摘要

开发了用于FR运动的SKYACTIV-G1.5汽油发动机，该发动机将安装在新车型上，该车型是年庆祝成立25周年的第四代Roadster。基于实现SKYACTIV-G终极内燃机的理念，以实现跑车传统的人车合一概念，开发了一种轻巧且可伸缩的发动机，可根据驾驶员的意愿达到高转速。本文介绍了该发动机的各种性能和所采用的技术。

1.首先

SKYACTIV-G1.5于年搭载于第3代Axela，是体现马自达品牌信息“可持续”Zoom-Zoom“”的发动机。

搭载于新款Roadster上的SKYACTIV-G1.5基于继承原版Roadster的人车合一理念，以实现极致内燃机为理想，以高水平实现驾驶乐趣和卓越的环保性能。一直致力于发动机开发。

为实现理想而开发的敞篷跑车SKYACTIV-G1.5（图1）采用的技术介绍。

2、发展目标

对全球环境保护的期望逐年增加，即使是安装在跑车上的发动机也是如此。目标是通过安装在Axela上的SKYACTIV-G1.5的高压缩燃烧实现高效率和低排放性能，同时保持适合跑车的发动机扭矩特性，并且可以轻松扩展到高转速范围。

图1新型RoadsterSKYACTIV-G发动机

3.发动机规格

发动机体基于第三代Axela的SKYACTIV-G1.5，在性能手感方面，有拉伸感，轻快响应，内置跑车声，小巧轻便。对FR前中车安装的响应。表1中所示的区域是为以下目的而开发的。

表1主要规格

4.性能感受

4.1成长感的努力

发动机转速限制设置为rpm，比基础发动机高rpm，目的是实现“拉伸感”，使发动机能够舒适地旋转至高转速。往复系统的惯性载荷随着转速的增加而增加。因此，曲轴的刚性很高，平衡率也提高了。高刚性采用钢材，通过优化腹板形状，在不增加轴径的情况下，基础比刚性提高16%。采用全配重结构，优化配重配置，提高平衡率，平稳上升至转/分。配重周围的形状也进行了优化，目的是抑制令人不快的可听区域中的共振频率模式（图2）。

图2优化曲轴

4.2飞轮响应的努力

致力于降低主要运动部件的惯性，以实现适合跑车的轻量提升。以飞轮为中心，采用了新设计的实心飞轮，以便在提升的同时获得换档操作的感觉和离合器操作的直接感觉（图3）。回顾整个动力装置的减振，飞轮惯量降低了17%，质量降低了9%，改善了空载赛车和0.1G代时间的炸毁感觉，是替代品响应值（图四）。此外，活塞和连杆的往复部分在不增加质量的情况下，响应高旋转实现了BIC质量。

图3飞轮对比

图4响应改善

4.3进气/排气系统对扭矩特性的努力

SKYACTIV-G排气系统的特点是控制来自4-2-1排气歧管总成、预消音器和主消音器的反向负压波与排气管重叠周期同步的转数。进气门和排气门。由于安装在新Roadster中的发动机在达到高转速时舒适地旋转非常重要，因此排气歧管组件的长度已针对高转速进行了调整。具体来说，考虑到排气凸轮角度的变化，排气歧管集合部分的流道长度设置为mm，以便可以在0rpm和rpm下进行调整。

通过提高排气歧管调谐点的转速，在中低转速范围内会出现容积效率降低等不利影响。通过使进排气系统超低阻力，恢复了有害影响。对于进气系统，节流段内径扩大，进气道最窄段截面积扩大30%。至于排气系统，随着各部分直径的扩大和FR的安装，采用了直线形状（图5）。因此，与Axela的SKYACTIV-G1.5相比，进气系统通风阻力和排气系统背压降低了25%。

图5排气歧管形状的改进

4.4努力降低泵损和机械阻力

(1)降低泵损技术

低背压排气系统包括气门开度为度的广角排气凸轮和专门用于扩大排气口的头部，在全旋转和全负荷范围内表现出高度平衡。通过将广角排气凸轮和低背压排气系统相结合，抑制了高转速下的排气推动损失，同时还实现了通过爆震改善提高效率的残留气体减少。

(2)机械减阻技术

通过加宽曲轴箱内各气缸之间的油路面积，抑制了高速时的油搅拌阻力。

4.5扭矩特性

通过上述高速旋转、减少损失和进气/排气系统的努力，实现了扭矩特性，使车辆能够在高速范围内舒适地旋转，同时保持足够的中低速扭矩（图）.6).

图6WOT性能

5.努力使其更紧凑、更轻

将其安装在FR跑车上时，还致力于通过降低发动机的重量和整体高度来降低重心。减重方面，将FR的安装位置置于动力装置变形段以降低振动水平，并去除不必要的加强筋以减少壁厚（图7）。在冷却系统管路布置中，出水口置于车辆前方，为了以最短的布置连接水管路，新装了缸体和缸盖，冷却水流方式为U型FF的流型。更改为垂直流型。此外，从开发开始，生产部门和开发部门就同时开展了并行活动，对详细形状进行了检查，并通过以克为单位进行减重，相比之下减重了17公斤。到Axela的SKYACTIV-G1.5发动机。去了。

为了降低发动机的整体高度，油底壳和下缸体的宽度被加宽以降低高度。发动机在转弯时容易偏油，但通过3D优化油底壳形状，保证油位合适，使发动机整体高度降低20mm，降低重心（图8）。

图7优化安装位置

图8降低发动机高度

6.发动机声音

对于跑车来说，产生一种“驾驶感受”来刺激驾驶者的感性很重要。通过实现在低转速范围内给人一种轻盈感觉的发动机声音，在中转速范围内强调力量的跳动感，以及在高转速范围内产生拉伸感，从而产生跑步的感觉。听觉侧。

在低转速范围内，决定通过强调排气声来实现轻盈的感觉。采用等长4-2-1排气歧管，均衡各缸燃烧压力波的干扰，以达到清晰的音质，符合四缸发动机的基本旋转顺序及其谐波分量，偶-编号顺序，明确强调。做了。此外，Hz至Hz的排气声压，这是低速范围内的第4和第6发动机旋转分量，通过主消音器中的管道长度和膨胀室长度的共振得到强调。此外，在主消音器中安装了Hz亥姆霍兹共振器，以抑制车身舱室空间与Hz排气声共振产生的令人不快的低沉声音。结果，由于排气噪音而在低转速范围内实现了轻盈的感觉。

有必要调整将动力装置振动传递到车身的后差速器支架的振动特性，以便在中等转速范围内产生心跳。由于发动机在中间转速范围内的第4和第6次旋转与相邻的半阶分量之间的干扰的节拍效应，振动特性被调整到Hz，以实现脉动的感觉。

高转速范围内的拉伸感是通过使用从旧跑车中采用的感应声音增强器(ISE)的进气声音产生的。图10显示了新Roadster中使用的ISE的示意图。旧款敞篷跑车将声音释放到整流罩上部，而新敞篷跑车采用了穿透仪表板，将声音直接释放到机舱内的布局。这使得可以响应于驾驶员的加速器操作在Hz至Hz的频率范围内更直接地产生进气声。

图9是利用排气声、动力装置振动传递声、进气声实现的全新Roadster和Axela1.5L发动机的全开加速车内声音图。相比乘用车典型的Axela声音，它实现了适合跑车的从低转速到高转速的“驾驶感受”。

图9室内声压图

图10新款RoadsterISE布局

7.结论

为了开发适合第4代新敞篷跑车的发动机，几乎所有的部件，如主运动系统、气缸盖、气缸体、进/排气系统、冷却系统都是基于Axela的SKYACTIV-G1.5新安装的。

通过利用明确固定和可变要素的通用架构概念，提高了开发周期和投资效率，并开发了一种可以安装在负担得起的跑车上的追求理想的专用发动机。