汽油车燃效堪比混合动力 马自达SKYACTIV技术全貌（一）

　　马自达的方针是不仅改进发动机及变速箱，还将使车体重量减轻约100kg，从而在2015年之前使全球销售的马自达车的平均燃效比2008年提高30％。力争通过发动机的改进提高15～20％；通过变速箱的改进提高4～7％；通过减轻车体重量提高3～5％；另外加上怠速停止机构等合计提高30％。

　　其中最具特点的是，新型汽油发动机由于实现了14.0的压缩比，此举大幅提高了效率，将燃效及扭矩比以往提高了15％（图3、4）。以往汽油发动机的压缩比方面，在标准汽油规格下为10.0左右。马自达表示，如果将压缩比从10.0提高到15.0，则有望实现约9％的热效率提升。

图3　SKYACTIV-G的扭矩特性 与已有的汽油发动机相比，提高了约15％。

图4　SKYACTIV-G的燃效特性 与已有的汽油发动机相比，提高了约15％。燃料消耗量比已有的柴油发动机更少。

　　之所以此前压缩比停留在10左右，是因为无法避免爆震（Knocking，异常燃烧）的发生。要想不产生爆震，则必须降低压缩上止点温度。马自达重点关注的是不能从燃烧室排放出来的高温残留气体。如果按照图形来考虑的话，压缩比为10.0的发动机上的活塞即使到达上止点，汽缸内燃烧气体仍会有10％的残留。

　　马自达的计算结果显示，当残留气体温度为750 ℃、新气温度为25 ℃时，如果残留气体占10％，那么压缩上止点的温度会上升160 ℃。相反，如果将残留气体的量从8％减少一半，降至4％，那么即使将压缩比从11.0提高到14.0，压缩上止点也不会上升。

加长排气歧管

　　此前，在减少残留气体的过程中存在的障碍是排气歧管。近年来，由于可先行对触媒进行激活，因此，发动机大多采用尽量缩短排气歧管、并将触媒配置在发动机后面的构造。然而，如果到排气歧管集合点的距离太短的话，就会像图5（a）上部所示的那样，第3气筒的排气阀打开后产生的较高排气压力，正好会到达排气阀与吸气阀两者均打开的交叠（Overlap）状态下的第1气筒。一度排放出去的尾气又被吹回燃烧室内，高温残留气体因此便会不断增加。

图5　采用4－2－1排气系统 （a）如果采用较短排气歧管的配置（上），则第3气筒的排气阀打开后产生的较高排气压力，正好进入排气阀与吸气阀两者均打开的交叠状态下的第1气筒。其结果是，一度排放出来的尾气被吹回燃烧室内，高温残留气体不断增加。如果采用4－2－1排气系统（下），则可避免这种现象，从而减少残留气体。（b）巻成环状后体型缩小了的4－2－1排气系统。

　　为了避免这种现象，马自达采用了增加排气歧管长度的4－2－1排气系统。通过首先将4条流路汇集成2条、然后再汇集成1条的方式，使各个气筒间的距离保持在相同状态。

　　要想减少残留气体，提高有效区段的扭矩，以往需要600mm的管长。马自达通过采用卷成环状的“Loop型排气管”，实现了节省空间〔图5（b）〕，但即便如此，就像前面提到的那样，排气歧管比以往更占地方却是不争的事实。