[汽車之家 科技] 自從去年我拆解了那臺2.0L創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機以后,我便對它的開發(fā)背景充滿了好奇。這是因為該超高壓縮比的汽油發(fā)動機并沒有“隨小排量渦輪增壓發(fā)動機的大流”,真真正正地在世界范圍內創(chuàng)出了一片自己的天地。在這廣島楓葉初見紅的季節(jié),我有幸來到日本馬自達總部,與被尊稱為創(chuàng)馳藍天發(fā)動機之父的人見光夫先生進行面對面的交流。下面請隨同我一同來對話著名的人見光夫先生,了解創(chuàng)馳藍天技術背后不為人知的那些事。
● 人見光夫先生與他心目中的馬自達
我與人見光夫先生的會面是在馬自達總部的會議室內。第一眼看見人見光夫先生,他表現(xiàn)出的是日本人的那種謙虛有禮的待人接物態(tài)度。簡單的寒暄過后,便開始了我們的對話。究竟人見先生在開發(fā)創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機時遇到了什么困難?他是如何在保證創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機動力輸出的同時降低油耗的呢?高壓縮比帶來的爆震問題又是如何解決的?這一切一切都會在下面的對話中為您揭曉。
當我問及他為何選擇馬自達而不是豐田、本田或者日產的時候,人見先生給予我一個非常質樸的回答:“我是在廣島附近的岡山縣出生的,岡山與廣島的距離非常近,從學校畢業(yè)后,我打算在汽車行業(yè)發(fā)展,父母也希望我能找一個離家近的工作,我就是這樣進入馬自達的。”
● 創(chuàng)馳藍天是排放法規(guī)及經營危機下的破釜沉舟
隨著歐洲和美國的排放法規(guī)不斷升級,馬自達如果繼續(xù)沿用當時的發(fā)動機技術將無法滿足未來的排放法規(guī)升級要求。這是馬自達進行全面技術革新的一個重要原因。而面對日益嚴苛的排放法規(guī),日本的其他車企(如:豐田和本田)均走上了混合動力汽車這條路。豐田更是先知先覺,早在1997年便推出了第一代的普銳斯車型。日本市民非常注重環(huán)保,加上混合動力汽車獲得較大的稅收減免,使得在日本社會存在“唯混合動力環(huán)保論”,認為只有混合動力汽車才是環(huán)保的汽車,僅搭載內燃機的汽車是老舊的、不環(huán)保的汽車。而對于當時擁有20多年發(fā)動機開發(fā)經驗的人見先生來說,混合動力并不是唯一的發(fā)展方向,內燃機在熱效率上依然有較大的提升潛力。在人見先生的帶領下,馬自達堅持走改進內燃機的路線,最終取得了創(chuàng)馳藍天項目的成功。
這個“從零開始”的造車項目,馬自達內部叫做“SKY”項目,翻譯作中文是“藍天項目”。藍天項目對馬自達車型進行了全方位的革新,包括技術、設計以及制造工藝等各個方面。此后,創(chuàng)馳藍天的名稱被用于公司所有創(chuàng)新的技術之上。
或許是因為馬自達上下一心推出的產品,亦或是馬自達的產品力得到了全面的提升,使得馬自達在推出創(chuàng)馳藍天理念后,整個品牌影響力得到極大的強化,讓企業(yè)真真正正走出了危機的陰霾。人見先生所主導的創(chuàng)馳藍天發(fā)動機的開發(fā)也就是在2006年被管理層認可隨后展開的。由于管理層對人見先生的信任以及對創(chuàng)馳藍天發(fā)動機技術路線的擁護,即便是公司經營狀況不佳,在發(fā)動機開發(fā)項目經費上也并沒有削減。不單止如此,管理層對“SKY”項目其他技術的研發(fā)經費也沒有削減,可見該項目被寄予了多高的希望 。
● 實現(xiàn)超高壓縮比并沒走太多彎路
管理層對于創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機技術油耗和制造成本較低的優(yōu)點給予認可。人見先生因此有了充足的資金和人力資源去推進這個項目。其實,在2006年項目敲定之前,人見先生已經對超高壓縮比汽油發(fā)動機進行過實驗性研究,并制作了試驗用的發(fā)動機。其主要研究目的是通過提高發(fā)動機壓縮比來提升汽油發(fā)動機的熱效率。
但從實驗結果中,人見先生注意到,當壓縮比提高到15:1,扭矩的下降并沒有想象中嚴重。這是因為在火花塞點火之前,混合氣已被壓燃了,這相當于把實際點火時刻提前了,從而避免了扭矩因為壓縮比的提高而進一步下降。
4-2-1排氣系統(tǒng)避免了排氣干涉現(xiàn)象,讓排氣更為暢順了;加上進排氣氣門正時系統(tǒng)實現(xiàn)的大氣門重疊角掃除高溫廢氣,降低氣缸內的溫度,避免了爆震的發(fā)生。同時,氣門正時系統(tǒng)也為導入更多新鮮空氣作出貢獻,提升了發(fā)動機功率。而進氣門正時調節(jié)器控制電機讓創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機在高負載工況下快速切換至壓縮比高達14:1的奧托循環(huán),提升了發(fā)動機在高負載工況時的燃效。
● 實際油耗更接近理論油耗
創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機已經是幾年前推出的產品了,它的優(yōu)勢在媒體上也已經得到鋪天蓋地的推廣,但真正能說清楚的又有多少?此次能見到人見先生,確實是弄清楚這款發(fā)動機優(yōu)勢的好機會。
小排量渦輪增壓發(fā)動機的特性是在低負荷/扭矩輸出工況下?lián)碛休^低的油耗,但進入中高負荷/扭矩輸出工況后,油耗表現(xiàn)并不理想。而且排量越小的渦輪增壓發(fā)動機在中高負荷/扭矩輸出工況的油耗表現(xiàn)越差。當車速超過30km/h后,發(fā)動機便進入中等負荷/扭矩輸出工況。此時,創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機在油耗表現(xiàn)上比小排量渦輪增壓發(fā)動機更低。上圖是1500rpm時的情況,當發(fā)動機轉速提高到2000rpm,創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機相比小排量渦輪增壓發(fā)動機在中高負荷/扭矩輸出工況的油耗依然保持同樣的優(yōu)勢。這也說明了當車速在60-80km/h時(最高擋位),搭載創(chuàng)馳藍天發(fā)動機的車輛擁有更好的燃油經濟性。
在工信部的油耗測試標準下,高爾夫1.4T自動擋車型的綜合油耗為5.4L/100km,馬自達3 Axela昂克賽拉2.0L自動擋車型的綜合油耗為6.2L/100km。1.4L小排量渦輪增壓發(fā)動機在該測試標準下完勝2.0L創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機。
人見先生同時提到,創(chuàng)馳藍天發(fā)動機的實際油耗表現(xiàn)與理論油耗是比較接近的。相反,小排量渦輪增壓發(fā)動機的實際油耗相比理論油耗有15-20%的劣化(即油耗增加15-20%)。這也就從數(shù)據(jù)上證明了為何小排量渦輪增壓發(fā)動機的實際油耗偏高的問題。
● 創(chuàng)馳藍天對人見光夫的意義
創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機的目標油耗達到了人見先生的設計預期。這讓他有工作達成的成就感。但熱愛追求新鮮事物和尋求刺激的人見先生很快就從創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機的滿足感中走出來了,投入到新的研發(fā)項目之中。
在對話中,人見先生也坦率地提到,當時搭載1.3L創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機的馬自達2在實際油耗指標上并沒有達到豐田普銳斯的水準,但比起當時混合動力版本的飛度,在實際油耗表現(xiàn)上會更好一些。
用戶日常用車時的平均時速一般都會高于30km/h(市區(qū)為40-50km/h,郊區(qū)為60-70km/h)。在此平均時速下,1.3L創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機的低油耗性能就體現(xiàn)出來了。再加上在高速巡航時,第二代本田飛度混合動力車型只采用發(fā)動機驅動車輛,其上的1.3L LDA發(fā)動機在高速巡航時的油耗表現(xiàn)不及1.3L創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機,導致在實際用車過程中油耗高于馬自達2。
● 采用18:1超高壓縮比、汽油壓燃的第二代創(chuàng)馳藍天發(fā)動機技術
“第一代創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機實現(xiàn)了與部分混合動力系統(tǒng)相當?shù)挠秃乃,并改變了日本社會對于自然吸氣發(fā)動機的認識。第二代創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機要實現(xiàn)的目標是與部分純電動車相當?shù)亩趸寂欧潘剑ㄗⅲ哼@里所說的純電動車二氧化碳排放是指在現(xiàn)階段采用非可再生能源發(fā)電產生的二氧化碳排放)。”人見先生自信地說道。由于保密原因,人見先生并不能向我們透露太多技術細節(jié),但在我多次的追問下,還是獲得了一些我們此前所未曾了解的第二代創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機概況。
但是,均質燃燒需要燃燒室中的油氣混合氣是均勻分布的,而缸內直噴發(fā)動機的汽油霧化是需要時間,這就導致均質壓燃發(fā)動機的轉速難以提升。第二代創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機只在中低負荷區(qū)實現(xiàn)壓縮比為18:1的均質壓燃以降低中低負荷區(qū)油耗的降低。而高負載區(qū)是否沿用第一代創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機的14:1壓縮比(國內調整為13:1),人見先生并沒有透漏太多。但從油耗性能圖表來看,第二代創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機高負載油耗比第一代更好。
值得一提的是,由于均質壓燃只在部分工況下實施,所以第二代創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機也是帶有火花塞的,以在其他工況實現(xiàn)火花塞點火。除此以外,新的創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機將沿用現(xiàn)有創(chuàng)馳藍天發(fā)動機的技術及硬件,保證發(fā)動機的量產成本在合理的水平之內。對油品要求方面,第二代創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機的設計目標是讓發(fā)動機不依賴高標號汽油也能穩(wěn)定工作,使用低標號汽油僅影響動力輸出而不影響發(fā)動機的工作穩(wěn)定性。人見先生表示,由于發(fā)動機還處于開發(fā)階段,進入國內是否會降低18:1的壓縮比還需要進行更多的測試才能確定,現(xiàn)在暫無定論。據(jù)悉,第二代創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機或將在2018年正式投入市場。
● 油耗更低的新一代轉子發(fā)動機
在東京車展上,馬自達發(fā)布了新一代的創(chuàng)馳藍天轉子發(fā)動機(英文名稱為“SKYACTIV-R”),該發(fā)動機采用了雙缸轉子結構,每個氣缸排量為800mL。該發(fā)動機還搭配了電動渦輪增壓器以及混合動力系統(tǒng)。該新動力總成的最大輸出功率為450馬力(331千瓦)。
轉子發(fā)動機的最大特點是在相同的排量下,輸出更大的動力,而且體積相對較小,非常適合車身較低、發(fā)動機艙容積受限的跑車搭載。這也是轉子發(fā)動機有別于普通活塞往復運動型內燃機的最大特點和特長所在。搭載全新轉子發(fā)動機的馬自達RX-VISION概念車的量產車型預計將在2018年投入市場,無論從造型設計上還是技術上都相當值得期待。
編輯總結:人見光夫先生將用第二代創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機發(fā)起對純電動車二氧化碳排放水平的挑戰(zhàn),他能否獲得成功,能否再一次提醒世人內燃機的性能還有很大的挖掘潛力,我們拭目以待。(攝/汽車之家 翟元 圖/文 汽車之家 常慶林)
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