在严苛的排放法规下不走寻常路——创驰蓝天
随着欧美国家的排放法规日益严苛,马自达以当时的发动机技术必然无法满足这些主流市场对于排放的要求。嗅觉敏锐的丰田最早走上了混合动力这条路,面对混合动力的技术壁垒和高昂的研发成本,一向特立独行的马自达则认为混合动力并非唯一的发展方向,虽然内燃机被很多人视为不环保,但内燃机在热效率上依然有着很大的优化空间,最终由从事发动机研发及发动机新技术研究的人见光夫提出改善内燃机技术,马自达将该项目命名为“SKY”。马自达管理层认为,马自达发展过程中层几度处于危机边缘,只要全公司凝聚一心、朝着一个目标不断拼搏一定能摆脱困境、重塑辉煌。SKY的项目名称此后演变成了SKYACTIV,也就是我们所熟知的创驰蓝天了。
管理层对创驰蓝天寄予了厚望,即使当时的马自达经营状况并不理想,但该项目的研发经费也没有被缩减,项目2006年被敲定前,超高压缩比的汽油发动机就已经制作出了试验用发动机,研究方向就是通过提高发动机的压缩比来提高汽油发动机的热效率。那台试验用发动机将压缩比提升到了15:1,测试结果表明扭矩的降低相当有限,要知道内燃机的工作原理是扭矩输出会随着压缩比的提升而降低的。为何会得到这样的试验结果呢?火花塞在点火之前混合气体已经被压燃了,可以看作为提前点火,从而避免了扭矩因为压缩比的提高而明显下降。
被称为“创驰蓝天之父”的人见光夫在看过试验结果后认为,4-2-1排气布局能有效避免排气相互干涉的现象,从而使排气更加畅顺,再加上进排气气门正时系统实现的大气门重叠角扫除高温废气,从而达到降低气缸内的温度的作用,能够有效避免爆震现象的产生。2010年10月,马自达正式提出SKYACTIV创驰蓝天技术,公司计划在2015年以前对旗下汽油和柴油发动机、手动挡与自动挡变速箱以及车身和底盘等重要部件进行优化。
2011年6月,日本本土第三代Demio改款车型上市,这款车配备了1.3L SKYACTIV-G发动机,加强燃油喷射压力改善了燃烧效率。凹顶活塞设计使燃料喷射后在火花塞附近形成叠层混合气,起到稳定燃烧的作用,而这台汽油发动机更是将压缩比提升到了14:1,发动机工作效率、扭力和燃油经济性均提升了15%以上。
由于这台1.3L发动机所拥有的技术亮点,2012年4月20日,五名马自达工程师被授予日本机械工程师学会奖章,以表彰他们开发出具有超高压缩比且实现每升30公里(约为3.33L/100km)燃油效率的汽油发动机,其油耗水平和同时期的第二代飞度混动车型一致。随后马自达2.0L SKYACTIV-G汽油发动机开始配备在第二代Axela上,这台发动机自投放于北美市场以来就广受好评,第一年就入选沃德十佳发动机行列,可见马自达又一次凭实力证明了自己的固执是正确的。
不过由于4-2-1排气体积较大,与防火墙冲突使得马自达不得不改用了传统的4-1排气布局,尽管北美版马自达3的压缩比下调为12:1,但仍然属于当时市场上的高压缩比量产车型。真正意义上完全采用SKYACTIV技术的汽油发动机在2012年被用于北美市场的马自达CX-5上,压缩比增至13:1,当发动机转速在6000rpm时可达到157马力的最大功率,4600rpm时可达到200N·m的峰值扭矩。
出于经济性的考虑,马自达认为发动机内部结构的部件轻量化程度越高,做功也相对更省力。因此马自达对2.0L SKYACTIV-G发动机的曲轴和连杆等部件,在保证强度足够的前提下都尽可能轻量化处理。根据马自达的说法,与2011年同排量的马自达3自动挡车型相比,城市综合油耗从10.2L/100 km优化到了8.4L/100 km,而高速油耗从7.1L/100公里优化到了5.8L/100公里。前面提到过,创驰蓝天技术是一套完整的技术体系,它包含了汽油发动机、柴油发动机、变速箱、车身以及底盘,SKYACTIV-D柴油发动机与我们关系不大,因此在这里就不过多阐述了。
2013年,马自达SKYACTIV-G系列发动机相继推出了2.5L和1.5L两个排量的机型,和此前的创驰蓝天发动机一样,13:1的高压缩比仍然是其最大的技术亮点。此外,马自达工程师也开始理性地看待油品对高压缩比的创驰蓝天发动机带来的影响,要知道最初2.0L SKYACTIV-G发动机的压缩比为14:1,这种面相日本及欧美等油品质量相对较好的国家来说,高压缩比的发动机特性能更好的发挥出来。然而即便是在海外市场,2.5L的SKYACTIV-G发动机压速比也被设定在13:1,说明固执的马自达工程师也不得不向现实妥协了,国内推出的CX-5所搭载的2.5L SKYACTIV-G发动机与海外市场车型保持一致,最大功率196马力,最大扭矩252N·m,油耗相比同排量发动机降低了约15%。
1.5L SKYACTIV-G发动机则是马自达小型车和紧凑型车的主力机型,搭载缸内直喷和进排气气门可变正时技术的它,6100rpm时可达到117马力的最大功率,3500rpm时峰值扭矩148N·m。马自达一直坚持自家的创驰蓝天发动机以自然吸气的形式呈现,力求在燃油经济性及动力方面与小排量涡轮增压发动机相比更具优势,马自达在中国推出的车型也一直秉承着不“T化”的宗旨。马自达固执的认为,驾驶乐趣并非仅仅是快,快车很多但并非都能让消费者感受到驾驶的趣味性,因此在尽可能满足环保法规和追求燃油经济性的同时,马自达所追求的是驾驶质感……
不过马自达从未公开表示创驰蓝天发动机不打算开发涡轮增压版本,之所以一直自然吸气或许和技术未取得突破性进展有关,毕竟如果马自达创驰蓝天发动机在燃油经济性和动力性寻求到平衡点时,为何不推出涡轮增压发动机以提升自己的产品竞争力呢?否定某条技术路线一向不是马自达的套路,作为“工程师乐园”乐园的马自达仅仅是喜欢不走寻常路而已。2016年,马自达认为终于可以把自己的技术成果展现在世人面前了,2.5T创驰蓝天发动机来了。和此前的创驰蓝天系列一样,这台涡轮增压发动机同样是通过提高发动机压缩比实现燃效提升的。
不过相比创驰蓝天自然吸气发动机,由于涡轮增压发动机气缸的工作温度较高,因此10.5:1的压缩比自然不能和同门NA兄弟们相比了。那这台发动机到底有什么技术亮点呢?这台2.5T发动机是马自达用来替换CX-9的那台3.7L V6自然吸气发动机的,作为马自达首款创驰蓝天涡轮增压发动机,动态压力涡轮技术、废弃冷却再循环技术和控制发动机小型化比率让它在压缩比提升的同时,从而能实现性能和油耗的平衡。创驰蓝天系列汽油发动机动力参数此前始终未到200马力,它的到来弥补了空白,最大功率253马力、最大扭矩420N·m,这也让马自达在中大型轿车和SUV市场上具备了一定的竞争力。