马自达2.5T发动机为何只有227马力?

2020-07-14 18:50:53 128点赞 144收藏 340评论

7月8日,马自达在墨西哥发布了搭载Skyactiv-G2.5T发动机的马自达3车型。

2.5T 四驱马自达3售价2.5T 四驱马自达3售价

主要参数主要参数

车门内饰板车门内饰板

中控台内饰中控台内饰

根据官方PPT,这台2.5L涡轮增压发动机的最大功率227马力,低配售价48.99万墨西哥比索,我查询了一下,兑换人民币是15.27万……这是不含税的销售价格吧?也太便宜了。

马自达2.5T发动机为何只有227马力?

很多朋友会对马自达这台2.5T发动机的参数产生疑问,为何在2.0T最大功率纷纷突破250马力的情况下,马自达2.5T发动机最大功率只有227马力?是不是马自达不擅长造涡轮增压发动机?

做为一名马自达自来水,今天我就专门给大家讲一讲这台2.5T发动机,但在讲这台发动机之前,我先讲个题外话。

20年前,玩《暗黑破坏神2》的时候,论坛上流行着很多大神的“技术类”分析,人物角色有太多的属性,想build一个强大的角色,必须在伤害、血量、魔法值、IAS、命中、防御、抗性、FCR、FHR、FBR、移动速度等十几种属性中取得一种平衡,硬堆单一属性并不能取得好的结果。比如把攻速堆到7帧/箭的亚马逊,比8帧/箭的角色在血量、抗性和伤害上都要逊色不少,虽然会让人有“喔”得惊叹,但实战PK并不强大。属性复杂,需要思考,是暗黑2的一个引人入胜的点。

但是,随着网络游戏的崛起,面向的玩家受众越来越广,这种复杂系统的受众就比较窄,取而代之的是更容易被大量非核心玩家接受的系统。比如《传奇》、《奇迹》,其简化的角色培养系统是获得大量受众的基础;到了近几年的手游,更是把系统简化成两个字——“战力”,孰强孰弱,比一比战力就清楚了;电脑配置好不好,鲁大师跑个分看一看。

战力决定一切战力决定一切

战力决定一切战力决定一切

我说了这些废话,只是想表明:“对于许多人来说,只能接受最直观的数字对比。”所以,键盘评车时,一般就是比参数:最大功率、最大扭矩、零百加速时间。但我要讲得比较多,如果您认为没意思,到这就可以关闭页面了,想了解更多的朋友,可以继续向下看。

1 Skyactiv-G 2.5T发动机的开发背景

马自达开发这台2.5T发动机是为了匹配全新一代CX-9。上一代CX-9装配的3.7L V6发动机已经落后,而用最新的创驰蓝天2.5L发动机驱动2吨多重的CX-9又面临动力不足的情况。做为一家小体量的汽车公司,马自达无力继续开发6缸或更大排量的创驰蓝天机型,投入最低的办法就是在2.5L创驰蓝天发动机的基础上增加涡轮。

涡轮增压发动机面临两个问题:一是动力响应慢;二是在中高负载工况下油耗及排放都比较差。如果把马自达这家公司比喻成一名固执的技术宅,那这个技术宅就想尽量优化这两个问题。因为动力响应、燃油经济性和环保排放一直是马自达发动机开发的目标。

2 什么是“动力响应”

大家都知道“最大功率”,但许多人不知道“动力响应”。动力响应的本质是扭矩响应速度,意思是驾驶员发出动力请求后,发动机在多少毫秒后可以达到预期扭矩。

常用的测试方法:发动机以10%节气门开度平稳运行,突然把节气门开到100%,测量发动机多少毫秒后达到外特性曲线(也就是输出某一转速下的最大扭矩)。

我知道用理论来解释,大家是不喜欢看的。那我就依然用游戏来举例子:

相信大部分人都玩过《DOTA》,通过玩DOTA,大家也了解到“攻击前摇”这个概念。“攻击前摇”是地图编辑器里的概念,指模型做出攻击动作,到动作结束、攻击生效的这段时间。大家也都明白,攻击前摇短的角色无论是补刀还是Hit&Run都非常顺手,比如电魂;而像小黑、骷髅射手这种攻击前摇比较长、发射物飞行速度慢的角色就不那么顺手,操控感没这么好。虽然只是零点几秒的差距,但你一定能体会到差异。

扭矩响应时间就是这样,扭矩响应快,你一踩油门,发动机就把动力给到位;扭矩响应慢,你猛踩一下油门,会感觉到一阵短时间的空虚,然后突然而来的动力又把你推出去。

马自达坚持自然吸气发动机,不仅仅是因为自然吸气发动机的热效率可以做得更高,另一个原因就是自然吸气发动机动力响应快。自然吸气就像《黑暗之魂3》的轻攻击,伤害低,但是出招、收招都快;涡轮增压就是重攻击,伤害高,但是出招、收招慢,用起来没那么顺手。

3 Skyactiv-G 2.5T发动机有什么特点

3.1 动力响应快

为了提高动力响应,马自达为这台发动机开发了动态压力涡轮技术(Dynamic Pressure Turbo),使用了缸盖集成排气管。很抱歉,本人虽然是热动专业,但是从事火力发电工作,对于这个动态压力涡轮技术,我也没法讲得清楚,这里就不妄言了。只说一下,这个技术比单涡轮双涡管方案更加有效地降低涡轮迟滞。下图是马自达官方展示文件中对2.5T发动机动力响应的描述:2.5T的动力响应是非常接近3.7L自吸发动机的。

3.7L V6不知道是马自达的老款3.7v6还是英菲尼迪那台3.7L V6不知道是马自达的老款3.7v6还是英菲尼迪那台

3.2 中高负载油耗可以接受

马自达这台2.5T发动机的压缩比是10.5:1,这个数值在自吸发动机中很普通。但涡轮增压发动机在中高负载工况下,燃烧更加剧烈,更容易爆震,10.5:1是一个非常难达到的数值。对比之下,Turbo 2.0T可变压缩比发动机在低负载是13:1的压缩比,高负载是8:1。为了控制高负载爆震倾向,马自达在活塞形式、废气再循环系统上又应用了新的设计。

高压缩比是实现高燃油经济性的一个重要因素,但中高负载的过浓喷射策略才是导致涡轮增压发动机中高负载油耗难看的核心原因。

最佳空燃比:正好把所有汽油全部燃烧干净的空气/汽油质量比。也就是大家熟知的14.7比1。在热力学上,引入一个概念叫“过量空气系数”,顾名思义,如果空气/汽油质量比正好为14.7:1,那过量空气系数就为1.0,称为Lambda(λ)=1.0;

如果空气比汽油多,则λ大于1,充足的氧气会让汽油更加容易完全燃烧。但额外泵入的空气一会消耗功,二会在排气时带走更多的热量,三会导致汽油难以点燃。

如果空气比汽油少,则λ小于1,氧气不足,汽油无法完全燃烧。我们需要尽量避免这种工况,但很多时候不得不进入这种工况。

为什么涡轮增压发动机在中高负载时λ会小于1,且输出越大,λ越小,燃油经济性越差?主要原因是保护三元催化器。三元催化器的耐受温度上限一般也就到900℃,而涡轮增压发动机在中高负载时的排气温度会超过这个限值,如果不加控制,则会烧坏三元催化器。车厂的策略是额外的多喷油,然一部分未燃烧的雾化汽油进入排气管道,在管道内蒸发吸热,降低排气温度。

大家可以看看下面两种图,这是美国EPA测试的本田L15B7和丰田A25A发动机在不同负荷下的Lambda数值。这两台发动机在国内也很常见,本田L15B7 1.5T发动机在普通的油耗测试中一直是第一,丰田A25A就是目前丰田TNGA架构车型的2.5L发动机。

本田 1.5T高负载Lambda已经降到了0.7本田 1.5T高负载Lambda已经降到了0.7

丰田A25A高负载依然有0.9的过量空气系数丰田A25A高负载依然有0.9的过量空气系数

4 结论

有舍有得,马自达没有一味提高进气压力来堆最大马力,但是在动力响应、全工况燃油经济性和环保排放上面取得了突破。

以我个人来说,我喜欢地板油响应快且油耗可以接受的车型,因为地板油才能让我更快地到达目的地。


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