马自达黑科技发动机装车上路,50%热效率碾压丰田,本田都做不到

马自达新一代发动机使用均质压燃技术,实现了百公里3.3L的逆天油耗,还以50%的热效率碾压丰田的41.5%。这些大家可能早就听闻,如今这款发动机已经装车上路。

马自达黑科技发动机装车上路,50%热效率碾压丰田,本田都做不到

更正一些越传越离谱的数据

这款2.0L机械增压发动机,比上一代机型燃油经济性提升20-30%,扭矩提升10-20%。市区工况油耗大约是7.8升,高速工况油耗5.9升。“3.3升”这个耸人听闻的数据确实震撼,但这是误传。许多人喜欢马自达,佩服马自达可以理解,但不要脱离实际。

虽然是增压发动机,但是压缩比达到了非常高的16:1,就算是本田CR-V上的1.5T发动机也“只能”达到10.3:1。之前流传的18:1的压缩比没有实现。更不可能是30:1,这个数字是空气和燃料的比例,不是气缸压缩比。

这台使用了均质压燃技术的发动机称为SkyActiv-X,将搭载在全新一代马自达3上,这款车将在2019年下旬在美国发布。2020年马自达将会推出纯电动汽车,“马自达誓死捍卫内燃机,不向电动车低头”这是谁在煽风点火······2021年基于这台压燃汽油机,马自达将推出混动车型。马自达还是很务实的。

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“烧汽油的柴油机”这样理解是错误的

从燃烧本质上说,汽油机和柴油机都是扩散燃烧,由某一个点引燃之后火焰扩散。而均质压燃汽油机是各个地方同时着火。这是两种完全不同的燃烧模式。而且压燃汽油机燃烧速度更快,动力更强。

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使用了全新技术的2.0L发动机之后,据试驾媒体反映驾驶感受和目前的马自达3没有明显区别。由于是原型车,而且采用了压燃技术,所以点火异响在车内能明显听到。不过量产之后这可以通过隔音措施解决。

马自达实现的发动机技术难不难,难在哪?

1983年内燃机学术界在实验室中观察到,已经断电的汽油机在特定情况下还能运转,发现了汽油机全新的燃烧模式。之后奔驰、通用和现代都试图将这一技术量产,不过只停留在实验室样机阶段。36年后,这一技术将由马自达率先量产,世界仅此一家。

马自达所实现的均质压燃技术,它自己称为Spark Controlled Compression Ignition (SPCCI),火花控制压缩点火。

难点一:汽油压燃本质上是不正常的爆震燃烧,普通发动机爆震轻则敲缸,重则冲击波和震荡波将连杆活塞毁坏。要将均质压燃利用起来,就要往气缸内冲入过量的空气和废气,以此降低爆震威力。普通汽油机理论空燃比14.7:1,稀薄燃烧18:1,大众汽车分层燃烧局部25:1,马自达要做到36.7:1。极过量的空气并且混入较多废气,但是只喷一丁点油,这就是省油的原因。

空气和废气量需要精准控制,否则难以稳定工作,会像普通引擎一样熄火或者爆缸。

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难点二:汽油压燃不是你想要就有,控制条件和实现条件非常苛刻,工作转速范围也非常窄。我们选一个好计算的转速2400转/分,每秒就是40转,四个气缸每0.0125秒着火一次。在这样短暂的时间里,要精确控制缸内成分、温度、喷油时刻等。最关键的,汽油压燃是间接实现的,如何在瞬息万变的复杂环境内精确控制着火时刻?

马自达用的方法是:额外喷一次油(一丁丁点),然后用火花塞点火,这样形成了一个膨胀压力波,高压再迫使之前非常非常稀薄的汽油实现压燃。通过控制气门、增压装置和废气循环,间接实现燃料比例的精确控制。通过控制额外的喷油和点火,间接实现精确的压燃着火。多个系统的间接控制,实现精确的效果。

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用点燃实现压燃,所以马自达这台发动机能够实现普通工作模式和压燃模式的轻松转换。冷启动和高速巡航,和普通汽油机一样。中低速工况,按需求使用压燃。

总结起来,汽油均质压燃燃烧速度快,动力更强;充入过量空气和废气,用极稀薄的燃料工作,更省油。马自达SkyActiv-X发动机真正实现了既要省油又要动力强。

虽然内燃机历史超过百年,但是有些领域还是深渊。实现HCCI发动机量产,其意义不亚于马自达转子引擎。


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