马自达压燃发动机优缺点(技术疯子马自达)
说起马自达这个品牌,“特立独行”似乎已经成为了它的代名词。比如说作为全球第一个量产转子发动机的车企,尽管后来发现转子发动机缺陷很多,但马自达这个技术偏执狂却从未放弃;如今,在全世界车企都跟随潮流研究新能源技术时,汽车界的清流马自达却依旧不跟随潮死磕内燃机,倒腾出了一款压燃的黑科技汽油发动机,对,你没听错,汽油!压燃!跟柴油机一样压燃!近百年都做不出的压燃汽油机,被马自达这个技术宅给搞定了。
大家都知道在全球发动机排名中发动机能达到36%的热功率都都相当厉害了,丰田旗下的阿特金森循环那台2.5L发动机热功率全球第一,也只能做到41%,而马自达的这台压燃发动机热功率竟然达到了50%,相当于汽油压缩比可达到18:1,可以说把内燃机的技术发挥到了极致,那马自达到底是怎么多到讲压燃技术运用到汽油机上的呢?这台发动机又有哪些惊人的黑科技?下面我就来更大家聊聊。
其实压燃汽油机十年前就有车企研究过
事实上,对于压燃汽油机,早在十年前就有车企在研究了。比如说通用曾在2007年将一台2.2L Ecotech发动机改造成HCCI发动机。但这台发动机保留了火花塞,不同工况下可在传统发动机和HCCI(均质压燃技术)发动机之间进行切换,这算是HCCI量产最早的尝试。而奔驰也曾在20017年的法兰克福车展上,也出过一款搭载DiesOtto发动机的F700概念车,该车同样是采用了压燃式汽油发动机,但由于成本效益方面的原因最终放弃了。
Tips:压燃
区别于汽油机靠火花塞点火燃烧,柴油机的“点火”是靠“压燃”的。即进入气缸的空气在被极度压缩的情况下自己产生高温高压,此时再通过喷油器喷入雾化柴油,在高温高压下自行燃烧做功。这种工作方式最大的好处就是可以让发动机拥有更高的压缩比和空燃比,从而提升燃效。柴油机的燃效远高于汽油机,根源也在于此。
马自达的压燃汽油机有啥独到之处?马自达的这台压燃汽油机也就是第二代创驰蓝天X发动机,其实也是第一代创驰蓝天的基础上加入HCCI(均质压燃技术)的一种,火花塞点火控制压燃点火(SPCCI)。
就是先点燃部分汽油,利用点燃汽油的大压力,压缩剩余汽油,让其爆燃。这听起来很耳熟是不是?其实就是爆燃,传统的发动机,在温度过高情况下,就会产生爆燃,继而敲缸,所以很多汽车都有冷却液,来冷却发动机,而技术宅马自达把这一情况给控制了,确保每次活塞在点火提前角点燃时候,都会产生一次小爆燃,气缸先爆发一次,让气缸压力增大然后活塞继续压缩,在压缩到极限时候,也就是活塞到顶端时候,恰到好处的再喷一次油,在爆发一次,推动活塞做工。
马自达压燃汽油发动机官方技术视频解析:
看上去就是把汽油机活塞做工分成了两次喷油,第一次少喷油点火为了增大压力,然后活塞继续向上运动,压缩第一次汽油爆发时候的高温气体,压缩到极限后,也就是活塞到了最高点也就是上冲程的上止点,再喷一次汽油,这样当喷出汽油遇到高温,高压的气体,立马有点燃了,推动活塞向下,完成一次做工。
汽油压燃技术实现的难点在哪?这种技术实现的难点,第一就是材料,也就是汽油发动机,要采用柴油发动机的气缸,活塞,连杆,才有可能承受住这种高压工况,第二就是缸内直喷技术,在大压力下还能喷出汽油,汽油泵和喷油轨要质量很好,还得不容易坏。大概也得要柴油发动机高压喷轨。第三,在于电脑ECU的控制,一次活塞上升,两次喷油的时间,应该是和曲轴传感器上的位置有关,还有就是喷油量,两次燃烧,第一次汽油少,空气多,先小小燃烧一次,第二次压缩到顶点的时候,压缩空气中剩下的氧气已经不多了。喷油还要少,这里就不得不佩服日本技术的精细,有种米粒雕花的感觉,道理谁都懂,但是做到这种精细,就是无数的日本工程师们,仔仔细细,一点一滴标定的结果了。
相比点燃,压燃有哪些不可比拟的优势
相比点燃,压燃带来的直接好处就是能够实现超高的空燃比,可以进行稀薄燃烧,达到一种“既要马儿跑,还能少喂草”的效果,喷入更少的燃油就能让发动机运转起来,比如业内认为汽油机的“黄金空燃比”是14.7:1,而马自达的这台压燃发动机的空燃比最高能达到惊人的36.8:1,热功率达到50%,它将2.0L发动机燃油效率提升了20%-30%。
而且因为还是有火花塞的,所以在一些高转速区间,这些不适合压燃的情况下,通过ECU改变喷油和点火的策略,还可以无缝的切换成传统的点燃模式,保证了汽油机的高转速特性,也就是说在城市里低速时就用HCCI模式,跑高速时切换回第一代创驰蓝天的火花塞点火模式,就像两名接力跑队员,分别负责不同的赛程。这样以后在城市里开分分钟比在高速上开车还省油得多!
写在最后:
除了马自达,这段时间老张也有做过日产、本田的独家技术解析,在充分了解了这些技术之后,老张心里最大的感受就是:“闻道有先后,术业有专攻”,不得不说用这句话形容日本的车企真的很贴切。前有紧跟潮流研究混动技术丰田THS ii、本田i-MMD,而后有致力于突破内燃机瓶颈的马自达HCCI和日产的VC-TURBO,日产这帮工程师的这种对技术钻研到骨子里的工匠精神,真的值得我们钦佩学习,希望不久将来,在我们国家也能见到一批对技术有着偏执狂一样追求的汽车厂商。
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