马自达“德米欧”配备SKYACTIV技术将燃效提高三成

2011-08-05 19:15:51来源: 技术在线

  马自达于2011年6月局部改进了小型车“德米欧”(图1)。亮点是首次配备了新一代汽油发动机“SKYACTIV-G”,并在不使用混合动力系统的情况下,使10·15模式燃效达到了30km/L。

 
图1:局部改进的“德米欧”
配备了新一代技术“SKYACTIV”的首款商品化产品——新型汽油发动机“SKYACTIV-G 1.3”。

  新款德米欧配备的是新开发的1.3L排量直喷汽油发动机“SKYACTIV-G 1.3”(图2)。通过配套使用CVT(无级变速箱)、采用怠速停止机构“i-stop”、减小空气阻力以及采用低滚动摩擦轮胎,将此前1.3L发动机配套使用CVT的老款德米欧在10·15模式下的23km/L燃效提高到了约30%。30km/L的燃效与本田“飞度混合动力车”相同。


图2:SKYACTIV-G 1.3的外观
由于是配备在现有的底盘中,因此无法配备4-2-1排气系统,而是采用了与原来相同的4-1排气系统。

  SKYACTIV是包括发动机、变速箱、车身以及底盘等在内的马自达新一代技术的总称。马自达提出了在2015年之前使平均燃效比2008年提高30%的目标,此次德米欧中配备的SKYACTIV-G 1.3发动机是SKYACTIV的首款商品化产品。

  SKYACTIV-G的最大特点在于量产汽油发动机中全球最高的14.0压缩比,由此可以提高热效率,从而成功地将燃效和扭矩分别提高了15%。

  要实现这一高压缩比,就需要有效地将燃尽的高温气体排出。因此,SKYACTIV-G一直采用4-2-1排气系统。由于该排气系统比原来的排气系统占地方,SKYACTIV-G无法在原来的底盘上使用,所以业界推测马自达会在更新底盘的时候采用这种发动机。

  而此次的新款德米欧却在现行底盘上配备了SKYACTIV-G。为了能够将SKYACTIV-G配备在现有底盘中,马自达此次没有采用关键的4-2-1排气系统,而是与原来一样采用了4-1排气系统,并实现了14.0的高压缩比。

  普通发动机如果提高压缩比的话,会发生爆震。避免出现这种情况的方法一般是推迟点火时间。不过,推迟点火时间后,发动机的爆发力就无法有效地转换成驱动力,扭矩会下降。在SKYACTIV-G中,采用了可有效冷却吸气的燃料喷射方式并设置凹槽以及提高了燃烧速度的活塞形状等,由此在提高压缩比的同时提高了扭矩。

  此次的新款德米欧无法采用4-2-1排气系统,不过却配备了其他核心技术,而且还采用了可降低再循环废气温度的EGR冷却器,由此抑制了扭矩的下降(图3)。不过,原发动机的最大扭矩为120N·m/4000rpm,而新款发动机仅为112N·m/4000rpm。因此,马自达改变了CVT的控制方式,使加速时的转数稍微高于老款德米欧,由此确保了相同的加速性能。


图3:EGR冷却器
冷却回到燃烧室的废气,从而抑制燃烧温度的上升。

采用可变阀门机构

  作为提高压缩比以外的燃效提高技术,马自达在吸气和排气侧均组合使用了连续可变阀门正时机构“S-VT(SequentialValve Timing)”,从而将泵气损失减少了约20%。特点是吸气侧采用了电动S-VT,而非普通的液压S-VT。

  虽然电动S-VT的成本高于液压S-VT,但是具有响应速度快、阀门开关时的变化幅度可大于液压S-VT的优点。马自达利用这一优点,通过在部分负荷运转时将吸气阀关闭时间延迟至ABDC(下止点后)105度的“迟闭”米勒循环,减小了泵气损失。

  普通发动机如果关闭时间延迟这么久,有效压缩比就会下降,燃烧会变得不稳定,而此次发动机的压缩比本来就较高,因此可在确保燃烧稳定性的同时延迟关闭时间。

  此外,还通过将曲柄轴的曲轴颈变细、采用气门传动类滚子从动件、提高水泵效率等,使机械阻力也比原来减少了30%。

  通过提高压缩比、降低泵气损失以及减小机械阻力等措施,将发动机本身的燃效提高了12%左右;通过采用怠速停止机构“istop”将燃效提高了约8%;发电机控制产生的制动力将燃效提高了约5%;通过降低车身空气阻力(图4)和减小轮胎滚动摩擦等将燃效提高了约5%,由此实现了30km/L的燃效。


图4:安装下部护板(Undercover)以提高气动特性
黄色部分是下部护板。由于追加了后扰流器等,SKYACTIV-G车型的Cd值由原车型的0.32大幅改善至0.29。

  新款德米欧还改进了i-stop。利用电动S-VT延迟发动机重启时的阀门关闭时间、减少空气吸入量,从而降低了燃烧压力,由此抑制了发动机的振动。

  工作频率也有增加。原来只采用自动变速箱的D档,而此次还利用了N档和L档等。另外,原来的i-stop配备了用于重启发动机的备用电池,而新款德米欧则将其省去了,从而简化了系统。(图5)。


图5:还改进了怠速停止机构“i-stop”
原来配备了用于重启发动机的备用电池,而新款德米欧则将其省去了,从而简化了系统。

  除了德米欧外,马自达还宣布将在年内局部改进美国款“MAZDA3”,组合使用2.0L排量的“SKYACTIV-G”以及新开发的6速自动变速箱“SKYACTIV-Drive”,从而使燃效大幅提高21%。

关键字:马自达  配备  技术

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2011/0805/article_4117.html
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