說起馬自達這個品牌,“特立獨行”似乎已經成為了它的代名詞。比如說作為全球第一個量産轉子發動機的車企,盡管後來發現轉子發動機缺陷很多,但馬自達這個技術偏執狂卻從未放棄;如今,在全世界車企都跟随潮流研究新能源技術時,汽車界的清流馬自達卻依舊不跟随潮死磕内燃機,倒騰出了一款壓燃的黑科技汽油發動機,對,你沒聽錯,汽油!壓燃!跟柴油機一樣壓燃!近百年都做不出的壓燃汽油機,被馬自達這個技術宅給搞定了。
大家都知道在全球發動機排名中發動機能達到36%的熱功率都都相當厲害了,豐田旗下的阿特金森循環那台2.5L發動機熱功率全球第一,也隻能做到41%,而馬自達的這台壓燃發動機熱功率竟然達到了50%,相當于汽油壓縮比可達到18:1,可以說把内燃機的技術發揮到了極緻,那馬自達到底是怎麼多到講壓燃技術運用到汽油機上的呢?這台發動機又有哪些驚人的黑科技?下面我就來更大家聊聊。
其實壓燃汽油機十年前就有車企研究過
事實上,對于壓燃汽油機,早在十年前就有車企在研究了。比如說通用曾在2007年将一台2.2L Ecotech發動機改造成HCCI發動機。但這台發動機保留了火花塞,不同工況下可在傳統發動機和HCCI(均質壓燃技術)發動機之間進行切換,這算是HCCI量産最早的嘗試。而奔馳也曾在20017年的法蘭克福車展上,也出過一款搭載DiesOtto發動機的F700概念車,該車同樣是采用了壓燃式汽油發動機,但由于成本效益方面的原因最終放棄了。
Tips:壓燃
區别于汽油機靠火花塞點火燃燒,柴油機的“點火”是靠“壓燃”的。即進入氣缸的空氣在被極度壓縮的情況下自己産生高溫高壓,此時再通過噴油器噴入霧化柴油,在高溫高壓下自行燃燒做功。這種工作方式最大的好處就是可以讓發動機擁有更高的壓縮比和空燃比,從而提升燃效。柴油機的燃效遠高于汽油機,根源也在于此。
馬自達的壓燃汽油機有啥獨到之處?馬自達的這台壓燃汽油機也就是第二代創馳藍天X發動機,其實也是第一代創馳藍天的基礎上加入HCCI(均質壓燃技術)的一種,火花塞點火控制壓燃點火(SPCCI)。
就是先點燃部分汽油,利用點燃汽油的大壓力,壓縮剩餘汽油,讓其爆燃。這聽起來很耳熟是不是?其實就是爆燃,傳統的發動機,在溫度過高情況下,就會産生爆燃,繼而敲缸,所以很多汽車都有冷卻液,來冷卻發動機,而技術宅馬自達把這一情況給控制了,确保每次活塞在點火提前角點燃時候,都會産生一次小爆燃,氣缸先爆發一次,讓氣缸壓力增大然後活塞繼續壓縮,在壓縮到極限時候,也就是活塞到頂端時候,恰到好處的再噴一次油,在爆發一次,推動活塞做工。
馬自達壓燃汽油發動機官方技術視頻解析:
看上去就是把汽油機活塞做工分成了兩次噴油,第一次少噴油點火為了增大壓力,然後活塞繼續向上運動,壓縮第一次汽油爆發時候的高溫氣體,壓縮到極限後,也就是活塞到了最高點也就是上沖程的上止點,再噴一次汽油,這樣當噴出汽油遇到高溫,高壓的氣體,立馬有點燃了,推動活塞向下,完成一次做工。
汽油壓燃技術實現的難點在哪?這種技術實現的難點,第一就是材料,也就是汽油發動機,要采用柴油發動機的氣缸,活塞,連杆,才有可能承受住這種高壓工況,第二就是缸内直噴技術,在大壓力下還能噴出汽油,汽油泵和噴油軌要質量很好,還得不容易壞。大概也得要柴油發動機高壓噴軌。第三,在于電腦ECU的控制,一次活塞上升,兩次噴油的時間,應該是和曲軸傳感器上的位置有關,還有就是噴油量,兩次燃燒,第一次汽油少,空氣多,先小小燃燒一次,第二次壓縮到頂點的時候,壓縮空氣中剩下的氧氣已經不多了。噴油還要少,這裡就不得不佩服日本技術的精細,有種米粒雕花的感覺,道理誰都懂,但是做到這種精細,就是無數的日本工程師們,仔仔細細,一點一滴标定的結果了。
相比點燃,壓燃有哪些不可比拟的優勢
相比點燃,壓燃帶來的直接好處就是能夠實現超高的空燃比,可以進行稀薄燃燒,達到一種“既要馬兒跑,還能少喂草”的效果,噴入更少的燃油就能讓發動機運轉起來,比如業内認為汽油機的“黃金空燃比”是14.7:1,而馬自達的這台壓燃發動機的空燃比最高能達到驚人的36.8:1,熱功率達到50%,它将2.0L發動機燃油效率提升了20%-30%。
而且因為還是有火花塞的,所以在一些高轉速區間,這些不适合壓燃的情況下,通過ECU改變噴油和點火的策略,還可以無縫的切換成傳統的點燃模式,保證了汽油機的高轉速特性,也就是說在城市裡低速時就用HCCI模式,跑高速時切換回第一代創馳藍天的火花塞點火模式,就像兩名接力跑隊員,分别負責不同的賽程。這樣以後在城市裡開分分鐘比在高速上開車還省油得多!
寫在最後:
除了馬自達,這段時間老張也有做過日産、本田的獨家技術解析,在充分了解了這些技術之後,老張心裡最大的感受就是:“聞道有先後,術業有專攻”,不得不說用這句話形容日本的車企真的很貼切。前有緊跟潮流研究混動技術豐田THS ii、本田i-MMD,而後有緻力于突破内燃機瓶頸的馬自達HCCI和日産的VC-TURBO,日産這幫工程師的這種對技術鑽研到骨子裡的工匠精神,真的值得我們欽佩學習,希望不久将來,在我們國家也能見到一批對技術有着偏執狂一樣追求的汽車廠商。
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