捍衞內燃機尊嚴?壓燃馬自達3終於來了

最近,馬自達3昂克賽拉新車型出現在工信部的申報名單中,在沉寂一年之後,馬自達終於引進了眾所期待的SKYACTIV-X 2.0L汽油壓燃發動機,並搭載到這一代的馬自達3上,最大功率為136kW(180Ps),峯值扭矩224N·m,相比現款車型動力提升明顯。

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得益於新發動機極高的熱效率,在動力性能提升的同時,在油耗方面也有着更好的表現,新車的申報綜合油耗僅為5.2L/100km,同時能夠輕鬆滿足國六排放標準。該發動機前期採用整機進口的方式引入,由日本馬自達汽車株式會社廣島工廠生產,因此搭載該款引擎的車型在售價上會更高。

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事實上,在日本本土搭載SKYACTIV-X引擎的車型售價比其他動力單元的同款車型要高出80萬日元(約5萬人民幣),眾多媒體評測中雖然對壓燃引擎出色的動力性以及行駛品質讚不絕口,但對價格頗有微詞。馬自達官方曾承諾,隨着SKYACTIV-X引擎的大量鋪貨,零配件供應體系的成熟,其成本在日後會有一定下行空間,由此看來,壓燃引擎的命運就要看前期車型銷量的多寡了。

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這次國內申報的新車在外觀方面與現售馬自達3並無較大區別,僅在排氣管佈局方面有不同設計,部分配置或有變動。因此,引擎變化就成為新車的重點關注部位。那麼就跟隨車叔一起去探究一下SKYACTIV-X壓燃式汽油引擎到底有什麼過人之處吧!

什麼是壓燃技術?

柴油機與汽油機都屬於熱機中的內燃機,與蒸汽機等外燃機不同,內燃機能夠將燃料燃燒的化學能直接轉化為動能,減少了能量傳遞的環節,因此擁有更高的熱效率。

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但是由於汽油與柴油這兩種燃料的燃點以及燃燒特性不同,汽油機與柴油機的點火方式也有很大不同。柴油的燃點比汽油要低將近一倍,因此它比汽油機更加易燃,同時又由於柴油的霧化性比汽油低,導致其不容易被小範圍的火花點燃,因此柴油機就取消了火花塞,依靠活塞上行帶來的高温高壓使混合氣自行燃燒,因此柴油機也稱作壓燃式內燃機。汽油機由於燃點較高,混合氣即使在高温高壓環境下也無法做到完全燃燒,因此需要火花塞對混合氣進行點燃,故稱為點燃式內燃機。

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從內燃機發火方式來看,柴油機為了達到壓燃發火的目的,就需要設計更高的壓縮比,讓難以霧化的柴油混合氣在極高温高壓的狀態中自生髮火。也正因如此,柴油機擁有更高的熱效率,同樣運行工況下燃油經濟性更好。馬自達正是看中了柴油機的這個特性,將混合氣自身發火的設計理念運用到汽油機上,實現了汽油壓燃式內燃機的設計。這種點火方式能夠減少參與燃燒的燃料,達到節省燃油的目的,同時由於超高的壓縮比,混合氣燃燒更加充分,從而降低有害氣體排放。另外相對於難以霧化的柴油來説,汽油的霧化更充分,因此廢氣中的顆粒物排放遠比柴油機少。

如何在汽油機上

實現壓燃點火的?

壓燃的點火方式簡稱為HCCI,但是馬自達官方對SKYACTIV-X的點火方式命名為SPCCI,從這一點就可以看出,這台所謂的壓燃式汽油機其實與柴油機的發火方式有很大的不同。

通過結構剖析,也證實了這一點。對此,車叔用三句話總結:

SKYACTIV-X引擎的缸蓋上依然有火花塞。

SKYACTIV-X引擎依然需要靠火花塞起到發火的作用。

SKYACTIV-X引擎只在低負荷工況下切換到輔助壓燃模式。

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先來説一下SPCCI工作原理:SPCCI是通過在壓縮行程的過程中,先使用火花點燃一部分混合氣,這部分混合氣爆炸並膨脹,為缸內創造接下來壓縮自燃所需的壓力温度,當活塞繼續向上運行,直到到上止點時,缸內其餘的混合氣通過壓縮被點燃。

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所以雖然有火花塞的介入,但是火花塞點火僅僅作為為壓燃創造條件的輔助手段,SKYACTIV-X引擎最終在SPCCI點火模式下,部分的混合氣是通過多點面積發火點燃,同時還保持着速率較高的整體放熱水平。SKYACTIV-X在部分時候使用到的是SPCCI點燃,部分工況區域可完全實現HCCI。

為實現SPCCI點火方式

馬自達做了什麼?

為實現SPCCI,馬自達更新了引擎上一些硬件,包括新型活塞頭設計和超高壓燃油噴射系統,以幫助油氣快速混合以及旋渦形狀的形成,同時採用高響應性空氣供給裝置,可以在任何工況下引入大量空氣,配合 汽缸壓力傳感器等來精確控制發動機,值得一提的是SKYACTIV-X還搭載了24V輕混系統,用於發動機自動啓停。

另外,由於SPCCI點火方式需要讓被先期燃燒的膨脹氣體為之後的混合氣創造高温高壓的壓燃環境,這就對火花塞點火控制提出了更高的要求,以防止過早壓縮點火的可能性(與傳統汽油機爆燃情況類似),馬自達為SKYACTIV-X引入了分段燃油噴射、超高壓燃油噴射系統和缸內壓力傳感器。

車叔點評

壓燃式汽油機在熱效率以及排放控制方面有着非常大的優勢,不僅提升了動力,也讓SKYACTIV-X引擎能夠達到混動系統的綜合能耗。但是目前較高的成本還是給其在國內的推廣帶來一定難度,但車叔相信,只要這套動力系統足夠出色,還是會有不少消費者為其買單的。

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