洛杉磯車展上,馬自達新一代 CX-9 首度發佈。根據馬自達提供的資料,CX-9 將會與我們所熟悉的馬自達 3、6、CX-5 非常不同,尤其是動力方面,這是馬自達 " 創馳藍天 " 第一次嘗試量產化的渦輪增壓汽油發動機。
按照馬自達 " 人馬一體 " 的標準,當駕駛員壓下油門踏板時,馬自達就必須按照駕駛員的期望,提供適當的轉速和動力響應。實際的駕駛感受才是最重要的,所以 " 創馳藍天 " 技術系列發動機,並沒有一味地註重功率輸出數值。日常駕駛的性能表現和燃油經濟性成為追求的目標,馬自達也逐漸明確瞭開發動力系統的理念:嘗試尋找出那個級別車型最恰當的排氣量,以及最簡單的技術路線。基於這一理念,馬自達 " 創馳藍天 " 系列汽油發動機此前一直采用自然吸氣的進氣形式。但是隨著 CX-9 推出的,是一款 SKYACTIV-G 2.5T 渦輪增壓發動機。馬自達是如何決定給 CX-9 配上一款渦輪增壓動力的?或者說,為何最終決定給 " 創馳藍天 " 裝上渦輪增壓器的呢?
馬自達的工程師首先分析瞭 CX-9 的駕駛員,看看他們會如何使用他們的汽車。結果發現用戶們想要輕快的加速,這需要充足的扭矩;同時客戶們也希望新車會有出色的燃油經濟性。馬自達認為,大排量自然吸氣發動機,性能好,但是油耗也高;小排量自然吸氣,油耗低,但是性能不強;渦輪增壓發動機一定程度上緩和瞭性能和油耗之間的矛盾,馬自達斟酌後,認為 2.5T 動力很適合 CX-9 這樣的中型 SUV。但是,馬自達也指出,在真實的環境裡,不少渦輪增壓動力的熱效率並不比更大排量自然吸氣發動機好很多,而渦輪發力的遲滯現象也很令註重駕駛感受的車主感到煩惱。
所以誕生瞭一款 " 創馳藍天 "2.5T 引擎。關於它的來由,馬自達並不避諱談起它與 2.5L 自然吸氣發動機的關系。缸徑都是 89mm,行程都是 100mm,排氣量都是 2488cc;油泵、高壓噴嘴等零部件也是通用的;但改動也不小,2.5T 引擎掛上瞭渦輪,排氣歧管集成在缸蓋裡,帶外置水冷廢氣循環(EGR),除此以外還有許多細節上的改動。" 創馳藍天 " 系列的第一款渦輪增壓汽油發動機,SKYACTIV-G 2.5T 在消除渦輪遲滯、提升熱效率這兩個方面,下瞭不少工夫。
馬自達在渦輪增壓器的排氣閥門動瞭一些手腳,使得渦輪增壓可以隨著引擎的轉速來改變增壓壓力。在較低轉速下(1620rpm 以下),廢氣被引導至一個開口較小的閥門,沖擊增壓器的渦輪葉片,瞬間就能提供高達 1.2 巴(17.4 PSI)的進氣壓力;而達到較高轉速時,二級閥門自動開啟,允許更多的廢氣直接沖擊渦輪葉片。它的工作原理有點類似於,當水龍頭水壓不足時,你用手指壓住管口,水還是能以高速噴射出來。
除瞭低轉速下的增壓壓力,廢氣沖擊渦輪葉片的頻率也影響著渦輪遲滯的程度。SKYACTIV-G 2.5T 動力決定采用 4-3-1 的排氣佈置,中間兩氣缸(2 和 3)排氣匯入到一個單一的接口,相鄰的 1 缸和 4 缸則分別設有一條排氣歧管,最終這三路廢氣匯聚接入增壓器的排氣側。也就是說,曲軸每轉過 180 度,就總有一個排氣脈沖沖擊渦輪葉片。這樣佈置最大程度地利用瞭廢氣脈沖周期產生的能量,同時還能利用排氣脈沖從附近的接口抽吸殘餘廢氣。
一方面,明顯地改善瞭渦輪遲滯;另一方面,提升熱效率也是極重要的工作。渦輪增壓可以肆意地榨取動力,但是也有嚴重的副作用,往氣缸內送入更多空氣、註入更多燃料,產生更劇烈的燃燒,氣缸內的溫度會升得更高;此時為瞭抑制高溫帶來的爆震,ECU 一般會指令噴射更多的燃料,利用不完全燃燒和燃料汽化來帶走過多的熱量,這樣就造成瞭燃料的過量消耗。SKYACTIV-G 2.5T 加入瞭一套水冷廢氣再循環(EGR)系統,由此降低瞭燃燒室的工作溫度,進而可以將壓縮比提高至 10.5:1,榨取更多動力——這是壓縮比最高的量產渦輪增壓汽油發動機之一。
最後的結果是,如果加註 93# 汽油,SKYACTIV-G 2.5T 在 2000 轉就能提供 420 牛米扭矩,在 5000 轉爆發出 250 匹馬力,這是一款特別註重扭矩輸出的渦輪增壓發動機。由於優化瞭空氣動力性能和傳動系統的損耗,新一代 CX-9 隻需要 18 匹馬力便能保持接近 90km/h 在平直的公路上巡航。搭載老款 3.6L V6 福特發動機的老款 CX-9,當駕駛員需要 90 匹馬力在高速公路上提速時,車輛必須從 6 擋降至 4 擋;而新一代 CX-9,憑借 2.5T 發動機提供的豐沛扭矩,同時又新車減掉瞭 90kg 的贅肉,它可以保持在第 6 擋,順暢地提升速度。