汽油车燃效堪比混合动力 马自达SKYACTIV技术全貌（二）

降低摩擦损失

　　由于局部性高温燃烧、以及氧气不足的燃烧得以避免，因此可降低NOx及煤烟的产生。由于是在上止点附近进行喷射及燃烧，因此，活塞的冲程全都用于产生驱动力，由此带来了热效率的提升。

　　降低压缩比的第二个好处是，发动机各部件的轻量化以及摩擦损失的降低。由于筒内最大燃烧压力降低了，因而可降低发动机构造体的所需强度。汽缸体（Cylinder Block）方面，结合利用铝（Al）合金，从而减轻了25kg的重量。

　　汽缸盖罩（Cylinder Head）方面，通过薄壁化以及排气歧管的一体化，减轻了3kg的重量。运动类部件中，活塞及曲柄轴（Crank Shaft）的重量减轻了25％。上述运动类部件的轻量化有助于摩擦损失的降低，马自达称，实现了几乎与汽油发动机相同的摩擦损失（图8）。摩擦损失的降低带来了2～5％的燃效提升。

图8　SKYACTIV-D与老式发动机的摩擦损失对比 与老式发动机相比，SKYACTIV‐D由于筒内最大燃烧压力下降，因而可实现运动部件的轻量化及小型化，可将摩擦损失减小到与汽油发动机相当的水平。

　　尽管有这些好处，此前却没有降低柴油发动机压缩比，理由是因为存在着低温起动性下降、在预热行驶过程中出现半失火等问题。为了解决这一问题，马自达采用了平均每次燃烧最多可喷射9次的高响应性压电喷嘴。凭借着利用这种喷射的自由度来实现的精密喷射控制、以及陶瓷电热塞（Ceramic Glow Plug），使低压缩比条件下的稳步起动成为可能。

　　另一项技术是装备在排气阀里的VVL（可变阀门提升机构）。该技术在低温起动时切换凸轮，在吸入工艺中略微打开排气阀。使排气孔内的高温残留气体逆流进入汽缸内，借此提高吸入空气温度，并促进点火。

图9　2级涡轮 通过区分使用大小2个涡轮，从而在低转速区段也能确保足够的空气量。

　　另外，作为日本厂商的乘用车用柴油发动机首次采用了2级涡轮增压器，这一点也值得作为关键技术予以关注（图9）。2级涡轮是一种在低速时主要启动小型涡轮，高速时主要启动大型涡轮，以便从低速到高速都能充入足量空气的增压系统。

　　为了减少NOx的发生，新型柴油采用了大量EGR（尾气再循环），但如果因此使空气量出现不足，则会成为煤烟产生的原因。2级涡轮的采用，使得在低速时确保足够的空气量成为可能。

集中了AT、CVT、DCT的优点

　　新型自动变速箱SKYACTIV-Drive的开发目标是，将已有的AT（自动变速箱）、CVT（无级变速箱）、DCT（Dual ClutchTransmission）的优点集于一身。

　　在日本较多采用的CVT的优点是顺畅的变速、以及低速燃效十分出色，但在高速燃效以及油门操作的直接感方面稍逊一筹。普通AT虽然在美国是主流，但在低速燃效、操作的直接感、顺畅的加速等方面还有改善的余地。相反，在欧洲日益增多的DCT虽然在燃效以及操作直接感方面具有优势，但在起动以及蠕动（Creep）的顺畅度方面还不尽如人意。

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　　从马自达的企业规模来看，面向所有地区准备不同的变速箱是不现实的。于是，马自达将以往的AT作为原型，致力于开发出一种集中了上述所有变速箱优点的新型变速箱。

　　马自达的新型变速箱以已有的AT构造为原型，对其缺点进行了测定改进。低速燃效以及加速时的操作直接感较差这一老式AT的难点，起因于其采用了通过流体传导驱动力的扭矩转换器（变矩器）。于是，马自达针对老式AT大幅提高了锁定（Lockup）区域，借此大幅提高了操作直接感以及燃效。

　　如果在JC08模式下进行对比，那么，相对于老式5AT的锁定时间比率为49％，新型AT扩大到了82％。与老式AT相比，实现了4～7％的燃效提升。

　　实现扩大锁定区域的关键技术之一是采用了新型锁止离合器（Lockup Clutch）。老式锁止离合器以通过变矩器机壳与安装在发动机一侧的离合器面片（Clutch Facing）相接触来传导驱动力的类型居多。

图10　SKYACTIV-Drive的扭矩转换器 一方面尽最大努力减小扭矩转换器的体型，另一方面，锁止离合器采用油压多板离合器，借此延长锁定时间，提高燃效。

　　与此不同，马自达的新型AT采用控制性及耐久性更高的油压多板离合器作为锁止离合器，因此，即使离合器在低速时闭合，也能降低振动及噪声，同时还确保了使用频度增加后的可靠性（图10）。与此同时，比以前加大了使离合器闭合时的振动衰减下来的减震器。为了确保油压多板离合器以及较大的减震器的安装空间，干脆设想变矩器只在极低速时才使用，因而其体型做得更加小巧。

　　此外，将油压控制机构与ECU（电子控制单元）合二为一，借此提高液压油压力的精度，并且在油压控制的传动装置中采用响应性较高的螺线管，借助这些措施实现了可与DCT匹敌的快速变速动作。马自达称，要降低振动及噪声，不仅需要变速箱的改进，还必须进行提高车体刚性、降低排气系统的振动、改进发动机支架等与其他部门的联动。

　　另一方面，新型手动变速箱SKYACTIV-MT努力通过前轮驱动车用的手动变速箱，实现了像运动车一样轻快而又内敛的换挡感触，另外还通过构造的调整，实现了大幅度的小型化及轻量化。

　　在换挡感触的改进方面，为了兼具操作力较小、冲程较短这两种相反的特性，马自达新开发出了通过较小的内部冲程也能精确传导操作力的、模块较小的同步机构。而构造的调整方面，通过采用2速及3速输入齿轮兼用的构造，将第二轴的长度缩短了20％（图11）。马自达称，与其他的构造调整加在一起，将变速箱单体的重量减轻了约16％。 （未完待续）

图11　2速及3速输入齿轮（Input Gear）实现通用化 为了缩短轴向长度，SKYACTIV-MT实现了齿轮及轴的通用化。