创驰蓝天技术
创驰蓝天技术[1]（英语：SKYACTIV Technology）为日本马自达汽车公司于2010年10月提出，针对汽油与柴油引擎、手牙与自牙牙箱、底盘、车身结构等主要元件优化的技术；如今已普及旗下所有车种。
引擎
[编辑]汽油引擎
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2011年6月30日在日本境内推出的小改款第三代Demio，“13-SKYACTIV”级车型搭载了采用创驰蓝天技术的1.3L SKYACTIV-G型引擎。该具引擎具有下述特点：
理论上将压缩比从10.0提升至15.0，燃烧效率可提高约9%，但是高压缩比使压缩冲程上死点附近的温度升高，引发爆震并使引擎输出功率下降。因此该项技术借由减少燃烧室内的残留高温气体，降低温度以达到高压缩比而不爆震，其主要技术为：
- 4-2-1长路径排气系统：以直列四缸引擎为例，若排气路径太短，自第3个气缸排气阀排出的高压排气压力波反倒会进入已完成排气冲程、即将开始吸气冲程的第1个气缸。如此一来，已排出的气体再度进入燃烧室，使高温残留气体增多，增加爆震几率。不过，4-2-1排气系统延长排气路径，使得高压波花费更多时间到达其他气缸，以减少排气残留的机会。但加长的路径始排气温度下降，延缓触媒催化时间。故马自达设法在确保稳定燃烧的前提下，延迟点火时间以保持排气温度[2]。
- 多孔喷射装置：1.3L SKYACTIV-G型引擎装置了6孔喷射系统，并增强空气流动、加强喷射压力，以便改善燃烧情况。
柴油引擎
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高压缩比的柴油引擎之上死点压缩温度和压力非常高，故燃料喷射后，尚未形成适当的混合气体前便点火。在局部形成燃烧不均匀而产生氮氧化物，而氧化不足部位的燃烧则产生一氧化碳及微粒物（particulate matter，简称PM）。
创驰蓝天技术将柴油引擎的压缩比降低至14.0：1，也减轻其温度和压力。由于点火正时延长，有助于燃料与空气混合而均匀燃烧，所以可以减少一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、固体微粒等造成空气污染的物质。此外，由于可在燃烧室上死点附近喷射、燃烧，所以做功效率比一般高压缩比柴油引擎还要高。相对来说，降低压缩比可以减少气缸厚度并将之改成铝制，可使机械轻量化。曲轴的主轴颈直径从60mm缩短成52mm，非但减轻了25%的重量，也降低机械阻力。
但是，过去以来其他车厂不敢降低柴油引擎的压缩比，主要着眼于：
- 低压缩比的压缩空气温度相对较低，难以发动引擎。
- 发动后的暖机运行不够稳定，容易陷入半失火状态。
据此，SKYACTIV-D型柴油引擎采取下列技术以避免前述缺点：
- 可变阀门升程机构（Variable Valve Lift，简称VVL）：虽然马自达尚未公布此VVL装置的具体数据参数，但这种机构配置于排气阀，在吸气冲程中打开排气阀少许，让排气管内的尾气逆流回气缸以提高吸气温度，同时促进压缩时的温度上升，提高着火的稳定性[4]。
- 多孔压力喷射装置：新型多孔燃料喷射装置含多种喷射模式，可精准控制喷射时间与喷出量，提高燃料与空气的混合浓度。该机构在一次燃烧中可做前喷、主喷、后喷各3次，总共9次的喷射；同时配合陶瓷点火塞，可在低压缩比的环境中确保正常启动。
另外，SKYACTIV-D型更装置了双涡轮增压系统，目的并非提升扭矩，反而是为了清洁尾气与降低油耗。这两颗大小不同的涡轮随着不同的引擎运行速度，分别进行增压。如此一来不但确保低速域的高扭力、高速域的高功率输出，同时也减少NOx、CO与颗粒物质的排放。2016年7月14日原厂宣布新增NSFC声频降噪技术（Natural Sound Frequency Control）和NSS减震降噪技术（Natural Sound Smoother）[5]，前者借由精密的多层次燃烧，以不同时序的燃油爆炸频率平衡引擎运行；后者则进一步在活塞插销中置入平衡槌，以抑制导致柴油引擎噪音的震动频率，消弭引擎噪音。
2015年10月29日开幕的第44届东京车展上，原厂公开“RX-VISION”概念车[6]，所搭载的次世代转子引擎“SKYACTIV-R”将结合创驰蓝天技术。虽然并未公开动力细节，但原厂表示以燃油费、排放尾气性能、信赖性等三点为发展重点。
获奖纪录
[编辑]- 2010年：12月3日1.3L SKYACTIV-G型引擎获得2011年第32届日本年度风云车特别奖[7]。
- 2011年：11月18日1.3L SKYACTIV-G型引擎获得2012年第21届RJC年度风云车年度最佳技术奖；12月7日同型引擎获得2012年日本燃烧学会技术奖[8]。
- 2012年：2月22日1.3L SKYACTIV-G型引擎获得由一般财团法人机械振兴协会颁发之第9届新机械振兴奖[9]。
牙箱
[编辑]自动牙箱
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现行的自动牙箱主要有三种型态：传统结构的多档位式、CVT钢带式无级式、双离合器式。SKYACTIV-DRIVE自动变速以传统的多档位式为基础，追求更佳的油耗、更平顺的换档、更直接的驾驶感觉。传统多档位式自动牙箱附有扭力转换器，靠自动牙箱油进行传动，因此起步的感觉相当平顺。但正因为如此，多档位式自动牙箱具有滑差，驾驶时的加减速反应并不直接。
所谓的“滑差”乃是扭力转换器里充满了自动牙箱油，引擎的动力主要经由自动牙箱油从引擎侧液力传达至叶轮（turbine），经由中间的定叶轮（stator）“吹”到牙箱侧液力传达叶轮（pump，又名泵轮），没有实际的机械元件接触，故引擎加减速时很少发生冲击回馈，传动相当平顺；但也由于此因，传动效率不高。一般说来，最佳传动效率顶多只有85％左右，因没有实际的机械接触，扭力转换器引擎输入的转速永远比输出到牙箱来的高，这正是所谓的“滑差”。这种滑差问题存在已久，但自从传统多档位式自动牙箱开发近30年以来，其基本结构没有大幅变更过。所谓的自动牙箱锁定传动，就是把叶轮、定叶轮、泵轮三个部分直接固定，使之一起转动，就没有滑差的问题。
因此，马自达重新设计扭力转换器，锁定并使输入与输出转速一致，直接把滑差降成零，便能降低油耗、提升加减速反应，不过在起步与低速域时并不适合这样做。原因很简单，引擎是不断动作的，可是起步前轮胎是静止的。倘若直接锁定扭力转换器，起步时等于把引擎的输出与车轮直接连在一起，造成起步的冲击很大，汽车会像青蛙一样瞬间跳跃出去。再者低速行驶时锁定扭力转换器，低速档对引擎加减速比较敏感，使得加减速的冲击感（也就是顿挫感）很大，一样不利于行驶的舒适性。为了兼顾行驶舒适性、油耗经济性、更直接的驾驶反应，SKYACTIV-DRIVE自动牙箱在起步与低速时适度释放对扭力转换器的锁定。另外，马自达进一步缩小了扭力转换器中各主要组件之间的空隙，并修改了液力传达叶轮的几何设计，强化了低速的传动效率。等到行车速度加快，或接近预定之速度时，牙箱就立即锁定扭力转换器，消除滑差并提升车子加减速的反应。
SKYACTIV-DRIVE自动牙箱锁定的机构使用湿式多片离合器，关键在于锁定的时机。锁定的时机恰到好处的话，可充分抑制 锁定时的顿挫感，减少锁定用离合器的损耗，提高其耐用性。传统可锁定式扭力转换器由于存在左右滑差，在锁定的瞬间一定会有些顿挫感，所以常发生耐用性不足的问题。马自达重新设计了一组阻尼和减震弹簧，可以进一步抑制80%以上的锁定冲击感，相对来说可靠度也提高。
手动牙箱
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虽然自动牙箱在美国、日本、台湾等地区为主流，但是欧洲、中国等地仍以手动牙箱为主。为了达到适合销售全球市场的目标，马自达改良了手动牙箱的中、高扭力段，使得换档操作感觉更佳、油耗更低、更轻量小型化。
要实现轻盈的换档操作感觉，换档行程与操作力两者间的冲突是个问题。首先SKYACTIV-MT手动牙箱比传统手动牙箱减轻了16%的重量，且因大幅减少机械损耗，油耗表现也跟着降低1%。重量减轻的原因是一档与倒车档共用同一根齿轮轴，第二输出轴的长度比现行的缩短20%。由于一档和倒车档共用齿轮轴，故取消了倒车档齿轮的惰轴，这是一支切入倒车档时才传达动力、平时并没有输出的惰轴。借由前述的改良设计，齿轮传动链的部分就减轻了约3公斤，配合减少其他元件及缩小零组件尺寸，SKYACTIV-MT手动牙箱成功减少了16%的重量。
底盘悬挂
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被该公司称作“SKYACTIV-CHASSIS”的轻量化底盘结构，与现行的底盘相较之下减少14%的重量。悬挂系统采重新设计的前麦花臣、后多连杆结构的配置，以达到中速域敏捷、高速域稳定的状态。四具避震圈簧不但经过变更，转向系统也重新调校。为了增加防震机件之效能，悬挂的相对几何位置调得比较高，借此强化避震效能与上座橡胶之刚性，减少驾驶时的冲击力道。后悬挂连杆位置也向上移，使其运动方向较容易吸收道路回馈的纵向冲击，且降低车尾的抬升动作，帮助提升刹车时的稳定性与减少刹车距离。
其次是让汽车高速行驶时保持温和稳定的转向反应，故调整后悬挂系统之连杆配置。而中低速时为了保持灵敏的转向，采用较高的转向比率。既然中低速域要保持灵敏、高速域要保持稳定，转向手感必须随着车速而改变。马自达增加了前悬挂系统之后倾角与后倾角偏置量，以强化自我调整转向扭力。同时，“SKYACTIV-CHASSIS”技术也加强轻量化与提高刚性。在车身前半部的前悬挂系统下结构部位，加宽了中央部位、缩减下臂附着位置的纵向偏位。在车身后半部一样将横梁结构加宽，然而透过移除法兰（flange）以强化耦合刚性的方式，非但优化此部分的刚性，更降低了14%的重量。
车体结构
[编辑]马自达称为“SKYACTIV-BODY”的车身结构新技术，其特色包含了提升30%的高刚性、减少8%的重量。该技术尽量避免底盘的曲线，由头到尾呈现一体式框架。至于需要弯曲的部分则与横向框架连续焊接，形成密闭区域；如此一来减轻了车重。在车体上半部结构采用双支柱，直接将前、后悬挂的固定点连结底盘框架，建构出四个环状结构，以利车身刚性的提高。
马自达另外使用“复合式负载结构”来改善碰撞安全性，令碰撞冲击力朝数个方向分散（原厂称之为multi-road path）。比方车头遭受撞击时，冲击力将从前车架分别扩散至B柱、车腹与A柱，其中上方的分散路径也会抵消前车架因受撞击而产生的抬升运动。为了达到分散冲击力的目的，马自达将前架改良成十字型，故车身脊线从传统的4条增为12条[10]。
此外在车身钢材部分，“SKYACTIV-BODY”技术使用270至1,500MPa的高张力钢材之比例达60%，比传统的40%还要高；这些轻薄的高刚性金属材料也大幅减轻车重。高张力钢材主要使用在影响车身刚性与安全性的B柱，同时车底的支撑梁也换成更高强度的钢材。另外，该技术在噪音抑制方面，比传统车身结构降低0.6分贝；风阻系数也比传统车身减低6%[11]。
参见
[编辑]参考资料
[编辑]- ^ 此为马自达中国官方网站之正式译名，但台湾仍习惯称“SKYACTIV”，详情请见创驰蓝天技术中国官方网站 （页面存档备份，存于互联网档案馆）。
- ^ 参看【MAZDA】创驰蓝天汽油发动机（SKYACTIV-G）的优点 （页面存档备份，存于互联网档案馆），第七段。
- ^ 请见（日语）【MAZDA】新型デミオのエンジン技术 （页面存档备份，存于互联网档案馆），第三页第一段。
- ^ 参看【节能技术】阀门决定燃效（二）：专门针对燃效降低成本 （页面存档备份，存于互联网档案馆），最后一段。
- ^ （英文）【MAZDA】Mazda Releases Updated Axela （页面存档备份，存于互联网档案馆）。
- ^ （日语）【MAZDA】“Mazda RX-VISION”も详しくご绍介 （页面存档备份，存于互联网档案馆）。
- ^ 请见（日语）2011—2012日本カー・オブ・ザ・イヤー决定 （页面存档备份，存于互联网档案馆）。
- ^ 参看（日语）【MAZDA】“SKYACTIV-G”の燃焼技术が日本燃焼学会“技术赏”を受赏 （页面存档备份，存于互联网档案馆）。
- ^ 参考（日语）新机械振兴赏受赏者 （页面存档备份，存于互联网档案馆）。
- ^ 参考（日语）【MAZDA】マツダ技报：SKYACTIV-ボディ （页面存档备份，存于互联网档案馆），页4。
- ^ 参考（日语）【MAZDA】マツダ技报：SKYACTIV-ボディ （页面存档备份，存于互联网档案馆），页6。