創馳藍天技術(SKYACTIV Technology)并不是單純的某一項汽車技術名詞,它是日本馬自達汽車公司于2010年10月提出,計劃于2015年前針對旗下車種之汽油與柴油引擎、手動擋與自動擋變速箱、底盤、車身結構等主要元件優化的技術總稱。該技術以馬自達技術開發的長期目標《zoom-zoom可持續宣言》為基石,力爭將“駕駛樂趣”與“出色的環保,安全性能”和諧兼顧。

創馳藍天技術(SKYACTIV Technology)并不是單純的某一項汽車技術名詞,它是日本馬自達汽車公司于2010年10月提出,計劃于2015年前針對旗下車種之汽油與柴油引擎、手動擋與自動擋變速箱、底盤、車身結構等主要元件優化的技術總稱。該技術以馬自達技術開發的長期目標《zoom-zoom可持續宣言》為基石,力爭將“駕駛樂趣”與“出色的環保,安全性能”和諧兼顧。

創馳藍天汽油發動機介紹

創馳藍天汽油發動機(代表機型:SKYACTIV-G型引擎)

● 高壓縮比

高壓縮比對于活塞式內燃機而言是把雙刃劍,提高壓縮比能提升發動機的效率,進而提升發動機性能并降低油耗。但是過高的壓縮比會引起“爆震”,反而會降低發動機的效率。所以大部分的乘用車上發動機的壓縮比一般控制在9:1-11:1的范圍內,高性能車上有12.5:1(如法拉利的V12發動機),但是馬自達的創馳藍天發動機壓縮比最高可達到14:1(進入國內的發動機控制在13:1),換之而來的是發動機效率的大幅提升。

● 4-2-1排氣系統

高的壓縮比容易引起發動機“爆震”現象,處理不好將得不償失。馬自達工程師怎樣做到的?方法是采用重新設計的4-2-1排氣系統,降低氣缸的工作溫度。所謂4-2-1排氣系統,即首先將四條獨立排氣歧管交匯成兩條排氣歧管,然后再匯集成一條排氣總管的方式。

高壓縮比使壓縮沖程上止點附近的溫度升高,引發爆震并使引擎輸出功率下降。而氣缸的殘留氣體是導致高溫的重要因素,數據表明如果將殘留氣體從8%減半至4%,即使壓縮比提高3,爆震也是不會發生的。因此該項技術借由減少燃燒室內的殘留氣體以達到高壓縮比。

一般發動機的排氣氣管都是比較短的,由于受到排氣諧波的影響,已經被排出的氣體又被壓回燃燒室內,增大了高溫殘留排氣量。而4-2-1排氣系統,一方面增加了排氣管的長度,另一方面將點火時刻相鄰的兩個氣管相隔開來,基本上能夠在全速范圍內減少廢氣殘留量,從而防止爆震的發生。而增長了排氣管的長度,也提高了發動機常用區域的扭矩,不過為了空間布局,工程師把排氣管設計成了環形。另外,由于長的排氣管會導致催化器升溫較慢,馬自達的解決方法是通過推遲點火時間來解決。

● 多孔噴油嘴、凹頂活塞

除此之外,工程師們還通過采用多孔噴嘴、凹頂活塞等措施來改善氣缸燃燒環境,進一步防止爆震的發生。采用高壓噴射的多孔噴油嘴,來改善噴霧特性,形成更勻質的混合氣,同時也相應縮短混合氣形成的時間。另外,采取凹頂活塞(活塞頂部設計成一凹陷孔),可以在火花塞周圍形成較濃的混合氣,即使推遲點火時間仍可保持燃燒穩定的性能。

● 輕量化、降低機械阻力

結構輕量化,減少內部摩擦是提高發動機效能非常有效的手段之一。創馳藍天汽油發動機通過對氣門傳動機構的改進降低了50%的機械阻力,同時減少活塞環張力降低機械阻力37%,最終實現發動機整體的機械阻力降低30%。而對活塞、連桿曲軸等位置的輕量化,以降低運動機件的運動慣量,其中活塞和活塞銷減重20%,連桿軸減重15%,曲軸主軸頸減重6-8%,最終發動機減重10%。

2)創馳藍天柴油發動機(代表機型:SKYACTIV-D型引擎)

創馳藍天柴油發動機

● 降低壓縮比

柴油發動機與汽油機的火花塞點火不同,由于是缸內壓燃式,所以它的壓縮比本來就很高。高壓縮比的柴油發動機的上止點壓縮溫度和壓力非常高,故燃料噴射后,尚未形成適當的混合氣體前便點火。在局部形成燃燒不均勻而產生氮氧化物(oxides of nitrogen,簡稱NOx),而氧化不足部位的燃燒則產生一氧化碳(carbon monoxide,簡稱CO)及微粒物(particulate matter,簡稱PM)。

創馳藍天技術將柴油引擎的壓縮比降低至14.0:1,也減輕其溫度和壓力。由于點火正時延長,有助于燃料與空氣混合而均勻燃燒,所以可以減少一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物、固體微粒等造成空氣污染的物質。此外,由于可在燃燒室上止點附近噴射、燃燒,所以做功效率比一般高壓縮比柴油引擎還要高。相對來說,降低壓縮比可以減少汽缸厚度并將之改成鋁制,可使機械輕量化。曲軸的主軸頸直徑從60mm縮短成52mm,非但減輕了25%的重量,也降低機械阻力。

●全新機電一體控制模塊

變速器什么時候該升檔,什么時候該降檔,靠的就是機電控制模塊去完成。變速器的機電控制模塊猶如人的“大腦”,很大程度上決定了其換擋質量的好壞。創馳藍天自動變速箱采用了全新的機電一體控制模塊,可以實現對各個檔位的精準控制,以達到順暢平滑的換擋性能。

● 創馳藍天自動變速箱

AT變速箱是技術最為成熟也是時下應用最為廣泛的變速箱,不過相對于其他形式的變速箱AT變速箱也有自身的一些劣勢,如直接驅動感不如DCT或手動變速箱,平滑變速及油耗不及CVT變速箱等。那創馳藍天變速箱又有怎樣的技術特點?

創馳藍天自動變速箱

1)擴大鎖止范圍

液力變矩器由于允許發動機輸出端與變速箱輸入端的相對滑動,相比之下沒有手動或DCT變速箱給人很好的直接驅動感,同時這也是變速器耗能最多的地方。馬自達工程師通過全新設計的液力變矩器鎖止離合器大幅度擴大鎖止范圍,從現款5AT產品的64%擴大到89%。

鎖止范圍擴大了,也就是說發動機與變速箱之間的硬連接的范圍擴大了,換之而來的是更為直接的駕駛驅動感和燃油經濟性的提高??此坪唵?,不過液力變矩器鎖止范圍的擴大,所面臨的最大挑戰就是換擋的平順性以及振動。那工程師門又是怎么樣做到的?通過縮小液力變矩器、采用多片式離合器、大型減震彈簧。

由于離合器鎖止范圍的擴大,那么對鎖止離合器的工作環境和要求就更高。創馳藍天自動變速箱采用了油液控制的多片離合器作為液力變矩器的鎖止離合器,這樣結合電子控制系統,就能更為精準地控制離合器鎖止時刻。

同時為了降低離合器鎖止時的噪音和震動(尤其是低速時的鎖止),新的變速箱還采取了更大的減震彈簧。由于液力變矩器只是在汽車起步或低速行駛很小的范圍內才工作,同時為了保持變速箱的緊湊型,設計了體積更小葉輪渦輪組,同時優化其機構,以提高低速時的傳動效率。

2)全新機電一體控制模塊

變速器什么時候該升檔,什么時候該降檔,靠的就是機電控制模塊去完成。變速器的機電控制模塊猶如人的“大腦”,很大程度上決定了其換擋質量的好壞。創馳藍天自動變速箱采用了全新的機電一體控制模塊,可以實現對各個檔位的精準控制,以達到順暢平滑的換擋性能。

● 創馳藍天手動變速箱

相對于以往的手動變速箱,創馳藍天手動變速箱通過全新設計以實現提升換擋手感、小型輕量化的目的。創馳藍天手動變速箱的換擋行程也短了。要實現輕盈的換擋操作感,就要解決換擋行程與操作力度是相互沖突的問題。馬自達工程師通過改進變速箱內部換擋行程以及縮小花鍵等構件來實現。

另外在輕量化方面,創馳藍天手動變速箱較之前減輕了16%的重量,同時降低機械內耗,燃油經濟性提升了1%。重量減輕了16%,究竟減在那些地方?由于一擋和倒車檔共用齒輪軸,所以取消原來的倒檔齒輪軸。同時采用2速3速輸入齒輪兼用的結構,將第二輸出軸的長度縮短了20%。

● 創馳藍天車身

(1)優化車身結構

創馳藍天采用直線化的縱梁,同時底部結構件銜接更為連貫,如地板中央通道兩側的縱梁直接貫穿到后部,與前縱梁連接的底部縱梁通過斜角度與后部直接連接,盡量避免彎曲處的應力集中,提高車身吸收能量的同時,還能減少部分重量,實現輕量化。

增加點焊和焊接膠使用率

在車身焊接方面,為提高連接剛性,創馳藍天車身較現款車型增加了點焊和焊接膠的使用率,如在交叉梁、門框部位、車身底板等部位增加了焊點。而在環形封閉環部位,使用了焊接膠以增強環形結構的強度。

 

(2)碰撞力多路徑分散

在發生碰撞時,可以引導碰撞沖擊力沿各個方向進行分散轉移,有利于提升碰撞安全性。如車頭位置發生碰撞時,沖擊力可以通過上、中、下三個路徑進行分散轉移。

十字梁結構

為了有效地吸收和分散碰撞力,馬自達工程師將前縱梁吸能盒位置的結構改進為“十字梁”(即橫切面為十字形),也就是說由傳統的4條線面增加為12條。

創馳藍天底盤

(1)前后副車架的結構優化 

(2)為了達到輕量化的底盤結構,工程師對于前、后副車架進行了結構優化,增強這部分構件剛性的同時,還降低了重量。前副車架加寬了中間連接部位,同時縮短了下擺臂與車身連接點的縱向距離。后副車架也加寬中間部位的連接結構件以提高整體剛性。

增大前輪主銷后傾角

前輪的主銷后傾角對于駕駛操控有著直接的影響,為了使車輛在高速行駛時的操控穩定性,工程師增大前輪的主銷后傾角,不過相應地,在低速時你可能會感覺到方向盤比較沉。

● 提高后拖曳縱臂與安裝位置

懸掛方面,主要是提高了拖曳縱臂與車身的連接點,以此來改變后輪縱向受力方向,使得懸掛更容易吸收車輛在顛簸路面時的縱向震動,以提高乘坐舒適性。同時由于連接點位置的提升,可以很好地抑制制動時后輪向上運動,從而改善制動時的翹尾,減少剎車距離。

采用高轉向齒輪比

好的駕駛操控感離不開方向盤的轉向精度以及敏捷性,工程師采用了較高的轉向比率,同時采用電子助力轉向。前面提到前輪增大了主銷后傾角以提高高速時的穩定性,但是低速行駛時,方向盤會很沉。為此馬自達采用了全新的電子助力系統(EPAS),同時結合較高的轉向齒輪比,可以實現更為直接的方向盤回饋,即中低速輕快,高速穩定的方向盤手感。

總結:馬自達的創馳藍天技術是通過對汽車發動機、變速器、車身、底盤的一系列優化,使汽車在發動機性能、燃油經濟性以及汽車的操控、安全性方面達到了一個完美的提升,是馬自達工程師順應時代而做出的努力與探索。

變速器什么時候該升檔,什么時候該降檔,靠的就是機電控制模塊去完成。變速器的機電控制模塊猶如人的“大腦”,很大程度上決定了其換擋質量的好壞。創馳藍天自動變速箱采用了全新的機電一體控制模塊,可以實現對各個檔位的精準控制,以達到順暢平滑的換擋性能。

責任編輯:余偉楚
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