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马自达新一代发动机和自动变速箱燃效将提高30％ |
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| http://cn.newmaker.com
8/14/2009 3:48:00 PM
日经BP社
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马自达面向媒体召开了“环境技术说明会”，介绍了该公司的CO2减排措施。会上，以2011年投入实用为目标正在开发、燃效得到大幅提高的新一代发动机和自动变速箱首次亮相，成为了说明会的亮点。
马自达公布了到2015年使该公司产品在全球的平均燃效比2008年提高约30％的目标。满足了日美欧日益严格的燃效规定和CO2排放排放规定。现在，在日本的汽车市场上，混合动力车销售势头良好。但马自达认为“到2015年，市场上销售的汽车大部分仍为发动机车”（该公司），因此，该公司决定首先通过彻底改善基本组件提高燃效。
优化五个控制因素
具体措施除了将2011年以后投产的新一代汽油发动机和新一代柴油发动机的燃效分别提高约20％外，还包括将同期投产的新一代自动变速箱（AT）的燃效提高4～7％。与此同时，2011年以后投入使用的车款还将通过更新底盘，使车体重量减轻100kg以上。借助以上措施，平均燃效将提高30％。虽然发动机和变速箱在漫长的历史中得到了不断完善，“但详细研究的结果显示，改善尚有余地”（该公司专务执行董事羽山信宏）。
首先看发动机燃效的提高，提高内燃机燃效时可以控制的因素有五个：①膨胀比、②热容比、③燃烧期＆时机、④风量控制、⑤负载和摩擦系数，通过分别优化这些控制因素可以提高燃效。
其中，汽油发动机存在膨胀比低、燃烧耗时长、泵气损失大的问题。为此，新发动机采用了可变气门机构，在以压缩比为基准扩大膨胀比的同时，通过直喷化等措施改善了燃烧室内的气体流动，从而缩短了燃烧时间，但详细情况还不清楚。借助以上措施，使混合气体在活塞上止点附近瞬间燃烧，有效转变为动力成为了现实。而且，在直喷化的作用下，泵气损失也大幅减少。
新一代汽油发动机目前已经完成了二次试制，发动机燃效比过去高12～15％，实现了与现有柴油发动机相当的目标。
一般来说，如果以膨胀比为基准降低压缩比，那么，延迟关闭进气阀就会造成吸入风量减少，导致输出扭矩下降。与此相比，马自达通过改进吸气系统、采用4-2-1形式的排气管等方式提高了吸排气效率，使低速扭矩也得到了15％的提高。在扭矩的提升方面，该公司也将通过提高燃效等方式，实现提高20％的目标。
另一方面，柴油发动机的课题在于燃烧期长和燃烧时机差。传统柴油发动机的燃烧期长，而且燃烧时机是在活塞经过上止点相当一段距离后。因此燃烧能无法有效转换为动力，燃效较差。如果燃烧在上止点附近瞬时结束，那么燃效就能大幅提高。
实际上，马自达此次开发的新一代柴油发动机的特点在于能够在上止点附近喷射大量燃料，使其瞬时燃烧。一般来说，这种燃烧方式会导致NOx增加。马自达是怎样解决这一问题的呢？该公司解释说，详细观察燃烧室内的燃烧情况可以发现，在过去的燃烧中，燃料与空气没有充分混合，燃料颗粒附近的燃烧温度上升，而且会产生燃烧气体积尘，以颗粒形式排出。
与之相比，新一代柴油发动机通过改善燃料和空气流动促进了二者混合。从而实现了整体均匀燃烧，避免了局部高温，抑制了NOx的产生，而且颗粒的产生量也比较少。
一般看法认为，在今后，为了符合欧洲Euro 6、日本后新长期规定，柴油发动机需要配备NOx吸附还原催化剂，成本上升不可避免。而马自达新一代柴油发动机的目标则是在不使用此类后处理装置的前提下减少NOx，成本甚至还要低于现在的柴油发动机。
目前，一次试制发动机已经完成，燃效比现有发动机高15 ％，没有达到20％的目标，但是，在二次试制发动机中实现目标的计划已经成形。
在8成区域实现锁定
最后，新一代AT的特点是燃效优于以往AT，而且实现了与DCT（Dual Clutch Transmission）相当的变速速度。DCT以手动变速箱机构为原型，因此存在轴方向长度大于普通AT的难点，但新一代AT的轴方向长度反而小于现有AT。
新一代AT大幅提高燃效归功于锁定区域远远大于现有AT。在JC08模式下比较，现有AT的锁定区域仅为48％。而新一代AT可以达到78％。众所周知，减少锁定离合器滑动的区域可以提高传动效率，但是在过去，锁定离合器存在着快速缔结时有较大振动产生的瓶颈。
因此，马自达聚焦于控制因素——离合器的材质和形状，对能够抑制振动的组合进行了研究。随着能够抑制振动的组合的发现，前面介绍的扩大锁定区域成为了现实。
锁定区域扩大后，扭矩转换器作为起动离合器的定位更加明确，所需的容量随之缩小。因此，扭矩转换器可以实现小型化，缩短了轴方向的长度。
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