今年5月,馬自達在“Zoom-Zoom可持續發展戰略2030說明會”發布了第二代創馳藍天“SKYACTIV-X”發動機,該發動機熱效率達到驚人的50%,據悉,搭載該發動機的馬自達3百公裡油耗僅3升左右!
新一代馬自達3預計于今年11月開幕的2018洛杉矶車展上進行全球首發,有望在2019年後全球上市。圖為采用了第二代魂動設計語言的馬自達魁(Kai)概念車,新一代馬自達3的外觀從這款概念車上可見一斑。
新技術的亮相,讓馬自達創馳藍天技術之父人見光夫曾經炮轟電動汽車的話語顯得更加擲地有聲——“如果按照現在的發電方式進行計算,(從CO2減排的角度)電動汽車幾乎沒有意義”。當今,先進的火力發電熱效率接近60%,若從整個能源循環結構角度考慮,創馳藍天的碳排放水平已确實經可以媲美很多電動車了。
那麼,這個創造出逆天熱效率的“SKYACTIV-X”發動機究竟是何方神社呢?
馬自達“SKYACTIV-X”發動機
“汽油機學柴油機”
中學物理課本告訴我們,柴油機比汽油機省油,為何?這與柴油機的工作特點關系緊密。
一是柴油機壓縮比大,一般的汽油機壓縮比在10:1左右,而柴油機卻能達到16:1以上,一般的,壓縮比越高,發動機熱效率越高。
二是柴油機混合氣濃度更低,汽油機理想空燃比為14.7:1,而柴油機空燃比高于20:1,有更多的空氣陪着燃料玩,燃燒當然更充分。
所以,馬自達工程師要做的,就是從柴油機那裡找靈感,讓汽油發動機獲得柴油機油耗低的優點,又規避柴油機振動大,高速性差的缺點。
可能有看官會有疑問,那既然柴油機那麼好,能不能直接讓柴油機燒汽油呢?别說,好奇心重的老外們早就做過這種作死的實驗,結果是加了汽油的柴油機依然能湊合着運轉,但汽油與柴油畢竟物理性質不同,最終導緻發動機受到損害。柴油燃點低,也就是對高溫特别敏感,而汽油則是閃點低,火星一撩就着,而對于溫度卻沒有那麼敏感。(柴油的閃點52 °C左右,自燃溫度 256 °C;汽油的閃點-38 °C,自燃溫度210 °C)所以将汽油加到部分型号的柴油機裡确實可以湊合着工作,但汽油的燃燒将變得非常不安分。總之一條,柴油、汽油千萬别加錯。
所以,為了“照顧”好汽油的脾氣,馬自達在其“Skyactiv-X”發動機中,祭出了獨門秘籍SPCCI 。
SPCCI是什麼鬼?
燒腦警告,以下這部分内容如果看官不是對發動機技術特别感興趣,可忽略。
SPCCI全稱是Spark Controlled Compression Ignition(火花塞控制式均質燃燒),在“Skyactiv-X”發動機中,其大緻工作流程為:
進氣沖程,“Skyactiv-X”的機械式進氣壓縮機将大量空氣壓入氣缸中,與此同時,缸内的噴油嘴開啟噴油,在活塞頂與燃燒室構成空間内,氣體産生繞流,燃油和空氣充分混合,形成均質混合氣,該混合氣濃度較低,無法通過火花塞點燃。
壓縮沖程,活塞接近上止點時,噴油嘴再次開啟,在火花塞的周圍形成較濃的混合氣。
做功沖程,火花塞點燃壓縮沖程中形成的較濃混合氣,火焰前鋒面向氣缸底部作用,形成SPCCI獨有的“沖擊活塞”,在高溫高壓力作用下,氣缸内的均質混合氣發生壓燃式燃燒。
而要實現對SPCCI的控制,最困難之處在于實現火花塞點火與“壓燃”的銜接,即準确控制“沖擊活塞”的形成時機。
為此,SKYACTIV-X發動機中增加三個主要部件:缸内壓力傳感器、高壓燃料系統、高響應空氣供應器,根據發動機實時工況對點火和噴油時刻進行閉環控制,實現理想化的“CI”工作狀态(即使吸氣溫度發生劇烈變化,仍然能夠實現在指定位置點火燃燒)。
總而言之,SPCCI就是在汽油壓燃過程中,巧妙的運用了火花塞讓汽油變得服服帖帖。
通過SPCCI,“Skyactiv-X”發動機可謂把柴油機省油的本事學到手了:
它空燃比極高:能達到36.8:1;
壓縮也很高:“Skyactiv-X”發動機通過電動可變氣門正時,讓發動機在米勒/奧托循環之間互切,實現發動機壓縮比變化。在穩定工況下,Skyactiv-X發動機的壓縮比為16: 1;
另外,柴油機壓縮比大導緻了噪聲較大,而馬自達“Skyactiv-X”發動機在大部分情況下壓縮比為16: 1,比一般的柴油機低,引起的噪聲也更小。加上隔音材料的使用,大部分人無法察覺“Skyactiv-X”發動機有什麼不同。
“不成魔,無以活”的馬自達
早在2007年的法蘭克福車展,奔馳和通用就曾展出過采用類似技術的概念車。然而十年過去,這些大腕兒級的先行者面對這其中的技術瓶頸都不了了之,轉而将精力放在更容易成功的新能源車方面。
相比大衆、豐田與通用,年産銷量160萬左右的馬自達在全球任何一個地方都顯得有些小衆,而相對于巨無霸車企的循規守舊,馬自達擁有獨特的“任性”——在廣島廢墟裡絕處逢生,一種不管不顧任性在馬自達身上彰顯的淋漓盡緻。正如令馬自達始終割舍不下的轉子發動機,縱然小衆,但馬自達始終引以為傲。而在全球新能源汽車快速崛起的當下,馬自達或許又将帶着“Skyactiv-X”發動機續寫自己“任性”的傳奇。
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