回归质朴的车身骨架设计
SKYACTIV-Body的美妙之处在于提高30%的结构钢性的同时减重8%，为了实现这一目标，车身基本骨架在最大限度保持平直且连续，尽可能减少无谓的赘肉，并且尽可能调整分配负载使之尽量分担在车身骨架上。
同时屈服强度在340MPa以上高强度钢板的使用比率也从40%扩大到了60%。
新车体结构不仅使地板通道两侧的车架一直延续到后方，还使前纵梁通往地板下的延长部分以倾斜角度穿过，从而无需屈折即可接合在后部车架上。
另外，上半部分在车门开口部位的周围穿过连续的车架，而在中柱部分，则有与车顶及地板连续的环状车架穿过。
除此之外，还进行了包括中央通道的材料加强、减小中央通道的开口以提高车体扭曲刚性的效果。
回归质朴设计之后的结构，有效减轻重量的同时还提高了刚性，哪怕看上去没那么花哨、漂亮了。
在工程设计上，有时化繁为简并不是件坏事，而是难于实现的好事。
除了变速器以及车体设计的改进之外，悬挂系统也做了升级，不仅继续减重14%，还提高了中低速区段的轻快感、高速区段的稳定感以及全部速度区段的舒适性。
写到这里，笔者希望大家明白，其实马自达SKYACTIV并不是什么高新的技术，它的最大特点不仅仅是发动机或者车体的改进，而在于对车辆整体进行了统一更新，可能单看某一点的进步提升并不光鲜，而几大系统同时提升而带来的合力确实不容小视，是一个集体力量的进步而且并不花哨。
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