脱离福特后万事得的出路:Skyactiv创驰蓝天发动机技术

Mazda(马自达)汽车公司、这家诞生于1920年1月的日本汽车制造商,在1974-2015年这41年的时间里,一直都和美国福特公司有着很深的瓜葛,无论是资金还是技术方面均有覆盖,1979年福特还收购了万事得公司24.5%的股份,并于1995年增持到33.4%。这样的好处是两者之间的合作能使双方在新车、新技术上开发上所需资金大大减少,车辆共用零件多成本分摊的更多,换来的就是更低的车辆造价和售价。至于坏处吧,那便是技术共通性太强,导致品牌之间没什么太多的技术亮点。包括从2001年开始就一直在不少福特和几乎全系万事得车上都会使用的L型(MZR、Duratec)发动机。





图:国内常见搭载L系列发动机的车型,第一代Mazda 6(GG/GY)。



2008年,因为次贷危机的缘故,导致福特即便不想放弃万事得的股份,也必须将其抛售以求自保。随着福特对万事得持股的减少,两者之间在技术和开发上的合作也都逐渐减少。这时万事得便开始在内部着手研发新世代汽车技术,从2010年2月开始,万事得正式对外宣布正式采用新技术:SKYACTIV。相信有许多读者都会认为万事得的SKYACTIV技术只是发动机技术,但实际上它是一款涵盖了底盘、车架、发动机、波箱的全方位造车技术理念。





图:万事得SKYACTIV技术总览,可以说SKYACTIV技术是万事得进入2010世代后的全新造车平台,而非单一发动机技术。大致上可以理解为规模较小的丰田TNGA架构,或者本田地球梦架构。



因为涉猎面相当广阔,本文就先从发动机技术开始讲解吧。万事得SKYACTIV技术,又称创驰蓝天技术,目前共有G、X、D三种。首先从更为常见的SKYACTIV-G开始说起吧,SKYACTIV-G发动机技术是万事得SKYACTIV技术的首款发动机,该发动机最早用在于2007年推出并在后期进行改款的第三代Demio(DE/DH,Mazda 2)上。SKYACTIV-G技术诞生的初衷是为了研发工作效率、压缩比最接近理论最佳的发动机,因此,万事得技术团队的研发重点主要集中在提高压缩比、空燃比、点火正式和减少发动机泵送损失(进排气冲程期间所出现的能力损失)等。要提升发动机压缩比,最简单直接的方法便是通过更换活塞、连杆以改变活塞顶部的燃烧室体积。这个道理当然很容易理解,但是高压缩很容易导致油气混合气进入气缸时因高温、高压导致提早燃烧,从而产生爆震。因此除了点火正时之外,万事得还需要调整许多发动机的工作部件,当中就例如使用4-2-1的排气芭蕉以改善发动机的排气脉冲,以获得更好的排气流速,另外还有腔式活塞和多孔喷油器,以降低气缸温度和废气残留等问题。最终在一系列软硬件的搭配下,SKYACTIV-G发动机在使用欧规RON95标号汽油下,能做到最佳内燃机压缩比理论值的14.1。但是在普遍使用RON91标号汽油的日本和北美地区,因为汽油辛烷值的原因,所以发动机压缩比有所下调。另外,在某些车型上因为发动机舱位置不足,因此4-2-1排气芭蕉会改为4-1,排气脉冲和效率的改变同样许多降低压缩比。





SKYACTIV-G共有多个排量版本,分别是代号为P3-VPS的1.3L自然吸气版本、P5-VPS以及P5-VP、P5-VPR的1.5L自然吸气版本,代号为PE-VPS、PE-VPR、PE-VPH的2.0L自然吸气版本。代号为PY-VPS、PY-VPR的2.5L自然吸气版本。代号为PY-VPTS的2.5T涡轮增压版本,以及代号为T3-VPTS的3.3T直列六缸涡轮增压版,该版本的压缩比最高可为15.215:1,可谓是相当惊人。SKYACTIV-G发动机其燃油经济性和扭矩输出比起先前L系列发动机提升了15%。



图:P3-VPS发动机的准确排量为1298cc,缸径和冲程为71x82mm,压缩比为12-14,最大扭矩为112-121牛米/4000转,最大马力为84-92匹/5400-6000转。搭载车型为第三代和第四代的Mazda 2。



图:型号众多,在1.5L发动机序列中咱们仅罗列P5-VPS型发动机的参数,该发动机的准确排量为1496cc,缸径和冲程为74.5x85.8mm,压缩比为13-14,最大扭矩为141-150牛米/3500-4000转,最大马力为100-111匹/6000转。配备的车型有CX-3(DKLFW)、第四代Mazda 2(DJ)、第三代Mazda 3(BM/BY)、第四代Mazda 3(BP)。



图:2.0L版咱们要介绍的是代号为PE-VPR的版本,该发动机的准确排量为1997cc,缸径和冲程为83.5x91.2mm,压缩比为13-14,最大扭矩为196-210牛米/4000转,最大马力为150-155匹/6000转。搭载的车型有第三代Mazda 6(GJ)、第三代Mazda 3(BM)等。



图:2.5L版咱们要介绍的VP-VPS型,该发动机的准确排量为2488cc,缸径和冲程为89x100mm,压缩比为13,最大扭矩为245-252牛米/3250-4000转,最大马力为184-190匹。搭载的车型有CX-8(KG)、CX-5(KE)等。



图:2.5T的PY-VPTS,该发动机的准确排量为2488cc,缸径和冲程为89x100mm,压缩比为10.5,涡轮最高增压压力为1.2Bar,最大扭矩为420牛米/2000转,最大马力为230-253匹/5000转。搭载的车型有CX-8、 CX-5以及第二代CX-9(TC)。





图:目前万事得家族唯一一台直列六缸发动机T3-VPTS,其准确排量为3283cc,缸径和冲程为86x94.2mm,压缩比为15.215,最大扭矩为500牛米/2000转,最大马力345匹/5000转。搭载的车型有CX-90(KK)、CX-60(KH),该发动机只配备在美版和澳洲版车型上。



相信各位车迷朋友或多或少都有听说过SKYACTIV-X这台万事得的“压燃”发动机存在吧,如果说SKYACTIV-G是为了追求较高压缩比和燃油经济性而诞生的发动机系列,但本质上它还是一台采用传统点火方式的内燃机,但SKYACTIV-X不同,SKYACTIV-X发动机技术从根本上改变了发动机的点火方式,是在G系列发动机上更高一层的存在。





其实SKYACTIV-X并不是真正意义上、像是柴油发动机那般完全采用压燃,因为汽油的燃点比起柴油要高上不少,另外汽油机所需的高转速是压燃技术(HCCI)所给不了的。所以从本质上来说,万事得的这套SKYACTIV-X也并非属于真正意义上的压燃发动机,其依旧是一台采用火花塞点火的发动机。好了,就不继续卖关子了,SKYACTIV-X主要通过以下几种技术以达到“类压燃”状态,首先是锥形燃烧室,使用该样式的活塞主要是提高压缩比之余,迁就气门、火花塞、喷油嘴的安装位置,SKYACTIV-X发动机的最高压缩比可达到16.3:1。另一个技术便是SPCCI(Spark Controlled Compression Ignition,火花控制压缩点火),该技术也是SKYACTIV-X发动机能做到类似压燃技术的重点。





一般来说,普通火花塞点火内燃机,当可燃混合气被活塞压缩至上止点燃烧区域时,通过火花塞点火点燃处于高压、高温状态下可燃混合气,以产生爆炸能将活塞连杆往下推,从而产生扭矩。然而在SKYACTIV-X上,其进气冲程同样是在气缸内吸入提前经过混合的油气混合气,但因为这时的喷油嘴喷出的油雾极为稀薄,因此这时气缸内的油气混合气处于一个火花塞点不着,压缩同样点不着的状态。当活塞往上移动至上至点时(虽然被先前的油气混合气被压缩了,但因为混合气太过稀薄所以依旧无法点燃),这时喷油嘴会额外多喷一次稀薄雾化汽油,同时火花塞开始工作,点燃喷油嘴新喷出雾化汽油(注意是喷油嘴新喷出的雾化汽油,而非气缸内的混合气),通过这一极高的热能将气缸内的混合气充分点燃,加上处于高压缩比状态,因此这时活塞因爆炸所产生的动能更大,因此能产生更大的发动机扭矩,并且使用较少的雾化汽油。在发动机高负荷状态下,SPCCI技术会自动停用,发动机的喷油和点火逻辑重新恢复到原本火花塞点火发动机的工作逻辑,以满足更高转速和功率输出的需求。比起SKYACTIV-G,SKYACTIV-X发动机的热效率提升了20%,燃油经济性提升了10%。





目前万事得旗下的SKYACTIV-X发动机只有一个型号,其代号为HF-VPH。准确排量为1997cc,缸径和冲程为83.5x91.2mm,压缩比为15(日规)、16.3(欧规),最大扭矩为224-240牛米/3000-4500转,最大马力为180-190匹/6000转。目前该发动机仅搭载在代号为BP的第四代Mazda 3和代号为DMEP的CX-30上。但SKYACTIV-X发动机有一个知名的缺点,那便是对油品极为挑剔,日规之所以将压缩比将至15就是因为要适配更广泛的油品,以提高车辆的使用范围。





图:配备了SKYACTIV-X发动机的马自达3曾经在咱们国内销售过一段时间,但因为其采用的进口发动机,且车型为全系最顶配的缘故,导致车辆售价高达21万人民币。要知道,在咱们国内哪里会有多少人会为技术买单,21万这样的售价买台顶配凯美瑞、雅阁不香吗?这可都是些比Mazda 3这台C级车更高级的D级车,再者只能加注RON95或以上的油品规定,也让不少人嗤之以鼻,说到底还是因为这是台C级车。



至于SKYACTIV-D,它是Mazda SKYACTIV技术的第二台发动机系列,从名字SKYACTIV-D中的D,我们可以得知这是台柴油机。根据官网对其的介绍,该技术能让柴油发动机采用较低的压缩比,也是首款在量产车上搭载的较低压缩比柴油发动机,同时最大化气缸内的燃烧压力。较低的压缩比能让发动机采用无需经过额外加强的活塞、气缸盖、缸体等配件,以降低发动机的整体重量,同时通过全系SKYACTIV-D发动机均采用单/双VG可变截面涡轮增压器,使发动机拥有较为充足的动力输出。





SKYACTIV-D系列发动机分别有代号为S5-DPTS和S5-DPTR的1.5L版本,代号为S8-DPTS和S8-DPTR的1.8L版本,代号为SH-VPTS和SH-VPTR的2.2L版本(采用双涡轮增压),代号为T3-VPTS的3.3L直列六缸双涡轮增压版。



图:柴油版机型上同样有一台3.3T的直列六缸发动机,其代号和汽油版机型一样均为T3-VPTS。该发动机的准确排量为3283cc,缸径和冲程为86x94.2mm,压缩比为15.2,采用的高压喷油器为Denso(电装)i-ART压电式250MPa,最大扭矩为550牛米+153牛米(电机)/1500-2400转,最大马力为254+16.9(电机)匹/3750转。搭载的车型的CX60和CX-90的混合动力柴油版。



关于万事得在SKYACTIV发动机技术的介绍,就先到这里了,我们不难发现万事得的SKYACTIV技术都是以自然吸气发动机为主,反倒是没多少台涡轮增压发电机。包括在以前的L型发动机开始就已经如此,这到底是为何呢?是万事得不愿跟随潮流实行发动机涡轮化?还是觉得涡轮增压发动机的动力来得太轻松,毫无技术难点?这点我们就不得而知了。



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