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马自达30年:技术创新之魂兮归来

发布时间:2021-07-09 08:52:47 浏览数:


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80年代时的马自达公司规模虽不大,但它在技术创新上的追求精神却享誉全球。在增压技术成为主流技术的今天,马自达很执着的不趋同、不跟风,从他人一致认为都认为不可能提升的传统自然吸气大排量汽油机入手,开辟出了一条全新的技术路径。

辉煌历史——以技术取胜

此次重返广岛参加一汽马自达的“2013年马自达创驰蓝天技术溯源之旅”活动,重温了马自达的企业文化,再次体会到马自达的企业精神,唤起了我年轻时的记忆。说起对马自达公司的认识,要追溯到大约30年前我去日本广岛大学留学时。当时的马自达虽然不是广岛规模最大的企业,但是却是当地最有名气的。马自达的总部、研发、生产都集中在广岛,那时在广岛大学工学部,我所在的广安博之研究室与马自达公司有很多发动机方面的项目合作,毕业的同学中有一半都去了马自达工作,所以当年对马自达有很独特的感觉。

我于1985年首次参观马自达工厂,其极高的生产效率及灵活柔性的生产方式给我留下了很深的印象。当时马自达全面的自动化程度令人震惊,连人工最多的总装车间也做到了物流配送的全自动化。为了能使装配工人不因为重复劳动而产生疲劳,总装流水线上每隔几辆车就更换不同的车型。车到的同时,需在此工位上装配的零部件也同时由输送管配送到位,所到的配件也因车型而异,装配的位置和操作都不同,以实时保持工人的高度警觉性。其生产线的节拍是59秒内装出一部车,已达到了今天工业界的水平。当时日本汽车企业的产品技术水平在世界上并不算高,但是他们的工厂管理、生产控制和质量保证都处于世界前沿。

80年代的日本汽车企业整体水平在世界上处于追赶阶段,而当时马自达的发动机技术却是在世界上以种类最全著称的。单从技术层面上说,在国际上比丰田和日产更有名。当时,马自达是世界上惟一量产了转子发动机的企业,也是至今惟一将转子发动机商业化的公司。80年代马自达成为全球惟一同时生产汽油机、柴油机、转子发动机和米勒循环发动机的汽车制造商。当时的转子发动机安装在马自达最吸引眼球的RX7跑车上。RX7的流线型造型、火红色车身和转子发动机产生的强烈推背感,使其成为日本的法拉利,年轻人心中的梦想跑车。

当年马自达公司的社长是转子发动机的主要开发者是我青春时代的偶像——山本健一先生。那时在日本由技术人员担任企业一把手是前所未有的事情,这充分说明了马自达对技术的高度重视。作为一名汽车技术的研究者,我对这家企业心仪已久。1987年我买的第一辆车就是马自达的Capella(Mazda 6的前身),在日本的6年多时间我先后三次访问了马自达汽车工厂,马自达公司成为当年对我影响最大的企业,也是我对汽车产业了解并产生兴趣的起点。

那个年代虽然马自达的技术创新能力让人惊叹,但是其企业经营管理水平却差强人意,规模也较小。90年代末当我在美国福特工作时,手持200亿美元现金的时任CEO——Jac Nasser在把Aston Martl nl Landrover,Jaguar,vOlvo等豪华品牌一下子收入麾下的时候,把马自达也兼并了。马自达昔日的辉煌已不复存在,转子发动机在RX8之后就停产了,当初给大家留下的以技术取胜的印象开始渐渐消失了。

在我回到中国的这10年,马自达在中国的发展也略显低调。中国马自达主要的客户群体是年轻人,它以流线型很好的运动车型为主,在中高档车领域没有太大发展,也不像80年代一样配备让人惊叹佩服的技术。

创驰蓝天——重塑昔日辉煌

三年前一次机会让我又重新对马自达的技术产生了浓厚的兴趣,那是2010年11月在日本冈山召开的日本内燃机学会上,马自达创驰蓝天发动机的总负责人人见光夫先生作了特别讲演,系统介绍马自达创驰蓝天汽油机、柴油机技术,这让所有在场的学者和专家们耳目一新。在世界上主流车企都在追求增压小型化和混合动力的时候,马自达却选择了进一步开发传统的自然吸气大排量汽油机,在不采用新使能技术(因此成本不增加)的前提下,从节能环保上最大限度地解决了汽油机和柴油机的技术难点,挖掘传统机型的潜力。

人见光夫提出,可以通过提高汽油机压缩比,同时降低柴油机压缩比,最后使汽油机与柴油机压缩比都达到最佳压缩比14:1,这项结论使在场的所有人都非常吃惊。汽油机的压缩比通常在9~11之间,最多达到12。柴油机压缩比通常是18~22,所以柴油机会比汽油机效率高,但是会有很多的排放问题,因此汽油机油耗较差,柴油机排放问题较多。他们通过把汽油机压缩比往上提从而提高效率,把柴油机压缩比往下降来解决排放问题,最后都达到最佳压缩比14:1,竟是这两种传统发动机最大的区别——压缩比的不同变得相同,同时结合一系列马自达独创的技术和设计,奇妙地解决了汽油机和柴油机的一系列节能环保问题,这在当时轰动了全场。

这项新技术诞生后不久就被转化为产品推出,又在2011年底获得“Ward"s全球十佳发动机”大奖,重塑了马自达公司追求技术的品牌形象,让人不禁觉得80年代那个追求创新、主打技术牌的马自达又回来了。

执着的技术追求——马自达吹响品牌复兴的号角

9月底正值秋高气爽时节,我随“马自达创驰蓝天技术溯源之旅”来到久别的广岛。在听取了马自达公司技术高管们详细介绍新B级车Atenza所使用的“创驰蓝天”技术和“魂动”设计的理念后,我们去山口县美祢试车赛道试驾体验Atenza。作为中等坐驾的B级车,Atenza的亮丽造型、时尚内饰和高科技电子配置充分体现了其应有的高档品味和美感,而源自马自达跑轿DNA的运动感和力量感更加凸显出它独特的野性,一扫外界历来对日系车在内外饰造型上不够前卫、中庸保守,落后于世界潮流的印象。其动感十足又不失沉稳,风度翩翩却暗藏杀机,像电影中的007一样,西装革履,风流倜傥,但却机警冷酷,蓄势待发。难怪它能在今年的全球年度车型设计大赛上获得第二,与世界名车捷豹和阿斯顿马丁齐名同登三甲,这也是日系车第一次以造型在世界上取胜。

在美祢的马自达专属高难度赛道上,我们尽情体验了Atenza“人马一体”的乘驾乐趣、优越的操稳性能和充沛的创驰蓝天动力。虽然没有涡轮增压,但是由于采用了高压缩比和较大排量,Atenza在全速范围内动力都很足,尤其是中低速。2.5L版比2.0L版的动力性更好,与涡轮增压没有差别,有一种类似柴油轿车的乘驾感觉。创驰蓝天的AT变速器也做了很大贡献,大范围锁止和准确快速换挡能更高效瞬时传递动力,增强运动感和动力性。

“创驰蓝天”技术最值得称道的还是其优越的燃油经济性。众所周知,发动机油耗高低主要取决于热效率,而压缩比对热效率的影响最为显著。由此可见,提高压缩比是改善油耗立竿见影的好办法。可是汽油发动机一直无法大幅提高压缩比,主要原因是当汽车发动机运行在高负荷工况时,高压缩比带来的压缩终了时的高温高压,易于产生爆震,从而损坏发动机。虽然汽车绝大部分运行在中低负荷区,应该利用高压缩比提高热效率,但为了避免在高负荷时不爆震,不得不降低压缩比,并为此付出高昂的油耗代价。发动机研究者们一直致力于解决这个矛盾的技术方案的探索和研究,可变压缩比是比较直接能想到的,利用特种复杂机构来改变发动机气缸的几何压缩比或利用VVT对进排气量的控制来实现可变有效压缩比都是一些有效的办法,但是也面临成本、可靠性、适用范围和效果等一些问题。

现今,涡轮增压小型化被业界认为是主流的技术路线,虽然涡轮增压使得发动机在高负荷时更容易产生爆震而必须进一步降低压缩比,但是由于采用了小一号排量的发动机,小马拉大车,即便汽车在常用巡航期的中低扭矩需求区,发动机已运行在几何压缩比附近的中高负荷区才能满足动力需求,因此热效率较高。当汽车处于大扭矩需求状态时,涡轮增压器通过适当的增压比控制,提高进气的密度,使大于气缸排量的空气量被压入气缸内,产生更大的扭矩且不爆震,热效率更高。如此巧妙地解决了不同动力需求时的发动机热效率变化问题,同时发动机小型化带来的减重效果和涡轮增压的排气废热利用等更进一步提高了燃油经济性,因此成为了被全球汽车厂家青睐的主流技术路线。

面对这种“众望它归”的局面,马自达的研发团队不相信传统自然吸气发动机已没有回天之力,针对爆震这个顽疾,提出一系列全新的思路和解决方案:第一,效仿进气系统为了利用进气压力波优化充气效率而采用环状长进气歧管,马自达采用异常的环状长排气歧管,优化歧管长度和各缸歧管的相交点位置,以优化排气压力波来提高扫气效率、降低背压和减少各缸间的排气干涉,进而减少缸内的高温残留废气,降低爆震倾向。这项技术对只能使用短排气歧管的涡轮增压机型是无法效仿的。第二,优化多喷孔直喷喷油器的喷雾特性,实现理想雾化效果和混合过程。第三,采用特殊设计的活塞顶部空腔燃烧室,使最易诱发爆震的初期火炎被禁锢在此空腔内而与空腔外部燃烧室的混合气隔开,将火炎发热传给活塞而不是未燃混合气,从爆震产生的机理上抑制爆震。由于这三条秘方,爆震倾向被大大抑制,压缩比被一下子提高到前所未有的14:1,中国版用93号油压缩比也提高到13:1。

虽然压缩比至关重要,世界上各大厂商生产的发动机都存在一些发动机各台之间、同一发动机的各缸之间的压缩比波动,并引发一定的性能波动。为了确保如此提高压缩比的制造精度,这次工厂参观时,我看到马自达在创驰蓝天发动机总装线上安置了一台特殊的机器,实时测量每一台发动机的每缸的压缩比,这样对压缩比的精确控制,肯定能大大提高一致性,使“创驰蓝天”的核心技术能充分发挥出来。马自达的创驰蓝天发动机虽然还需要借助2.0L和2.5L的传统排量来产生B级车所需的最大动力,但是借助高压缩比,燃油经济性已超越了主流的涡轮增压发动机,还避免了涡轮增压器系统的额外成本、潜在的可靠性问题和复杂的控制技术,让传统的自然吸气发动机重新焕发青春。

“创驰蓝天”技术是一系列马自达独创技术的集成。除了上面介绍的高压缩比汽油机之外,还有燃油经济性和直接驱动感堪与DCT媲美的全新设计6速AT变速器。传统的AT自动箱虽然驾驶平顺舒适,但是由于要使用液力变扭器来传递发动机扭矩给变速器,效率较低,比手动箱要耗油15%左右。因此基于手动箱技术、采用双离合器来代替液力变扭器的DCT自动箱被业界看好。

可是马自达既没有跟风DCT,也没有采用日本车企擅长的CVT,还是在传统的AT上下功夫,挖掘潜力。通过最大程度扩大锁止区域,采用最新电液控制技术实现快速高精度执行控制,同时由于创驰蓝天变速器的液力变扭器专用于起步,起步后立即锁止,变扭器变得很小,耗损进一步降低。这些创新使传统AT自动箱达到难以置信的节油效果。“创驰蓝天”动力总成的高压缩比汽油机、全域锁止AT变速器、加上车身和底盘系统的全面瘦身和轻量化,为降低油耗提供了全面的解决方案。通过马自达技术人员的妙手回春,这些被认为可能要淘汰的传统动力总成技术才能再次笑傲江湖,走上世界技术的领奖台。

和30年前一样,马自达不盲目跟随所谓的主流技术路线,以其独特的创新精神,把不被看好的传统技术通过一系列改进克服其缺点,使之与现行主流技术相比完全不逊色,这足以展现出其对技术超乎想像的创新力和执着精神。无论是曾经辉煌的转子发动机还是今天的“创驰蓝天”技术,都体现出了马自达的个性和品格,这一点正是我国汽车行业所严重缺乏的。这次“创驰蓝天”系列车型和相关技术的推出,旨在重新塑造马自达品牌形象,把30年前那个无惧无畏的创新黑马DNA再寻找回来,将为马自达公司实现再次腾飞注入强劲动力。

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