談到現(xiàn)如今的日本車技術(shù)，油電混合動力紅級一時，而并不擅長這項(xiàng)技術(shù)的馬自達(dá)當(dāng)然希望秀其它方法來展現(xiàn)自己。在強(qiáng)調(diào)用盡每一滴燃油的當(dāng)下，馬自達(dá)祭出“創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)（SKYACTIV Technology）”。在各路媒體大肆宣傳下，“創(chuàng)馳藍(lán)天”、“超高壓縮比”讓馬自達(dá)CX-5幾乎成為技術(shù)神話。在“創(chuàng)馳藍(lán)天”這么富有詩意的名字背后到底有哪些廠家不愿說的秘密呢？
■什么是創(chuàng)馳藍(lán)天
SKYACTIV是馬自達(dá)將自家最新技術(shù)應(yīng)用的一個集合，其中包括了發(fā)動機(jī)、變速器、車身和底盤技術(shù)。SKYACTIV的中文名稱叫做“創(chuàng)馳藍(lán)天”，可以看出，這套技術(shù)的重點(diǎn)就是提升車輛的經(jīng)濟(jì)性，因此更具新意的動力設(shè)計(jì)就是技術(shù)上的重中之重。
■高壓縮之迷
馬自達(dá)CX-5不是第一款使用“創(chuàng)馳藍(lán)天”技術(shù)的馬自達(dá)車型，但卻是國內(nèi)打響創(chuàng)馳藍(lán)天名號的主力車型。高達(dá)13/1的壓縮比堪比CTCC場地賽車，卻又不需要用賽車專用的超高辛烷值汽油，也不會發(fā)生爆震。莫非馬自達(dá)真在一款民用城市SUV上運(yùn)用了什么不計(jì)成本的高科技不成？當(dāng)然不會，馬兒特能跑，還不吃好草。這問題一定出在馬的種類上。要搞清這個問題，我們先要弄明白爆震和壓縮比的關(guān)系。
■什么是爆震，與哪些因素有關(guān)？
爆震又稱爆燃，是指燃燒室內(nèi)的混合氣體在火花塞點(diǎn)火后自燃而不遵循正常的火焰?zhèn)鞑ミ^程。這樣的燃燒過程不可控也損傷發(fā)動機(jī)。在使用固定辛烷值汽油的情況下，爆震主要與點(diǎn)火提前角和待燃壓力有關(guān)。也許你接受過廠家官方的洗腦或是查閱了某度百科，它們會告訴你爆震取決于壓縮比。那我們接下來就詳細(xì)說明為什么壓縮比不是決定是否產(chǎn)生爆震的根本因素。
■壓縮比的定義與實(shí)際壓縮量
在常見的往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)中，壓縮比的計(jì)算方法就是指活塞在下止點(diǎn)時的氣缸內(nèi)的最大容積與氣活塞在上止點(diǎn)時氣缸的最小容積(燃燒室容積)之比。在上圖中，A區(qū)域的容積就是氣缸完成吸氣后的最大容積，B區(qū)域就是常說的燃燒室容積，A÷B得到的比值即為壓縮比。而廣義上壓縮比的定義就是發(fā)動機(jī)混合氣體被壓縮的程度。如果在上圖中從容積A壓縮到容積B這段時間內(nèi)，氣缸保持密閉、混合氣的總量保持不變的情況下，A÷B的確能直觀的反應(yīng)出混合氣被壓縮的程度。
民用車上使用的發(fā)動機(jī)大部分都采用了奧拓循環(huán)，在活塞的壓縮和拉伸兩個行程中，由于進(jìn)氣門和排氣門均關(guān)閉，氣缸可以看作為一個相對密封的容器，混合氣的壓縮量和膨脹量幾乎是一致的。但如果活塞壓縮的過程中，有一部分氣體溜走了呢？混合氣的被壓縮程度就不能用壓縮比這樣狹義的數(shù)值直觀的反應(yīng)了。這就引出了下一個概念，米勒循環(huán)與實(shí)際壓縮量。
■米勒循環(huán)與傳統(tǒng)奧拓循環(huán)的區(qū)別
兩張發(fā)動機(jī)配氣相伴圖，對比可以發(fā)現(xiàn)，下一張圖中活塞在運(yùn)行到下止點(diǎn)后，進(jìn)氣門并沒有及時關(guān)閉，氣缸內(nèi)的氣體又經(jīng)過了慣性進(jìn)氣和進(jìn)氣反流(將吸進(jìn)的氣再排出去)兩個過程。通過將進(jìn)氣門關(guān)閉時機(jī)延遲至活塞下止點(diǎn)后的某一個度數(shù)，使混合氣的實(shí)際壓縮量小于爆炸后的膨脹量，這就是“米勒循環(huán)”。采用了米勒循環(huán)的發(fā)動機(jī)，無論混合氣的實(shí)際壓縮量如何改變，但活塞、曲軸、氣缸體均與傳統(tǒng)奧拓循環(huán)發(fā)動機(jī)一致，所以活塞在下止點(diǎn)時氣缸的最大容積與燃燒室容積這兩個數(shù)值是固定的不會改變。正因如此，在計(jì)算傳統(tǒng)的壓縮比這個數(shù)值時，米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)會非常高，但燃燒室內(nèi)的待燃?xì)怏w壓力卻并沒有比奧拓循環(huán)發(fā)動機(jī)的大多少。
■米勒循環(huán)有什么劣勢，常見有哪些應(yīng)用？
在發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速時，單位時間內(nèi)氣缸吸入的空氣并不多，本來就稀薄的混合氣在“反流”之后變得更少，這讓該類發(fā)動機(jī)低速扭矩表現(xiàn)很差，用于車輛起步或是冷車的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，顯然有些力不從心。
我們經(jīng)常能在各種混合動力車型上看到米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)。究其原因，混動車型并不在乎低速的“不在狀態(tài)”，因?yàn)檫@個時段有電動機(jī)在為車輪提供動力，發(fā)動機(jī)的大多時段都是在發(fā)電，所以發(fā)動機(jī)可以在在油耗最優(yōu)異的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。用電動機(jī)的大扭矩彌補(bǔ)動力的缺陷，互補(bǔ)之后的動力總成，讓混合動力車在動力和經(jīng)濟(jì)型上都有著突出的表現(xiàn)。
■米勒循環(huán)與奧拓循環(huán)的切換
實(shí)際上，CX-5的創(chuàng)馳藍(lán)天發(fā)動機(jī)并不是在全部工況下進(jìn)氣門均延遲關(guān)閉。一旦進(jìn)氣門的關(guān)閉時間恢復(fù)正常，它就確實(shí)成為了一臺高壓縮比高膨脹比的發(fā)動機(jī)。而米勒循環(huán)與奧拓循環(huán)之間的切換就主要跟進(jìn)氣門的關(guān)閉時機(jī)(氣時)有關(guān)。
發(fā)動機(jī)的藍(lán)色部分采用了米勒循環(huán)，制造了氣體壓縮量小于膨脹量的情況，減少泵吸損失。這部分是指在在中速均速行駛的情況，此時發(fā)動機(jī)負(fù)荷較小，并不需要較大的扭矩輸出。而需要較大扭矩輸出的黃色部分則采用了奧托循環(huán)，以實(shí)現(xiàn)較高動力性能。
■馬自達(dá)如何彌補(bǔ)米勒循環(huán)的劣勢？
創(chuàng)馳藍(lán)天發(fā)動機(jī)目前并沒有采用電動機(jī)作為輔助，那他如何克服米勒循環(huán)狀態(tài)下的固有劣勢呢？秘密就在于CX-5不同于大多數(shù)民用車的排氣頭段。CX-5上應(yīng)用了改裝車常用的4出2出1排氣頭段，籍此來改善低轉(zhuǎn)速扭矩薄弱的問題。
民用車上排氣頭段通常為4出1布局，節(jié)省管道材料是其中一個目的，但更重要的卻是為了環(huán)保。在各國尾氣排放法規(guī)越來越嚴(yán)格的今天，如何增強(qiáng)三元催化器中觸媒的活性是關(guān)鍵課題。而4出1排氣歧管與三元催化的距離近，較高溫度的廢氣使它更快進(jìn)入工作狀態(tài)，氣體反應(yīng)更活躍，環(huán)保效果好。但這樣的排氣也會缺點(diǎn)，由于四個氣缸排出的廢氣短時間內(nèi)就匯聚到了一起，各個氣缸在每一次做功后排出的廢氣并沒有充分時間和空間形成回壓，對于同一氣缸下一次排氣起不到積極的引流作用還會造成各氣缸間的排氣干涉。表現(xiàn)在實(shí)際行車中就是低轉(zhuǎn)速扭矩較弱。而4出2出1的排氣頭段由于各個氣缸排出的廢氣匯聚到一起之前經(jīng)過的距離較長，能形成有效回壓，這樣的回壓對于下一次排氣有著積極的引流作用，排氣更通暢，扭矩自然得到提升。
■一切為了省油，卻帶來了哪些負(fù)面問題？
但4出2出1的排氣頭段無疑增加了材料成本也增加了排氣戰(zhàn)勝的空間。馬自達(dá)CX-5的軸距達(dá)到了2700mm，相比于同級對手CR-V和RAV4軸距都要長，但在車內(nèi)空間上卻沒有什么優(yōu)勢。這其中或許就有由于復(fù)雜的排氣頭段占用了較多的縱向空間問題。在消費(fèi)者對車內(nèi)空間要求越來越高的今天，為了排氣而犧牲一些乘用空間，不知消費(fèi)者會不會樂意。
而4出2出1的排氣頭段讓氣缸排出的廢氣達(dá)到三元催化器所用的時間更長路程更遠(yuǎn)，帶來的弊端就是到觸媒之間的距離太長，尾氣的溫度下降，觸媒的激活會被延緩，這對控制尾氣中的污染物非常不利。雖然如果推遲點(diǎn)火時間，則可提高排氣溫度，但燃燒會由此變得不穩(wěn)定。如何解決穩(wěn)定的燃燒和凈化尾氣這對矛盾體，同時還要保持耐用度，這對技術(shù)部門提出了更高的要求。
上世紀(jì)四十年代，美國人Ralph Miller受到阿特金森循環(huán)發(fā)動機(jī)的啟發(fā)，將這種膨脹比大于壓縮比發(fā)動機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)發(fā)明了米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)。七十多年后，豐田和本田將這種發(fā)動機(jī)匹配電機(jī)創(chuàng)造出一部部全球好評的混合動力汽車，但并不擅長這項(xiàng)技術(shù)的馬自達(dá)卻似乎力不從心。積極的消息是，馬自達(dá)的技術(shù)部門正在全力研發(fā)馬達(dá)助力驅(qū)動技術(shù)。未來的路，創(chuàng)馳藍(lán)天不會獨(dú)行。
