01.27 馬自達黑科技發動機裝車上路,50%熱效率碾壓豐田,本田都做不到

馬自達新一代發動機使用均質壓燃技術,實現了百公里3.3L的逆天油耗,還以50%的熱效率碾壓豐田的41.5%。這些大家可能早就聽聞,如今這款發動機已經裝車上路。

馬自達黑科技發動機裝車上路,50%熱效率碾壓豐田,本田都做不到

更正一些越傳越離譜的數據

這款2.0L機械增壓發動機,比上一代機型燃油經濟性提升20-30%,扭矩提升10-20%。市區工況油耗大約是7.8升,高速工況油耗5.9升。“3.3升”這個聳人聽聞的數據確實震撼,但這是誤傳。許多人喜歡馬自達,佩服馬自達可以理解,但不要脫離實際。

雖然是增壓發動機,但是壓縮比達到了非常高的16:1,就算是本田CR-V上的1.5T發動機也“只能”達到10.3:1。之前流傳的18:1的壓縮比沒有實現。更不可能是30:1,這個數字是空氣和燃料的比例,不是氣缸壓縮比。

這臺使用了均質壓燃技術的發動機稱為SkyActiv-X,將搭載在全新一代馬自達3上,這款車將在2019年下旬在美國發布。2020年馬自達將會推出純電動汽車,“馬自達誓死捍衛內燃機,不向電動車低頭”這是誰在煽風點火······2021年基於這臺壓燃汽油機,馬自達將推出混動車型。馬自達還是很務實的。

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“燒汽油的柴油機”這樣理解是錯誤的

從燃燒本質上說,汽油機和柴油機都是擴散燃燒,由某一個點引燃之後火焰擴散。而均質壓燃汽油機是各個地方同時著火。這是兩種完全不同的燃燒模式。而且壓燃汽油機燃燒速度更快,動力更強。

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使用了全新技術的2.0L發動機之後,據試駕媒體反映駕駛感受和目前的馬自達3沒有明顯區別。由於是原型車,而且採用了壓燃技術,所以點火異響在車內能明顯聽到。不過量產之後這可以通過隔音措施解決。

馬自達實現的發動機技術難不難,難在哪?

1983年內燃機學術界在實驗室中觀察到,已經斷電的汽油機在特定情況下還能運轉,發現了汽油機全新的燃燒模式。之後奔馳、通用和現代都試圖將這一技術量產,不過只停留在實驗室樣機階段。36年後,這一技術將由馬自達率先量產,世界僅此一家。

馬自達所實現的均質壓燃技術,它自己稱為Spark Controlled Compression Ignition (SPCCI),火花控制壓縮點火。

難點一:汽油壓燃本質上是不正常的爆震燃燒,普通發動機爆震輕則敲缸,重則衝擊波和震盪波將連桿活塞毀壞。要將均質壓燃利用起來,就要往氣缸內衝入過量的空氣和廢氣,以此降低爆震威力。普通汽油機理論空燃比14.7:1,稀薄燃燒18:1,大眾汽車分層燃燒局部25:1,馬自達要做到36.7:1。極過量的空氣並且混入較多廢氣,但是隻噴一丁點油,這就是省油的原因。

空氣和廢氣量需要精準控制,否則難以穩定工作,會像普通引擎一樣熄火或者爆缸。

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難點二:汽油壓燃不是你想要就有,控制條件和實現條件非常苛刻,工作轉速範圍也非常窄。我們選一個好計算的轉速2400轉/分,每秒就是40轉,四個氣缸每0.0125秒著火一次。在這樣短暫的時間裡,要精確控制缸內成分、溫度、噴油時刻等。最關鍵的,汽油壓燃是間接實現的,如何在瞬息萬變的複雜環境內精確控制著火時刻?

馬自達用的方法是:額外噴一次油(一丁丁點),然後用火花塞點火,這樣形成了一個膨脹壓力波,高壓再迫使之前非常非常稀薄的汽油實現壓燃。通過控制氣門、增壓裝置和廢氣循環,間接實現燃料比例的精確控制。通過控制額外的噴油和點火,間接實現精確的壓燃著火。多個系統的間接控制,實現精確的效果。

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用點燃實現壓燃,所以馬自達這臺發動機能夠實現普通工作模式和壓燃模式的輕鬆轉換。冷啟動和高速巡航,和普通汽油機一樣。中低速工況,按需求使用壓燃。

總結起來,汽油均質壓燃燃燒速度快,動力更強;充入過量空氣和廢氣,用極稀薄的燃料工作,更省油。馬自達SkyActiv-X發動機真正實現了既要省油又要動力強。

雖然內燃機歷史超過百年,但是有些領域還是深淵。實現HCCI發動機量產,其意義不亞於馬自達轉子引擎。


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