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人人都在关注新马3,压燃发动机到底什么来头?

原标题:人人都在关注新马3,压燃发动机到底什么来头?

去年底马自达就展示了全新的SkyActiv-X 发动机,这款发动机最大的亮点就是HCCI均质压燃技术,而首款搭载SkyActiv-X 发动机的车型全新马自达3已经正式亮相,除了外观内饰给人带来的惊艳感外,世界首款量产压燃汽油发动机才是马自达3最大的亮点。SkyActiv-X 究竟是什么来头?现在我们就来详细了解一下压燃汽油发动机。

SkyActiv-X

一说到压燃大家都可能比较陌生,但它并不是什么新技术,柴油发动机一直都是靠这种模式来点火,所以在柴油车上找不到点火系统。压燃有个前提,那就是压缩比非常高,通过高压缩比使空气放热点燃柴油就是压燃的原理,正因为有高压缩比柴油发动机才非常省油。

汽油发动机想像柴油一样使用高压缩比就会遇到爆震,意思就是不可控制的异常燃烧。一般比较娇贵的汽油发动机,哪怕加一点低标号汽油都会出现爆震,要想用高压缩比压榨汽油是个比较棘手的问题。

马自达SkyActiv-X通过了另一种方法实现了高压缩比和压燃技术,传统的汽油发动机理想空燃比是14.7:1,简而言之就是14.7克空气比1克汽油,考虑到火花塞点火性能,如果混合气体太稀很难燃烧。

马自达摒弃了以往的做法,它将SkyActiv-X发动机的空燃比降到了36.8:1(实验数据),它被马自达称为“超稀薄燃烧”。对于靠火花塞点火的传统汽油发动机来说,这个空燃比是不可能让混合气体燃烧的。

把空燃比降到36.8:1看似简单,但前提是压缩比足够高,而过高的压缩比又会使汽油产生爆震,所以这个问题看似无解。

压燃不等于抛弃火花塞

马自达的做法是将火花塞点火以及压燃点火结合,官方把它称为火花塞控制压燃SPCCI。这么做是因为马自达希望SkyActiv-X兼顾汽油和柴油发动机的优势,如果用一个太高的压缩比,高转速下燃烧是个问题,用相对低的压缩比低负荷下燃烧也是个问题,所以只好用个居中的压缩比,目前的数据是16:1刚好达到柴油发动机的边缘。

在不同工况下,发动机的点火逻辑并不一样,冷车启动采用火花塞点火,中低负荷工况采用火花塞控制压燃点火(SPCCI),高负荷工况采用火花塞点火。

既然叫压燃为什么还有用所谓的火花塞控制点火?这主要还是为了控制爆震和弥补部分工况压燃的不足,估计马自达想法是让空燃比和压缩比的设定刚好处于临界值,既混合气体爆震与自燃的边缘。

带增压器的自吸引擎

前面说到这样的空燃比火花塞是点不燃混合气体的,所以马自达就必须要实现一种非常特别的分层燃烧技术,马自达对进气和点火以及活塞形状全部做了改进。SkyActiv-X 发动机两个非常特别的地方,一个是火花塞布置在进气门侧,所以它的点火线圈设计在进气歧管上方。

另一个特别的地方是发动机侧面,在进气歧管外侧有个靠正时皮带驱动的机器,这个类似增压器的东西外侧还有一个长方形的壳体。

SkyActiv-X与普通汽油发动机相比,汽缸盖上多了一组压力传感器。压燃对喷油和进气要求非常高,所以喷油压力提升到200Bar,虽然没有柴油车动辄2000Bar那么夸张,不过对于汽油引擎来说已经足够,另外马自达在进气系统上装了一个罗茨式增压器,这个增压器并不压缩空气它仅仅是提高进气压力。

有了一个专门提升进气压力的装置,EGR和空气的比例也就更好控制,排放和动力也会相应提升。

进气增压装置是为了让缸内产生足够大的涡流,这个涡流可以让汽油与空气快速混合,而特殊的活塞表面形状可以让更多更浓的混合气体被压缩到火花塞一侧,火花塞点火时周围较浓混合气体燃烧从而促进周围稀薄气体迅速燃烧。

火花塞控制压燃促使均质压缩的高温高压气体迅速燃烧,这种办法不仅提高了活塞压力,而且降低了尾气排放。

油耗和效率

根据早前马自达公布的BSFC数据看,新发动机高效工况非常宽广,当然这张图不太好理解。

马自达也根据美国的油耗法规做过测试,搭载SkyActiv-X 发动机的马自达3自动挡,市区油耗6.3升综合油耗6升。

手动挡的市区油耗7.4升,高速油耗7.1升。考虑到马自达3仍然采用6AT变速箱,这个油耗数据已经相当令人满意。上述的一些数据可能量产后会有变动,比如新发动机的空燃比可能在30:1到36.8:1之间,而压缩比可能是15:1或者16:1。

从结构看马自达SkyActiv-X 与普通发动机并没有很大的差别,但是通过部分硬件和软件控制升级,使得它可以兼顾柴油发动机高效率、高响应以及汽油发动机的高功率和排放。虽然将柴油车压燃技术引入到汽油发动机,但是它仍然保留了节气门和点火系统。

最后

新一代马自达3虽然是第一款搭载SkyActiv-X 发动机的车型,但是上代的SkyActiv-G 仍然会继续服役,也就说新发动机可能是高配专属。关于这台发动机的热效率,我们大胆做个预测,估计会在40%-45%之间。返回搜狐,查看更多

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