不誇張的講,在傳動內燃機發動機的領域裏,馬自達應該是最為執拗的一個汽車企業了。
當所有的汽車企業都朝着低油耗低排放的政策法規,向新能源動力低頭的時候,馬自達總是那個喊出內燃機動力還不過時的企業,並且像一個逆行者一樣,努力的挖掘着每一點內燃機的潛力。
事實上,在對於內燃機動力的性能挖掘上,馬自達也確實因為這種執拗成為了業界的標杆。
比如説在十年前馬自達正式推出了SKYACTIV系列動力,就把阿特金森循環技術大規模的用在了非混合動力的車型上,而最終帶來的結果就是,現在越來越多的汽車企業開始在發動機的熱效率上做文章了。
至於那個執拗的馬自達,又在這一基礎上搞出了自然吸氣的壓燃動力。
在阿特金森循環打開了熱效率的窗户之後,再一次從燃燒的層面上為傳統的內燃機動力技術發展打開了一個新的研究方向。
而在日前,長安馬自達也正式把壓燃發動機引入了國內,推出了全新一代馬自達3昂克賽拉壓燃版和馬自達CX-30壓燃版兩款車型,售價分別為18.99萬元和19.99萬元。
説實話,這兩款壓燃動力的馬自達並不便宜,目標市場並不會太大。但是可以肯定的是,在未來一段時間內,這兩款壓燃動力的國產馬自達車型,又將會為馬自達帶來一大批真愛粉,併成為業界所關注的重點。
因為,馬自達的這套SKYACTIV-X壓燃發動機,技術確實是先進。
一般來説,傳統的四衝程內燃機發動機主要有兩種構型,一種叫奧拓構型,另一種叫迪塞爾構型,簡單點説就是汽油發動機和柴油發動機。
這兩類發動機的主要區別在於,奧拓構型發動機採用燃點更高,閃點更低的燃油作為燃料。
通過將燃油混合氣直接噴入氣缸,在氣缸內以火花塞高壓點火的方式點燃霧化的混合氣,從而實現燃料的可控爆燃,推動活塞運動,將熱能轉化為機械能。
除了可以使用汽油之外,奧拓構型的發動機還可以使用天然氣、煤氣、酒精等等作為燃料,但是點火方式都是一樣的,所以構型也是一樣的。
由於採用了火花塞進行高壓點火,所以奧拓構型的發動機有這樣一個特點,就是發動機的轉速會更高,功率更大。
但同時也是因為奧拓構型的發動機的可燃氣體是通過被動點燃,繼而實現的快速膨脹燃燒,所以也就必然存在着燃燒效率不高,二氧化碳排放量過大的問題。
那些還沒有來得及被點燃的混合氣就必然會隨着四衝程發動機一個工作循環的結束而被排除氣缸,繼而造成了奧拓構型發動機的熱效率不高的問題。
而迪塞爾構型的發動機採用的是燃點更低,而閃點更高的柴油作為燃料。
通過活塞直接壓縮空氣,在到達柴油燃點之後直接向氣缸內噴入霧化柴油,從而實現壓燃的一種混合氣點燃方式,從而推動活塞向下運動,將柴油燃燒所產生的熱能轉化為機械能推動車輛前進。
由於採用了自發性的燃燒,所以迪塞爾構型的發動機特點就在於扭矩更大,且燃油的燃燒效率更高,二氧化碳排放量更低的優勢。
而其劣勢則在於功率不高,轉速不高,進氣效率低和顆粒物氮氧化物排放更差的等等這樣的短板。
可以看到,從某些層面上來看,汽油發動機和柴油發動機的部分特性是截然相反的。比如説,汽油機二氧化碳排放量多而柴油發動機二氧化碳排放量低,汽油發動機功率大扭矩小柴油發動機功率小扭矩大等等。
那麼,是不是可以把二者組合一下呢?
沒錯,內燃機產業還真就那麼幹了。比如説,在最近幾年裏在汽油發動機裏流行起來的缸內直噴技術,就是跟柴油發動機取的經。而渦輪增壓技術也是最先被大規模的運用在柴油發動機上的。
在柴油發動機這邊,高壓共軌噴射技術也同樣是來自於汽油發動機的靈感。可以這樣講,柴油發動機和汽油發動機之間的相互融合,已經是傳統內燃機動力發展的一個必然趨勢。
而馬自達全新的SKYACTIV-X壓燃式發動機,就是進一步的實現了汽油發動機和柴油發動機點火方式相結合的一項新技術——以壓燃的方式為主導,去點燃進入到氣缸內的汽油。
要實現壓燃汽油,就像前面講到的那樣,汽油的特性是燃點高閃點低,所以在壓燃的過程中就必然會出現燃燒工況不可控且存在爆震的隱患。
對此,馬自達的解決方式是採用了一套名為SPCCI火花塞控制壓燃系統的的技術。
顧名思義,這套壓燃系統中依舊有火花塞,但是火花塞在整個燃油燃燒的過程中並不是起到主導作用,也就是説不是像傳統的汽油發動機那樣在壓縮衝程末了和做功衝程的開始階段高頻次的點火。
它只是作為一個引子,通過精確的控制點火實現,先在燃燒室頂部小範圍的點火。
通過小範圍的點火燃燒,在燃燒室頂部形成一個小型的空氣活塞,從而形成由上向下的空氣壓力,與活塞上行所形成的缸內壓力疊加,將再次進入到氣缸內的混合氣壓燃。
也就是説,馬自達的SKYACTIV-X壓燃式發動機是通過火花塞的作用,來把汽油在壓燃過程中的不可控變得可控,從而實現了一種更高程度的稀薄燃燒的能力,在更高的空燃比下實現更好的燃燒效率。
火花塞此時所起到的作用是控制器的作用,在發動機處於完全可壓燃的工況時,可燃氣體會自發壓燃,而在不滿足條件時,火花塞則會起到點火的作用。而在更多的情況下,火花塞的作用是間歇性的點火來控制發動機的缸壓。
馬自達的SKYACTIV-X壓燃式發動機,把以前一直停留在學術和實驗室層面上的汽油發動機均質充氣壓燃技術,從理論搬到了現實。
當然了,在採用了壓燃為主導的技術之後,一些和柴油發動機一樣的共生問題也會隨之而來。比如説,對於燃油的噴射壓力就會比傳統的直噴汽油發動機和柴油發動機更高。
現在的米勒循環汽油發動機的噴油壓力量產級的最高水平可以做到350Bar,但是在SKYACTIV-X壓燃式發動機上,就需要增加到1000Bar。
與此同時,因為稀薄燃燒所導致的氮氧化物排放增加,也使得SKYACTIV-X壓燃式發動機的廢氣再處理需要增加EGR廢氣再循環系統,從而降低氮氧化物的排放,甚至未來增加尿素作為氮氧化物的催化還原反應也有可能。
而在實現了可控的汽油壓燃之後,馬自達SKYACTIV-X壓燃式發動機也就自然而然的把柴油發動機和汽油發動機的動力性優勢全面的結合起來。
在中低轉速的區間,它可以像柴油發動機那樣釋放充分和線性的扭矩,而不是像渦輪增壓汽油發動機那樣突然冒出一個讓人手足無措的大扭矩。
而在高轉速的區間內,它又可以讓動力像汽油機那樣實現更高的動力響應。而反饋到駕駛質感上,就是線性到令人髮指的動態響應。
毫無疑問,SKYACTIV-X壓燃式發動機的出現,是讓馬自達在人馬一體的駕駛質感上進一步優化升級的結果。
作為一項全新的技術,我想在隨後也將會有更多的企業加入到其中。而馬自達嘛,應該又要繼續去鼓搗轉子發動機了。
【來源:老車主説車】
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