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马自达的压燃发动机是怎么回事?

发布时间:2023-12-02 11:47:10 文章来源:欧宝官网app客户端下载 阅读次数:1

  不夸张的讲,在传动内燃机发动机的领域里,马自达应该是最为执拗的一个汽车企业了。

  当所有的汽车企业都朝着低油耗低排放的政策法规,向新能源动力低头的时候,马自达总是那个喊出内燃机动力还不过时的企业,并且像一个逆行者一样,努力的挖掘着每一点内燃机的潜力。

  事实上,在对于内燃机动力的性能挖掘上,马自达也确实因为这种执拗成为了业界的标杆。

  比如说在十年前马自达正式推出了SKYACTIV系列动力,就把阿特金森循环技术大规模的用在了非混合动力的车型上,而最终带来的结果就是,现在慢慢的变多的汽车公司开始在发动机的热效率上做文章了。

  在阿特金森循环打开了热效率的窗户之后,再一次从燃烧的层面上为传统的内燃机动力技术发展打开了一个新的研究方向。

  而在日前,长安马自达也正式把压燃发动机引入了国内,推出了新新一代马自达3昂克赛拉压燃版和马自达CX-30压燃版两款车型,售价分别为18.99万元和19.99万元。

  说实话,这两款压燃动力的马自达并不便宜,目标市场并不会太大。但是能肯定的是,在未来一段时间内,这两款压燃动力的国产马自达车型,又将会为马自达带来一大批真爱粉,并成为业界所关注的重点。

  一般来说,传统的四冲程内燃机发动机主要有两种构型,一种叫奥拓构型,另一种叫迪塞尔构型,简单点说就是汽油发动机和柴油发动机。

  这两类发动机的主要不同之处在于,奥拓构型发动机采用燃点更高,闪点更低的燃油作为燃料。

  通过将燃油混合气直接喷入气缸,在气缸内以火花塞高压点火的方式点燃雾化的混合气,以此来实现燃料的可控爆燃,推动活塞运动,将热能转化为机械能。

  除了能够正常的使用汽油之外,奥拓构型的发动机还能够正常的使用天然气、煤气、酒精等等作为燃料,但是点火方式都是一样的,所以构型也是一样的。

  由于采用了火花塞进行高压点火,所以奥拓构型的发动机有这样一个特点,就是发动机的转速会更高,功率更大。

  但同时也是因奥拓构型的发动机的可燃气体是通过被动点燃,继而实现的快速膨胀燃烧,所以也就必然存在着燃烧效率不高,二氧化碳排放量过大的问题。

  那些还没有来得及被点燃的混合气就必然会随着四冲程发动机一个工作循环的结束而被排除气缸,继而造成了奥拓构型发动机的热效率不高的问题。

  通过活塞直接压缩空气,在到达柴油燃点之后直接向气缸内喷入雾化柴油,以此来实现压燃的一种混合气点燃方式,从而推动活塞向下运动,将柴油燃烧所产生的热能转化为机械能推动车辆前进。

  由于采用了自发性的燃烧,所以迪塞尔构型的发动机特点就在于扭矩更大,且燃油的燃烧效率更加高,二氧化碳排放量更低的优势。

  而其劣势则在于功率不高,转速不高,进气效率低和颗粒物氮氧化物排放更差的等等这样的短板。

  可以看到,从某些层面上来看,汽油发动机和柴油发动机的部分特性是截然相反的。比如说,汽油机二氧化碳排放量多而柴油发动机二氧化碳排放量低,汽油发动机功率大扭矩小柴油发动机功率小扭矩大等等。

  没错,内燃机产业还真就那么干了。比如说,在最近几年里在汽油发动机里流行起来的缸内直喷技术,就是跟柴油发动机取的经。而涡轮增压技术也是最先被大规模的运用在柴油发动机上的。

  在柴油发动机这边,高压共轨喷射技术也同样是来自于汽油发动机的灵感。能这样讲,柴油发动机和汽油发动机之间的相互融合,已经是传统内燃机动力发展的一个必然趋势。

  而马自达全新的SKYACTIV-X压燃式发动机,就是进一步的实现了汽油发动机和柴油发动机点火方式相结合的一项新技术——以压燃的方式为主导,去点燃进入到气缸内的汽油。

  要实现压燃汽油,就像前面讲到的那样,汽油的特性是燃点高闪点低,所以在压燃的过程中就必然会出现燃烧工况不可控且存在爆震的隐患。

  对此,马自达的解决方式是采用了一套名为SPCCI火花塞控制压燃系统的的技术。

  顾名思义,这套压燃系统中依旧有火花塞,但是火花塞在整个燃油燃烧的过程中并不是起到主导作用,也就是说不是像传统的汽油发动机那样在压缩冲程末了和做功冲程的开始阶段高频次的点火。

  它只是作为一个引子,通过精确的控制点火实现,先在燃烧室顶部小范围的点火。

  通过小范围的点火燃烧,在燃烧室顶部形成一个小型的空气活塞,从而形成由上向下的空气压力,与活塞上行所形成的缸内压力叠加,将再次进入到气缸内的混合气压燃。

  也就是说,马自达的SKYACTIV-X压燃式发动机是通过火花塞的作用,来把汽油在压燃过程中的不可控变得可控,以此来实现了一种更高程度的稀薄燃烧的能力,在更高的空燃比下实现更好的燃烧效率。

  火花塞此时所起到的作用是控制器的作用,在发动机处于完全可压燃的工况时,可燃气体会自发压燃,而在不满足条件时,火花塞则会起到点火的作用。而在更多的情况下,火花塞的作用是间歇性的点火来控制发动机的缸压。

  马自达的SKYACTIV-X压燃式发动机,把以前一直停留在学术和实验室层面上的汽油发动机均质充气压燃技术,从理论搬到了现实。

  当然了,在采用了压燃为主导的技术之后,一些和柴油发动机一样的共生问题也会随之而来。比如说,对于燃油的喷射压力就会比传统的直喷汽油发动机和柴油发动机更高。

  现在的米勒循环汽油发动机的喷油压力量产级的顶配水平能做到350Bar,但是在SKYACTIV-X压燃式发动机上,就要增加到1000Bar。

  与此同时,因为稀薄燃烧所导致的氮氧化物排放增加,也使得SKYACTIV-X压燃式发动机的废气再处理要增加EGR废气再循环系统,以此来降低氮氧化物的排放,甚至未来增加尿素作为氮氧化物的催化还原反应也有可能。

  而在实现了可控的汽油压燃之后,马自达SKYACTIV-X压燃式发动机也就自然而然的把柴油发动机和汽油发动机的动力性优势全面的结合起来。

  在中低转速的区间,它可以像柴油发动机那样释放充分和线性的扭矩,而不是像涡轮增压汽油发动机那样突然冒出一个让人手足无措的大扭矩。

  而在高转速的区间内,它又可以让动力像汽油机那样实现更高的动力响应。而反馈到驾驶质感上,就是线性到令人发指的动态响应。

  毫无疑问,SKYACTIV-X压燃式发动机的出现,是让马自达在人马一体的驾驶质感上逐步优化升级的结果。

  作为一项全新的技术,我想在随后也将会有更多的企业加入到其中。而马自达嘛,应该又要继续去鼓捣转子发动机了。

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