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马自达为何坚持自吸?

萝卜报告

通常来说,一台车的动力水平是由车辆定位决定的。买菜代步车,动力够用就行了。而对操控有一定追求的运动型车,则少不了在动力上下一番功夫,至少要为驾驶者提供一个能分泌肾上腺素的加速能力。这就好比没人会在蒸馒头时放花椒大料,但炖红烧肉却不得不放一样,前者只负责充饥,后者更多是为了满足味蕾需求。

不过有着“东瀛宝马”称号,十分在乎车辆操控感受的马自达却并不符合上述这套理论。并不澎湃的发动机马力,使它目前在售所有车型的破百成绩都很难跑进8秒大关,而原因就是马自达在国内只提供自然吸气形式的发动机。那么曾经能造出转子+涡轮的马自达,为何现在非得“吊死”在自吸这棵树上呢?

要想搞清楚马自达现在为何如此忠诚于自吸引擎,咱们首先还得看看自然吸气引擎相比涡轮增压引擎所具备的天然优势。

实际上,自然吸气发动机相比涡轮增压来说,最大的优势就是油门响应要更快。其中油门响应指的是,当你踩下油门后,车辆需要多长时间才可以释放发动机的最大动力。而在这一点上,自然吸气发动机具有着得天独厚的优势。

看到这,可能一些小排量涡轮增压车主就会提出质疑了:“我的涡轮车油门响应也很快啊,只需要踩下油门,变速箱一降挡,动力就爆发出来了”。但实际上,自吸引擎相对涡轮引擎的响应快,指的是发动机的扭矩响应时间。那么扭矩响应时间指的是什么呢?

简单来说,扭矩响应时间就是当你踩下地板油后,发动机需要多久可以爆发出当前转速下的最大马力。而在这一点上,自然吸气发动机由于吸入空气是依靠活塞向下运动来实现的,因此从理论上来说,空气从发动机节气门进入到缸体内的时间,就是发动机爆发出最大扭矩的时长。一般情况下,自吸引擎的最大扭矩响应普遍在150毫秒左右。

反观涡轮增压发动机,由于爆发最大扭矩的前提是排气一端的涡轮必须先达到高速旋转,然后才能带动同轴的进气端叶片旋转,增大进气量。而这一套动作下来,根据当前转速的高低,少则0.5秒,多则2秒以上。所以当你踩下地板油后,涡轮增压引擎的扭矩响应时间显然是要更长的。同时对于人类驾驶员来说,0.5秒的动力响应延迟也是绝对能感受出来的。

如此看来,要想弥补涡轮车扭矩响应慢的问题,就必须通过提高转速,增大排气量的方式来减少把涡轮吹满所需的时间。可即使这样,涡轮发动机过长的进气路径以及复杂的加压流程还是让它无法真正媲美自吸引擎。所以涡轮车的油门踏板并不能像自吸车那样跟脚,灵敏。

红:功率 蓝:扭矩

为了减轻涡轮迟滞问题,如今的车企普遍都用上了惯量更小的小尺寸涡轮。虽说这种小惯量涡轮更容易被吹动,在很低的转速下就能提供发动机最大扭矩。但其较小的涡轮口径,在高速时同样也会影响到出气效率。最终导致发动机转速越高,扭矩反而大幅下降的问题(如上图粉色区域)。

这时根据发动机马力=扭矩x发动机转速的公式就可以推算出,转速提高但扭矩下降会很容易让涡轮机在高转速下出现“功率平原”。也就是发动机的马力并不会随着转速的提高而提高,反倒会像上图红底的4700转到5300转区间一样,呈现出马力完全相同的状态。这样一来,涡轮车在实际驾驶中,就不能因为转速的提高而获得更好的动力表现,甚至还会受到风阻的影响,出现转速(车速)越高提速越无力的情况。

丰田GT86马力图

而自然吸气发动机就完全不会有这样的问题了,只要进气歧管,气门弹簧设计合理,发动机的马力就都会随着转速的增长而增长,并且最大功率点也都会在发动机的红线附近。所以相比起涡轮机平直的功率曲线来说,动力输出与发动机转速成正比的自吸引擎显然可以带来更加线性的加速感受。

综合动力响应优势以及动力线性优势后,大家应该就能领悟到马自达的终极优势--人马一体了。无论你何时踩下油门踏板,用何种方式进行提速,这匹马都会几乎零延时,并分毫不差地实现“主人”的指令。你先浅后深地踩踏油门,它就会从弱渐强的去加速。你脚下深一寸,它就会将多一寸的动力给到你。更喜人的是,这种高度的一致性并不仅仅停留在体感层面,而且还能在听感层面达到完美的契合,一寸深一寸音,轻踩悦耳,深踩动人,这种人车合一,人马一体的愉悦感,可不是涡轮之辈能比拟的。

通过上文的介绍可以发现,自然吸气发动机能统治xpj游戏平台发展的前100年绝对是凭实力做到的。可既然自然吸气发动机如此优秀,那各大厂家为何又在进入21世纪后纷纷转投涡轮增压阵营了呢?这时就不得不来介绍一下自然吸气发动机的缺点了。

道奇8.4L V10

如果不是兜里拮据,应该没人会拒绝更好的动力吧?对于自吸发动机而言,提高动力最高效的方法无非就是堆砌排量,或者将发动机设计成高转速取向。但在环保主义的浪潮下, 这两个最有效的方式却被直接判了死刑。而不大的排量和不高的转速,也造成了自吸发动机的低扭十分糟糕,在日常很难带给驾驶者充沛的动力感受。此时反观低扭澎湃,且轻轻松松就可以随意压榨动力的涡轮机,简直就是如今法律法规下最好的燃油机形式啊!

以我们熟悉的日系车型雅阁为例,10代雅阁上的1.5T发动机最大功率194马力,最大扭矩260N·m(1600-5000rpm)。而9代雅阁上的2.4L自吸发动机,最大功率为186马力,最大扭矩为243N·m(6400rpm)。可以说是高下立判了......

如果自吸发动机要想获得与涡轮机差不多的动力,那势必就要增加排量或提高转速,但这样一来油耗也会大幅升高。而现如今,由于涡轮机都采用了带有离合器的泄压阀,因此在低动力请求的情况下,涡轮就可以通过不阻挡发动机废气排出的方式,将油耗维持在与排量相同自吸发动机近似的水平。

可与涡轮发动机同动力水平的大马力发动机就很难做到随机应变了。由于基础排量较大的缘故,即使车辆处于低动力请求状态,但发动机也依旧会吸入更多的空气。此时,为了保证空燃比的正确从而满足排放要求,发动机还得根据吸入的空气量来等比喷射燃油。这就导致大马力自吸发动机即使拥有更高的压缩比,也无法解决日常低负载下的高油耗问题。

得益于较早的扭矩平原,涡轮机便可以在低转速下拥有比同等峰值马力自吸引擎更好的马力输出,所以在日常使用中,涡轮车一般也不会调用到很高的转速。但自吸发动机要想获得与涡轮机相同的加速能力,势必就要使用到更高的发动机转速区间。而更高的发动机转速必定会影响到NVH性能,所以自吸发动机日常加速时的声音也难免会更加“澎湃”。

其实马自达的品牌Slogan(广告语)“Zoom-Zoom”就是它坚持自吸的最好解释。官方对“Zoom-Zoom”的解释是儿童模仿发动机轰鸣的声音。潜在含义是让成年人找回童年自由奔跑,感受“嗖嗖”风声的纯真快乐。

这里特别需要注意的是,“Zoom-Zoom”的核心是快乐,而非单纯的“快”,否则马自达的Slogan早就改成“干他!”了。大家都明白,快乐不快乐只有自己最清楚,快乐也向来不是用来给别人看的,因为快乐是一种很私人感受。而一台车的驾驶感受,虽然如同快乐一般虚无缥缈,但实际上却可以影响到整台车的驾驶体验。甚至当驾驶感受好到一定程度时,是可以让人忘却车辆自身的某些不足之处的。举个直观的例子,比如单纯改装绞牙并不会对车辆的操控性有太大提升,但出色的弯道支撑还是会让你感觉它已经不是一台买菜车了,哪怕轮胎抓地力还是一如既往的糟糕。

这时我们再重新审视自吸发动机的优点就能够发现,更加线性的动力释放,极短的扭矩响应时间以及越踩越有的动力输出特性,都刚好切合马自达对于出色驾驶感受的定义,也就是造出一台能与驾驶员意图同步的车,从而让驾驶的过程,如同驾驶员控制自己四肢一样随心所欲,人马合一。而这也正是马自达一直坚持使用自然吸气引擎的真正原因。毕竟这可是一家说过:“如果这台车不值得驾驶,我们就不会制造它”的厂家!

看到这里,肯定有不少了解马自达的朋友会说:“马自达在海外是有2.5T车型的啊!使用涡轮难道不是对Zoom-Zoom的一种违背吗?”下面我就来简短地介绍一下这台2.5T的来历以及它的不同之处。

作为创驰蓝天中的唯一一款汽油涡轮增压发动机,马自达的2.5T首发于2016年在美国上市的第二代CX-9。而它诞生的目的,其实是为了替换掉马自达曾经在福特集团麾下时,从福特那里拿到,应用在第一代CX-9上的3.7L V6发动机。

当时马自达之所以选择走涡轮路线,主要还是考虑到研发更大排量的自吸发动机会耗费更多的金钱和时间成本。最终马自达才退而求其次,选择了在现有2.5L发动机的基础上,通过加装涡轮来替换掉福特的3.7L V6引擎。不过,偏执的马自达还是希望这台2.5T引擎能够继承大排量自然吸气发动机的特性。因此在打造这台基于2.5L自吸引擎开发而来的2.5T发动机时,马自达为了它立下了三个目标:一,堪比自然吸气发动机的扭矩响应时间;二,拥有大排量自然吸气发动机的出色低扭;三,相对出色的燃油经济性。

为了达成这三个目标,马自达可谓是下了不少功夫。首先马自达与绝大部分厂家一样,使用了一台小惯量涡轮增压器来满足低转速下的扭矩爆发。虽说这样做会影响到这台2.5T发动机的高转动力输出,导致它只有最大250马力,430牛·米的动力。但事实上,相比起曾经的3.7L V6发动机来说也只少了23马力而已。更关键的是,这台2.5T发动机的最大扭矩不仅更高,而且最大扭矩爆发转速相比起老3.7L的4250rpm提前至了2000rpm。保证了这台2.5T发动机如同大排量自吸发动机一般的出色低扭。

2.5T,3.7V6和友商2.0T响应对比

为了让这台2.5T能堪比自然吸气发动机的扭矩响应时间,马自达同样做了一些创新。首先,它并没有像主流涡轮机那样,利用泄压阀直接排掉低动力请求时发动机所产生的废气。因此只要发动机有废气排出,这台2.5T发动机的涡轮叶片就会开始旋转,从而减少一部分涡轮叶片从0起转的时间,降低扭矩响应迟滞。

其次,马自达还设计了一种带有阀门装置的排气歧管(如上图红框)。当车辆处于低转速区间时,阀门关闭,发动机废气则会选择较窄的排气歧管通过。此时,由于管径窄流速高的原理,所以废气的流速会得到有效的提高,可以更快地带动涡轮叶片进行加速。

而在高转速区间,这个排气阀门便会打开,让发动机可以更自在地排出废气,避免因排气不通畅影响到发动机的动力响应。最终这台2.5T发动机不仅拥有了堪比曾经3.7L V6发动机的扭矩响应水平,而且还直接甩开了一众竞争对手的2.0T引擎。

通过简单的了解就可以发现,因为自身缺乏大排量自然吸气发动机产品线的关系,马自达开发这台2.5T发动机其实算是某种程度上的妥协。但同样清晰可见的是,这台发动机依然展现出了马自达对Zoom-Zoom理念的坚持。

现如今,为了更好的平衡研发成本,这台拥有250匹,430牛·米的2.5T发动机也下放到了阿特兹和昂克赛拉身上,并在欧洲和美洲市场销售。其中2.5T昂克赛拉的0-100km/h加速时间更是达到了惊人的5.8秒。虽然这台发动机性能强悍,不过我相信随着未来马自达直列六缸发动机的正式发布,这台没有那么“Zoom-Zoom”的2.5T应该也会随之消失。

高情商:涡轮发动机扭矩响应慢就不用!不值得驾驶的车就不造!马自达真是一家有原则的xpj游戏平台厂商呀!期待即将问世的直列六缸发动机!

低情商:马自达真够一根筋的......

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