汽油車燃效堪比混合動(dòng)力 馬自達(dá)SKYACTIV技術(shù)全貌（一）

　　馬自達(dá)的方針是不僅改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)及變速箱，還將使車體重量減輕約100kg，從而在2015年之前使全球銷售的馬自達(dá)車的平均燃效比2008年提高30％。力爭(zhēng)通過發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)提高15～20％；通過變速箱的改進(jìn)提高4～7％；通過減輕車體重量提高3～5％；另外加上怠速停止機(jī)構(gòu)等合計(jì)提高30％。

　　其中最具特點(diǎn)的是，新型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)由于實(shí)現(xiàn)了14.0的壓縮比，此舉大幅提高了效率，將燃效及扭矩比以往提高了15％（圖3、4）。以往汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比方面，在標(biāo)準(zhǔn)汽油規(guī)格下為10.0左右。馬自達(dá)表示，如果將壓縮比從10.0提高到15.0，則有望實(shí)現(xiàn)約9％的熱效率提升。

圖3　SKYACTIV-G的扭矩特性 與已有的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相比，提高了約15％。

圖4　SKYACTIV-G的燃效特性 與已有的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相比，提高了約15％。燃料消耗量比已有的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)更少。

　　之所以此前壓縮比停留在10左右，是因?yàn)闊o法避免爆震（Knocking，異常燃燒）的發(fā)生。要想不產(chǎn)生爆震，則必須降低壓縮上止點(diǎn)溫度。馬自達(dá)重點(diǎn)關(guān)注的是不能從燃燒室排放出來的高溫殘留氣體。如果按照?qǐng)D形來考慮的話，壓縮比為10.0的發(fā)動(dòng)機(jī)上的活塞即使到達(dá)上止點(diǎn)，汽缸內(nèi)燃燒氣體仍會(huì)有10％的殘留。

　　馬自達(dá)的計(jì)算結(jié)果顯示，當(dāng)殘留氣體溫度為750 ℃、新氣溫度為25 ℃時(shí)，如果殘留氣體占10％，那么壓縮上止點(diǎn)的溫度會(huì)上升160 ℃。相反，如果將殘留氣體的量從8％減少一半，降至4％，那么即使將壓縮比從11.0提高到14.0，壓縮上止點(diǎn)也不會(huì)上升。

加長(zhǎng)排氣歧管

　　此前，在減少殘留氣體的過程中存在的障礙是排氣歧管。近年來，由于可先行對(duì)觸媒進(jìn)行激活，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)大多采用盡量縮短排氣歧管、并將觸媒配置在發(fā)動(dòng)機(jī)后面的構(gòu)造。然而，如果到排氣歧管集合點(diǎn)的距離太短的話，就會(huì)像圖5（a）上部所示的那樣，第3氣筒的排氣閥打開后產(chǎn)生的較高排氣壓力，正好會(huì)到達(dá)排氣閥與吸氣閥兩者均打開的交疊（Overlap）狀態(tài)下的第1氣筒。一度排放出去的尾氣又被吹回燃燒室內(nèi)，高溫殘留氣體因此便會(huì)不斷增加。

圖5　采用4－2－1排氣系統(tǒng) （a）如果采用較短排氣歧管的配置（上），則第3氣筒的排氣閥打開后產(chǎn)生的較高排氣壓力，正好進(jìn)入排氣閥與吸氣閥兩者均打開的交疊狀態(tài)下的第1氣筒。其結(jié)果是，一度排放出來的尾氣被吹回燃燒室內(nèi)，高溫殘留氣體不斷增加。如果采用4－2－1排氣系統(tǒng)（下），則可避免這種現(xiàn)象，從而減少殘留氣體。（b）巻成環(huán)狀后體型縮小了的4－2－1排氣系統(tǒng)。

　　為了避免這種現(xiàn)象，馬自達(dá)采用了增加排氣歧管長(zhǎng)度的4－2－1排氣系統(tǒng)。通過首先將4條流路匯集成2條、然后再匯集成1條的方式，使各個(gè)氣筒間的距離保持在相同狀態(tài)。

　　要想減少殘留氣體，提高有效區(qū)段的扭矩，以往需要600mm的管長(zhǎng)。馬自達(dá)通過采用卷成環(huán)狀的“Loop型排氣管”，實(shí)現(xiàn)了節(jié)省空間〔圖5（b）〕，但即便如此，就像前面提到的那樣，排氣歧管比以往更占地方卻是不爭(zhēng)的事實(shí)。