馬自達 X多牛?賓士都無法量產,堪稱再一次發明內燃機
汽車已經誕生百年有餘,而作為汽車“心臟”的內燃機其實要比汽車擁有更加悠久的歷史。從蒸汽機時代,到汽油發動機、柴油發動機,發動機技術經歷了一次又一次技術革命,發動機效能也一次次往前躍進。到如今,在發動機技術很難有重大突破,而且排放法規日益嚴苛的背景下,大部分車企轉而去追逐電氣化。
當然,這個世界也並不是人人都會去走捷徑,馬自達就是典型的代表,它也一直是筆者心中最獨特和值得欽佩的一家汽車製造商。面對電動化浪潮,馬自達並沒有盲目跟從,而是堅定內燃機技術的極致探索,這才有了這款革新性的 e-創馳藍天汽油壓燃發動機。而這款發動機究竟厲害在哪,筆者就為您詳細解析。
壓燃技術這麼神,為什麼只有馬自達實現量產?
我們知道柴油發動機與汽油發動機最大的不同就是在點火方式上,汽油機是用火花塞點燃的,而柴油機是壓燃的,使用壓燃技術的發動機能夠實現超稀薄燃燒和勻質燃燒。二者相比較而言,柴油機壓縮比和空燃比更大,熱效率更高,油耗也更低,經濟性和扭矩都優於汽油機。
既然壓燃技術這麼好,為什麼不應用到汽油發動機上呢?事實上,賓士、通用此前也嘗試過將這項技術引入到汽油發動機中,但是由於汽油的燃燒速度很快,燃燒過程不可控,而且採用高壓縮比後極易形成爆震,發動機運轉的穩定性無法得到保證,因此沒法做到量產。
所以壓燃技術的難點在於如何實現超稀薄燃燒,如何控制高壓縮比帶來的爆震,如何實時控制氣缸內的壓力等。而作為“技術狂人”的馬自達向來喜歡做別人都不敢輕易嘗試的技術,而且願意花大功夫去攻堅,此前的轉子發動機如此,如今的壓燃發動機亦然。正是帶著這種罕見 的專研精神,使得e-創馳藍天X汽油壓燃發動機打破了技術的壁壘,用創新性的 SPCCI 火花點火控制壓燃點火技術成為全球首款可量產“採用壓燃點火技術”汽油發動機。
馬自達全球首創的 SPCCI 是什麼?
SPCCI是馬自達獨有的技術,英文全稱為“Spark Controlled Compression Igniton”,意思就是“火花點火控制壓燃點火技術”,透過整合汽油發動機與柴油發動機的技術優勢特點,將火花點火與壓燃點火技術完美結合。
與一般柴油機略有不同的是,這套系統是先透過火花塞點燃部分混合氣,壓縮燃燒室內的混合氣體,使其瞬間達到壓燃點火所需的溫度和壓力,透過控制火花塞的點火時間,擴大壓燃點火的工況範圍,與火花點火順利切換,從而實現行程急速的多點均質燃燒。
採用傳統火花塞點火,缸內混合氣的燃燒是慢慢傳導的,而採用壓燃點火是混合氣體自燃點火,燃燒室內混合氣是在短時間內同時爆發性燃燒,對活塞的推動作用時間長,推動力更大,可節省燃料,實現動力強勁的行駛。打一個簡單的比方,就像放在紙板上的多米諾骨牌,火花塞點火是推倒第一個後,後面是一個接一個倒下,而壓燃點火是抽掉下面的紙板,骨牌會同時倒下,誰造成的動靜更大一目瞭然。
另一項不得不提的技術是“超稀薄燃燒”,馬自達的壓燃技術使得這項技術成為可能。因為一般汽油機,在燃料混合氣過於稀薄的情況下,燃料粒子間距增大,火花點火後的火焰無法傳播,不易引發煅燒。但是,在火花點火後無法燃燒的過於稀薄的混合氣,透過壓燃點火卻能迅速燃燒,這也是這款發動機的空燃比高達36.8:1的原因。
為了達到更高的空燃比,即為了實現稀薄燃燒,需要增加空氣的量,而且空氣和汽油也需要進行更充分的混合。為此,馬自達為這款發動機增加了超高壓燃油噴射系統和高響應性進氣輔助系統,其中超高壓燃油噴射系統甚至實現了世界最高的700氣壓噴射。
基於SPCCI,使得馬自達的這款發動機在動力和燃油經濟性上都有了大幅的提升。其中發動機的低速扭矩和峰值扭矩都有顯著的提高,油耗相比普通汽油機更是改善了10%-20%。筆者有幸也剛剛試駕過搭載這款全新壓燃發動機的次世代昂克賽拉,低速的動力響應確實快了不少,尤其是起步輕點油門就能直觀感受到,稍微踩多一點甚至能聽到輪胎打滑的聲音;而且後段的加速明顯相比之前的2.0L更有力,也更有底氣。
事實上,這款發動機的最大功率已經做到了180Ps,峰值扭矩也達到了230N·m,而且官方公佈的百公里油耗也僅為5.2L。從資料上看,它的動力已經超過了思域身上的那臺1.5T渦輪增壓發動機,而油耗與全新飛度處於同一水平,確實讓人刮目相看。
不只是發動機的改變,X 車型還大有文章
令人激動地是,長安馬自達旗下的全新世代車型,包括昂克賽拉和CX-30已經率先搭載上了這款 e-創馳藍天X汽油壓燃發動機,消費者已經可以率先體驗到這項發動機黑科技帶來的直觀感受。當然,好馬就得配好鞍,有了這麼厲害的發動機,車輛其它地方的升級自然必不可少。
首先,為了匹配更強的發動機,相應零部件的強度自然需要提升。為此,馬自達全新開發了高剛性的傳動系統,包括齒輪、變速器、離合器和扭力轉換器等都進行了加強,如此帶來的好處是,提升了車輛整體的響應性,減少車輛⾼速狀態和發動機頻率變化帶來的震動和加速噪⾳,動⼒傳遞更直接,駕駛者與車輛的融合更深⼊。
另外,開過柴油機的朋友一定對其噪聲深有體會,這是壓燃點火帶來的影響,而馬自達針對發動機的NVH也進行了最佳化。X車型採用了全新的發動機艙構造,採⽤罩板覆蓋,隔斷聲⾳共振及傳遞;為了適應超⾼壓縮⽐帶來的強勁爆發⼒,提⾼了發動機曲軸鋼性和⽓缸模組厚度,降低震動噪⾳;發動機背⾯及下⾯採⽤貼合發動機形狀的聚氨酯材料罩板覆蓋,實現前所未有的靜謐。
從實際的駕駛感受來看,這些針對發動機NVH的最佳化確實起到了非常好的效果。無論是車輛起步,還是高速工況的拉高轉速加速,都不會有那種惱人的噪音和震動,相反你能感受到這是一部運轉精良的機器。
最後:量產的 X 發動機究竟有何意義?
馬自達造壓燃發動機絕不是一拍腦門,其實從這些年的發展路徑來看,它反而是看得最透,和更值得尊敬的一個汽車品牌。從G系列到X系列發動機,馬自達一直在追求極致的內燃機技術探索,透過提高燃燒效率來挖掘內燃機潛力,降低排放,以此來一步步實現環保。因為即便宣稱環保的電動車,其電能也主要來源於化石燃料的燃燒,而且轉化率遠不及內燃機。以G系列發動機為例,全球暢銷已超過幾百萬臺,其熱效率依然領先目前絕大部分汽車品牌。
如果說X代表著未來內燃機的發展方向,G系列發動機則是家用的絕佳選擇。事實上,內燃機仍然有很大的潛能可以挖掘, 目前市面上的汽油發動機熱效率最高也才40%。在大部分車企面對發動機技術瓶頸,選擇“知難而退”轉而投入到電動化上時,只有馬自達作為堅定的內燃機守護者,用“壓燃點火技術”將汽油發動機帶入了一個新的次元,對整個產業進步也有非常積極的意義;如果該技術能夠持續的進化,未來能夠更多的普及,就能真正的降低全球二氧化碳的排放,對整個環境的改善所起到的作用也是巨大的,對環境保護也有實際的戰略價值。