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活动|2017马自达法兰克福全球技术论坛

在德国法兰克福——马自达欧洲研发中心所在地召开的马自达2017全球技术论坛上,第二代创驰蓝天技术首次对外公布细节,其中最具话题性的莫过于融合压燃点火技术的SKYACTIV-X汽油发动机。

将柴油机上的“压燃点火”应用到汽油发动机,这将是继转子发动机后,又一项革命性发动机技术。畅想一下,20来年后,10后的小朋友拍着自己刚收的N手昂克赛拉向同伴炫耀道:“我这台车可是搭载了SKYACTIV-X发动机!第二代创驰蓝天技术,汽油用压燃?服不服?”这种场景一如现在人们对转子发动机的崇敬之情。

据马自达工程师透露,这辆披着现款昂克赛拉外壳的试装车在座椅、底盘、变速箱等直接关乎驾驶感受的部分都已经接近最终的量产车型,但很遗憾的是,现阶段的发动机调校并未达到量产目标。

从“蓝天”一词不难看出提升车辆燃油经济性是这项技术应用的重要目的,对于汽车排放影响最为直接的发动机,自然也就成了这项技术的研究重点。

第二代创驰蓝天发动机,名称为SKYACTIV-X。

其实早在第一代创驰蓝天技术提出之前,马自达就已经对未来的汽车动力做了长远规划,第二代创驰蓝天发动机从概念提出到接近量产也经历了将近8年的历程。

一、汽油不能用“压燃”?马自达不信这个邪!

简而言之,马自达的第二代创驰蓝天发动机可以将汽油如同柴油发动机一般进行压燃点火,这样的发动机可以融合汽油发动机和柴油发动机的优点,实现环保性与动力性双赢。

从这张图中,我们可以清楚地看到三种发动机的燃烧方式。汽油机一般靠火花塞点燃,柴油机一般靠压燃。马自达期望达到的效果是压燃,并且可被完全控制。至于如何控制后面有讲到。

二、马自达为何如此痴迷压燃点火?

因为压燃点火有好处,两个优点:

1、突破了稀薄燃烧难题,实现油耗水平提升。

2、提高燃烧热效率。

从图来看,压燃点火相比火花塞点火,可燃混合气燃烧要更加“暴力”。在做功行程开始时刻,压燃会让混合气出现多个着火点,在极短时间内让燃烧室各个角落的气体燃烧。

这样“暴力”的燃烧过程可以强力、持久地挤压活塞,提高燃烧效率。同时,压燃可以让空燃比大于14.7的可燃混合气燃烧,这是火花塞点火所不擅长的。

空燃比越大意味着可燃混合气越稀薄,燃料所占比例也就越少,这就是我们常说的“稀薄燃烧”,“稀薄燃烧”可以有效地降低油耗。但当燃料稀薄到一定程度,火花塞已经不能引燃混合气了,压燃这时候就可以发挥作用了,在合适的条件下,压燃可以点燃稀薄于火花塞点火两倍的混合气,实现超级稀薄燃烧。

三、两个关键词——上面提到的“压燃”和下面要讲的“可被完全控制”

在上面介绍压燃优点时提到:在合适的条件下,压燃可以点燃稀薄于火花塞点火两倍的混合气,实现超级稀薄燃烧。“合适的条件”是很重要的前提。

从这张图来看,压燃仅仅能够在蓝色区域实现,显然,仅依靠压燃无法满足发动机在复杂的工况下工作。马自达的做法是将火花塞点火和压燃点火结合,让火花塞点火去间接控制压燃点火过程。

火花塞点火的目的是形成一个火球,其不断扩张会继续压缩燃烧室内的混合气,从而创造出压燃点火所需要的条件。这个过程是受控制的,马自达官方将其称之为“火花塞点火控制压燃点火”。

在SKYACTIV-X发动机顶部,我们可以看到布置有点火线圈。但我们需要转换思想,在这台发动机上,火花塞并不是直接引燃所有混合气,而是引燃部分混合气从而创造压燃条件。

另外,为了达到节油目的,稀薄燃烧不只是喷油量减少这么简单,为了让发动机在中高负荷区域顺利运转,发动机需要吸入大量空气,只依靠自然吸气很难达到目的。

因此马自达给发动机配备了空气供给系统,该设备可以向高度压缩气缸内提供气体,该系统本质上就是一个机械增压器。某种程度上来说,这台发动机已经不是传统意义上的自然吸气发动机了。

在这台发动机正式亮相之前,不少媒体猜测空气供给机可能由电力驱动,但是从实物来看,空气供给机由皮带驱动,动力来源还是发动机本身。在一定程度上,这会影响发动机的动力输出。

另外,SKYACTIV-X发动机的排气歧管做出了改变,由原来的4-2-1布局转变为并列四出。

在燃油供给系统方面,因为发动机要实现超级稀薄燃烧,这对喷油压力提出很高的要求,在这款发动机上,喷油压力达到1000bar,远高于目前发动机200bar左右的喷油压力。

四、动力更强 排放反而更低了

燃油经济性是马自达创驰蓝天技术的第一追求,这个从技术名称也能体现出来。从油耗表现来看,马自达SKYACTIV-X相比现款的发动机能缩减20%的油耗,另外,在较为拥堵的城市路况,马自达SKYACTIV-X发动机可以充分使用超稀薄燃烧,油耗缩减甚至可以达到30%。对比马自达之前的MZR发动机,更是有35%-45%的节油比例。

马自达SKYACTIV-X发动机与老款发动机燃油消耗率对比图。马自达表示下一代搭载2.0L SKYACTIV-X发动机的昂克赛拉百公里油耗将会达到3.3L左右,这样的数据比目前部分混动车型还要低。

SKYACTIV-X发动机在降低油耗的同时还具备不错的动力输出水平,相比马自达现有发动机,其功率和扭矩输出更高。从这张图可以看到在不同汽油标号下,其扭矩输出存在一定差异。

马自达一直致力于研究开发创驰蓝天技术,经过多年的努力,在技术与造型方面的耕耘也算是有了收获。伴随着第二代创驰蓝天技术的推出,马自达势必会扩大这一成果。



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