全新Mazda 3兩大絕招-SPCCI、Skyactiv-Vehicle Architecture日本MINE試車場初體驗(三)

Skyactive-X加速更飽滿有力
 
為了讓媒體們實際體驗與感受現行Skyactive-G引擎與全新Skyactive-X引擎之間的差異性,也特別安排了現行款Mazda 3與搭載Skyactive-X引擎的原型車(手排與自排),在Mazda的美禰自動車試驗場上進行50km以下以及70km/h速域與大直線加速的試乘體驗,此外,也透過類似麋鹿測試的快速過彎關卡,來讓大家感受全新「Skyactiv-Vehicle Architecture」車體架構下的動態駕馭反應。而原廠也相當用心地在原型車的中控檯上方設置一個平板螢幕,以3個不同顏色的圓形來分別顯示引擎採SI火星塞點火、SPCCI火星塞控制壓燃點火以及CI壓燃點火等3種不同階段的點火方式,讓大家能清楚知道引擎在何種轉速與車速下是採哪種燃燒點火的方式。

這是原型車的內裝樣貌,不過在偽裝貼皮下方則是新世代Mazda 3的造型模樣。
 
在約兩圈的試駕過程中,可以感受到Skyactive-X引擎與現行Skyactive-G相較,其在中低轉速時的油門反應輕快不少,且加速動力輸出更為線性且飽滿有力,同時引擎運轉精緻度也更好,而不需時刻重踩油門來提昇速度。而隨著車速與引擎轉速的提昇,油門下的加速力道也更為充沛明顯,且整個動力輸出高原以及車速的延伸性也更為寬廣,直到轉速超過約5000rpm之後,才會約略感受到加速延伸性的衰退。而在試駕過程中,平板螢幕所顯示的點火方式則是大部分是處在「2」SPCCI火星塞控制壓燃點火的狀態,除非在急加速與高速路段時,才會短暫切換至超稀薄燃燒的「3」CI壓燃點火方式。

為了讓大家清楚知道引擎在何種轉速與速度下會採哪種點火燃燒方式,在測試原型車上皆裝有可顯示SI、SPCCI及CI點火資訊的平板螢幕。

原型車上的引擎室特別以獨特的「引擎膠囊」來包覆,僅留下前方進氣口處,不僅能讓引擎不受周圍氣溫影響,也具隔音之功效。
 
整體來說,Skyactive-X引擎除仍擁有相當線性的動力輸出特性外,可說改善了前中段的加速表現與高速的動力延伸性,且力道也更為飽滿。不過在試駕過程中,當引擎進入稀薄燃燒狀態時,則會聽到些許的爆震聲出現,原廠工程師的解釋為這是火星塞燃燒進入壓燃狀態時在汽缸內所產生的震動,但因為目前引擎仍處測試階段,因此還有許多軟硬體系統需再進行調校,不過也強調表示這種現象會在正式量產之前改善解決,不會再有類似問題發生。

從此圖表就能知道全新Skyactive-X引擎補足了汽油與柴油引擎各自的不足點,而表現更為全方位。
 
更穩定與舒適的行路感
 
在車身動態反應表現上,除了相當有感地體驗到底盤與懸吊對於來自路面的碎震處理能力變得更好之外,強化過的NVH降噪工程也為車艙帶來更出色的靜謐性,當然坐起來十分舒適且服貼的座椅同樣令人讚賞不已。而此次全面革新的Skyactiv-Vehicle Architecture車身架構,在對應麋鹿測試的快速過彎關卡時,相較於現行Mazda 3,不僅轉向更為清晰俐落,在彎道中的動態反應也更加沉穩且側傾更小,儘管後懸吊已由多連桿改為拖曳臂設計,但在一些起伏路段與大角度彎道,車尾並不會有過大的晃動情形發生,完全不會給人浮動、不安定的操駕感受,可以更快的速度攻克彎道,且最重要的是所帶來的舒適且輕鬆自若的駕馭感受是現行車款所無法相比的,很有歐系高級房車的感受。

全新強化與修整過的車身、底盤與懸吊,讓車子開起來不僅更安靜舒適,整個行路質感也更加出色,尤其過彎時的車身穩定性與俐落度提昇相當有感。
 
突破傳統內燃機的創新執著
 
看到這裡,或許大家會直覺認為,在全球大廠皆投向小排量渦輪引擎的研發趨勢下,Mazda卻以現有技術再次鑽研去突破傳統汽油內燃機的技術,這作法似乎有點反其道而行。但姑且不論這方式是對或錯,在實際體驗搭載Skyactive-X引擎與Vehicle Architecture車身架構的新世代Mazda 3原型車之後,其精進改變是相當有感的,新引擎技術提昇了以往汽油引擎在中低轉速的加速動力以及油耗表現,而新架構亦讓人與車更為緊密的結合,而達到所強調的人馬一體駕馭感受,這些都是值得肯定與讚賞的。只不過在新能源的強大衝擊下,Skyactive-X引擎是否能夠符合時勢所趨以及消費者的期待,甚至未來量產後其實際的動力、油耗及耐用度表現為何?這些都是需要持續關注的議題。

與現行Skyactive-G汽油引擎相較,Skyactive-X引擎在中低轉速域的加速動力的確更為輕快帶勁,且後段的再加速力道延伸也更加出色。

在2019年除了有全新的Skyactive-X、Vehicle Architecture及第二代Kodo魂動設計推出之外,包括HEV、EV等新能源車款也將陸續現身。
 

全新Mazda 3兩大絕招-SPCCI、Skyactiv-Vehicle Architecture日本MINE試車場初體驗(一)

這次應台灣馬自達之邀前往日本參加「2018 Mazda Asian Tech Forum」,不僅深刻地認識了Mazda所研發出的次世代引擎新技術「Skyactiv-X」之外,更令人驚喜的是,能在Mazda所屬的美禰自動車試驗場上開到搭載Skyactiv-X引擎的現行款Mazda 3,喔!不對,應該說是全新世代Mazda 3的原型車(Prototype),因為試駕車款儘管是包著現行車款的「皮」,但引擎蓋下則是那顆全新Skyactiv-X引擎,且就連車體結構、底盤懸吊與車艙介面等,皆完全是第四代大改款Mazda 3的設定,這更無疑地告訴大家,Skyactiv-X這新世代引擎技術與Skyactiv-Vehicle Architecture車身結構等科技,將會在新世代Mazda 3的身上正式展開。
 
就在全球各大車廠皆紛紛投入Hybrid油電以及EV純電產品與技術的研發,來因應未來節能減碳的嚴苛法規需求之際,但Mazda似乎對於替代能源動力這塊區域不僅尚未做出明確的表態之外,更將研發方向轉進傳統的內燃機引擎,發表了標榜可以更省油、更安靜且更有力的全新「Skyactiv-X」引擎技術,向大家宣告傳統的燃油引擎技術仍舊是大有可為。
 
Skyactiv-X是中程轉運站
 
而對此令人產生質疑的研發走向,Mazda引擎性能開發部長高松宏志則不諱言地表示,即便EV純電動力車款是未來無可避免的趨勢與市場主流,但在基礎建設、周邊硬體以及配套技術等尚未完備之際,若貿然投入該領域,對於要達到節能減碳的目的是無任何實質上的幫助,況且在電池數量大幅增加的情況下,替代能源車款真的就是「節能減碳」的唯一救贖嗎?Mazda並未如此認為。因此當前所思考的策略重點則是致力在如何提昇現有引擎的效率與環保性,因此研發出Skyactiv-X引擎新技術,在傳統內燃機引擎的技術基礎下,導入全新點火燃燒技術,並透過各項細部精密的調整,來進一步提昇引擎的燃燒效率及降低油耗表現。

而這項引擎節能新技術的推出,就是Mazda該廠在邁入電能領域之前的中程轉運站,不僅於此,在Skyactiv-X次世代引擎技術於2019年正式推出之後,將會繼續根據市場的需求推出Hybrid、Plug-in HEV、EV電動車等節能動力編成,同時也針對現行的Skyactiv-G汽油引擎及Skyactiv-D柴油引擎再進行優化升級,建構出不同面向的動力產品來因應不同消費者的購車需求,這就是Mazda未來長程的技術開發計畫與目標。

全新研發的Skyactiv-X汽油引擎技術與Skyactiv-Vehicle Architecture車體架構,將會首先運用在新世代Mazda 3車型上。此原型車僅有外殼為現行Mazda 3車款。
 
 Skyactiv-X:性能、節能兼具

Skyactiv-X到底是什麼樣的引擎新科技呢?簡單來說就是將汽油引擎的傳統火星塞點火方式與柴油引擎壓縮點火方式的兩種特性相結合,而成為名為SPCCI(Spark Controlled Compression Ignition)之火星塞控制壓燃點火技術的全新燃油引擎科技,使其擁有汽油引擎的高轉速特性,同時又具備柴油引擎的高扭力及效率輸出,並透過達30:1 (空燃比)的稀薄燃燒狀態來達到優異的油耗表現。
 
而據Mazda表示,在汽、柴油兩種引擎優勢特性巧妙的融合之下,Skyactiv-X引擎較現行Skyactiv-G汽油引擎的扭力輸出提昇達10%,且油耗效益表現更是提昇近30%。
 
至於實際應用在車款上的油耗測試數據為何?Mazda則表示目前整個Skyactiv-X引擎技術仍在進行細部調整中,因此並不能提供相關測試數據,不過原廠也不吝嗇地透露Skyactiv-X這具全新2.0L汽油引擎約可釋出190hp、23.4kgm最大馬力及扭力輸出,至於實際表現如何?我們則在MINE試車場上見真章。

這具結合汽油引擎火星塞點火與柴油引擎壓燃點火兩種特性的2.0L Skyactiv-X汽油引擎,擁有約190hp、23.4kgm最大動力輸出。
 
車身架構全面革新
 
除了Skyactiv-X全新引擎技術的展演之外,在這次技術研討會中也同步展示了針對車身架構、底盤、懸吊以及車室隔音與座椅進行全面優化革新的新一代車輛結構技術「Skyactiv-Vehicle Architecture」,來強化車輛本身的操控性能以及提昇乘員與車輛之間的互動性與協調性,來達到所謂「人馬一體」舒適自在的駕乘感受。
 
首先在車身結構部分,乃以現行Skyactive-Body的高剛性車體為基礎進行改良,除在車門及尾門的B、C柱等處採用1800Mpa超高剛性鋼材來強化剛性表現外,也新導入了多方向性環狀結構設計,來連接上下左右骨架,提昇四輪對角的剛性等,讓整體車身剛性提昇達50%以上,使車輛擁有更出色的支撐剛性。不過因為車身剛性的提昇也讓車身震動的傳導更明顯,基於此,原廠工程師則採用了「減震節點」以及「彈性阻尼黏著劑」兩大設計,透過運用在鋼板夾層內的減震樹脂膠塊及吸震材質來降低震動,達到提昇車室靜謐性與乘坐舒適度的目的。

車體灰色部分皆採高剛性鋼材設計,車門B、C柱及尾門等處更採1800Mpa的超高剛性鋼材。

全新的車體結構乃針對前方避震塔區域、車頂及後輪拱處這些位於力量傳遞路徑上的骨架進行強化成為「多方向性環狀結構」。

在鋼板夾層內新增減震樹脂膠塊來降低震動,以提昇車室靜肅性與乘坐舒適性。
 
其次在懸吊方面,Mazda表示為了追求更穩定的車身動態反應,因此將既有的後多連桿懸吊改換成可達到強化結構(束角強化 14%、傾角強化50%)與輕量化目的的拖曳臂結構,並將懸吊的作動軸朝避震器方向緊緊固定,藉以消除行程的方向錯位與延遲,如此一來,傳遞至簧上車體的力道,就可以更容易被掌握與控制。此外,也降低輪胎垂直彈動幅度以及擴大懸吊臂角度,來抑制與降低傳遞至車體的力量;當然該廠引以為傲的GVC車身動態管理系統也同步在進行升級。

雖然後懸吊系統由多連桿換成拖曳臂的結構,但藉由改變鋼板沖壓形狀的設計以及改善接合點錯位的情形,可達到強化結構與輕量化的目的。
 
而在這次革新改良令人最有感的地方就是「座椅」的設計,整個乘坐感受既舒適又服貼,且臀部包覆性與背部支撐性亦十足,大受媒體們的讚賞。而如此好坐的主要關鍵原因在於讓座椅的骨盆位置變位縮小,使其能保持穩固直立的狀態,此外,椅背胸部以上的形狀與硬度也重新設計,讓乘員的脊椎骨能維持S型曲線,再加上座椅底座與車身連結處的強化結合設計,如此讓駕駛者在激烈操駕時,就能有效抑制住人體上半部與頭部的晃動情況,達到穩定且舒適的駕馭狀態。

全新設計的座椅乃根據人的骨盆位置與脊椎骨的S曲線進行調整設計,來達到乘坐的穩定與舒適性。
 
整個來說,這次Mazda在車體結構的革新重點就是要創造出一個可以讓人類的平衡能力發揮到極致的車體結構,因此無論是車架、懸吊、輪胎甚至是座椅等部分,皆是以「人」的特性為出發點進行研發,去打造出最理想且所標榜的「人馬一體」駕馭狀態,而非大多數車廠所強調追求的車輛動態反應。
 
 
 

全新Mazda 3兩大絕招-SPCCI、Skyactiv-Vehicle Architecture日本MINE試車場初體驗(二)

Skyactiv-X的特性與作用原理
Skyactiv-X汽油引擎所創新採用的SPCCI(Spark Controlled Compression Ignition)火星塞控制壓燃點火式技術,乃結合了火星塞點火汽油引擎以及柴油引擎的壓縮點火兩大特點,讓系統能夠根據引擎的負載量去控制點火方式,在低轉速時採壓燃點火,而高轉速時則切換成火星塞點火,讓壓燃點火的區域達到最大化,進而解決HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition)均質填充壓燃點火引擎(擁有稀薄燃燒、高效及省油特性),容易造成的冷啟動困難以及因引擎高溫度使油氣提早燃燒爆炸而產生爆震等問題,讓HCCI均質壓縮點火方式得以在汽油引擎上實現。
 
而SPCCI 技術不僅透過火星塞來控制引擎燃燒,同時也能夠完全控制燃燒過程,尤其Skyactive-X引擎的壓縮比一舉提昇至16:1,因此能夠讓活塞在上死點時形成膨脹火焰球來控制燃燒時機,使引擎的運轉更迅速有力。此外,也藉由一具小型機械增壓系統的加裝來獲取更多進氣,如此引擎在中、低速則能擁有更強勁的扭力輸出,同時在高轉速時因更佳的熱效率,讓整體的加速延展性表現更為出色。
 
不過因為以高壓縮比來產生稀薄的燃燒狀態,勢必造成高溫、高壓的狀況,因此工程師則加入水冷式廢氣再循環技術(EGR),來提昇燃燒效率並控制燃燒室內的溫度,使這具Skyactive-X 2.0L汽油引擎與現行Skyactive-G引擎相比,不僅扭力輸出提昇10~30%,油耗也有達30%的進步表現。

火星塞控制壓燃點火式汽油引擎,雖採壓縮點火式設計,但依舊有火星塞,其功用是用來控制壓燃產生的時機點。
 

全新Mazda 3兩大絕招-SPCCI、Skyactiv-Vehicle Architecture日本MINE試車場初體驗(四)

小而美Mazda廣島博物館
在這次日本「Mazda Asian Tech Forum」的科技論壇行程中,我們也順道參觀了Mazda廣島總社與博物館,其實總社就是「宇品」工廠的所在地,其與山口縣的防府工廠乃為Mazda在日本的兩大製造廠據點,專責生產Mazda現行旗下所有車型。至於Mazda博物館,儘管佔地不大,但麻雀雖小、卻五臟俱全,尤其最令人留連忘返的就是二樓歷史展區,當中展示了Mazda從1920年代至今的經典車款,包括TCS型三輪卡車(1935)、GB型三輪卡車(1950)、T2000(1971)、R360 Coupe(1960)、Cosmo Sports(1967)、Savanna GT(1972)、Savanna RX-7(1978)以及Enfini RX-7(1991)等,是整個博物館最精華的區域,而其中在1967年推出的Cosmo Sports是首部搭載轉子引擎的量產車,是一款採雙門、雙座配置的後驅跑車,所搭載的982c.c. 10A雙轉子引擎可釋出110hp最大馬力,0~400m加速僅16.3秒,是部性能相當強悍的跑車。此外,還陳設有首度拿下Le Mans 24小時大賽冠軍頭銜的Mazda鎮社之寶「787B賽車」,以及在Mazda歷史中佔有重要地位的各款式轉子引擎(10A、12A、13B)等,當然還陳列有在2010年所提出的Skyactive引擎、變速箱車體與底盤等重大技術展品,讓人走一趟就能看到Mazda車廠這近百年歷史的演變與進化。
 
不過要提醒的是,Mazda博物館與其他車廠的博物館有點不同,因為是位於管制森嚴的工廠廠區內,因此若想要參觀博物館,可不是人到了就可買票進去參觀,而是必須先透過網路或電話先行預約參觀時間才能順利進館參觀,否則可會白跑一趟喔。

在1967年推出的首部搭載轉子引擎的量產車Cosmo Sports。

1991年在法國Le Mans 24小時耐力賽獲得桂冠的787B賽車,再次讓Mazda轉子引擎聞名世界。