排氣系統(tǒng)成關鍵 馬自達CX-5的全新發(fā)動機

　　在今年初的上海車展上，我們首次接觸了馬自達的“創(chuàng)馳藍天”技術，不過當時仍然處于比較概念性的階段，留給我的印象也僅僅是高達14的壓縮比，充滿想象力。具體介紹請查看上海車展的報道《充滿想象 馬自達未來的動力總成技術》。

　　時隔七個月，在今年的廣州車展上，馬自達將明年就要引入國內(nèi)的CX-5強勢展出， 放在了比上市的馬自達2廂還要重要的展臺中央的位置，足可見馬自達對其的重視。這將會國內(nèi)是第一款搭載“創(chuàng)馳藍天”技術的車型，而“創(chuàng)馳藍天”的相關技術，也披露了更多詳盡的資料。

　　傳統(tǒng)內(nèi)燃機的效率分析

　　一般來說，內(nèi)燃機在燃料燃燒過程中所產(chǎn)生能量大部分會轉換成排氣損失、冷卻損失、泵送(氣)損失、機械損失等四種主要損失而流失，改善內(nèi)燃機的熱效率就是要降低這4種損失。

　　為了減少這四種損失，能夠控制的是壓縮比、空燃比、燃燒時間、燃燒時機、泵氣損失、機械摩擦等六大因素。事實上，各大廠商的思路都是一致的，只是解決方案傾向不同而已。目前主流的小排量渦輪增壓主要的途徑就是減少機械摩擦和泵氣損失，而馬自達的方案不能說不重視摩擦損失，但把提高燃燒效率放在更高的位置。

　　文章還是圍繞著壓縮比做

　　具備內(nèi)燃機知識的人都知道，提高壓縮比，能夠大幅提升熱效率。近年來汽油發(fā)動機的壓縮比一般在10～12左右，理論上將壓縮比從10提高到15后，熱效率能夠改善約9%。雖然是這樣，此前的汽油發(fā)動機并沒有大幅提高壓縮比，原因之一就是爆震會導致動力輸出大幅下降。

　　爆震是因為混合氣還沒點火就被高溫點著了。馬自達提出解決爆震的方法看上去很簡單，似乎簡單得有點過分了。他們發(fā)現(xiàn)氣缸的殘留氣體是導致高溫的重要因素，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(fā)生的。

　　解決殘留氣體的好辦法是延長排氣管

　　一般情況下的排氣歧管都比較短，如下圖所示，3號缸的排氣閥打開后，產(chǎn)生的高壓排氣壓力波會結束排氣行程，到達準備進行吸氣行程的1號缸。因此，已經(jīng)被排出的氣體又被壓回燃燒室內(nèi)，增大了高溫殘留排氣量。

　　因此，他們采用的解決方法很簡單——延長排氣管，如下圖。在排氣路線較長的4-2-1 排氣系統(tǒng)中，高壓波傳到其他缸體需要較長時間。不過據(jù)馬自達透露，為提高常用區(qū)域的扭矩，需要600mm以上的管長，為節(jié)省空間，而采用了環(huán)狀排氣管。

排氣管的形狀和普通發(fā)動機有很大不同

　　此次縮短燃燒時間，相應也縮短混合氣形成的時間。具體措施是加強空氣流動、提高噴射壓力、通過多孔噴油器改善噴霧特性等，從而生成大幅改善的勻質(zhì)、流動性強的混合氣，同時采用設有空腔的活塞，使燃燒初期的火焰接觸活塞，防止爆震的產(chǎn)生。

頭部設有空腔的活塞

　　輕量化和減少機械阻力也是必不可少的

　　輕量化，減少內(nèi)部摩擦已經(jīng)是全世界都認可并且是卓有成效的手段，馬自達自然也不會視而不見。更輕的零部件、更小的機械阻力意味著發(fā)動機更好的響應，這對追求運動感的馬自達來說也是至關重要的一環(huán)。具體的措施包括這幾方面：

　　活塞&活塞銷輕量化(減少20%)

　　連桿輕量化(減少15%)

　　減少活塞環(huán)張力(減少37%)

　　曲軸主軸頸小型化(直徑減少6%，寬度減少8%)

　　采用滾輪從動件(節(jié)氣門摩擦力減少50%以上)

　　采用電控可變油壓小型油泵(燃油泵送時損失減少約45%)

　　總結：早在上海車展上就已經(jīng)知道排氣技術是實現(xiàn)高壓縮比發(fā)動機關鍵的一環(huán)，但這次披露的技術原理是如此簡單，就連一個剛剛學過初中物理的學生也能明白，倒是始料不及的。當然，這僅僅是原理，排氣背壓的控制對發(fā)動機一直很重要，既要保證足夠的背壓、還要盡量少的廢氣殘留，還有其他各種各樣的問題，因此我們還會對這項突破性的技術給予持續(xù)的關注。