囿于全球愈来愈严格的排放法规,诸多汽车厂家纷纷转投新能源汽车的研发之中。哪怕燃油发动机还没有完全掉入深渊,可在这种一步慢、步步慢的时代,车企都爆发出了200%的热情投入到了新能源领域。但就是在这样的时代,马自达这家企业却一反常态的选择了“敢为天下后”,在别家一代代推出新能源车型时,马自达还在执着的研究着燃油发动机。
近日,搭载第二代创驰蓝天发动机的车型,也在日本亮相并开始了试驾。那么这款号称可以在环保上比肩纯电动车、油耗上吊打所有汽油车的SKYACTIV-X发动机,到底在何处与众不同?
汽油机与燃油机的混合体
虽然在众多影视中,貌似总是汽油更容易被点燃,但是实际来说,柴油的燃点其实要比汽油低200℃。因此哪怕强行在柴油发动机中添加汽油,也是无法压燃的。但是这也不代表汽油无法被压燃,当汽油因为气缸中的高温高压而在火花塞点火之前点燃,就形成了最常见的爆燃(爆震)。
这次马自达就成功地将汽油机采用了压燃模式,将汽油机和柴油机结合在一起,打造出一款即拥有两者优点,却没有两者缺点的发动机。那么SKYACTIV-X发动机,究竟采用了什么原理呢?
1、稀薄燃烧
经过计算,想在正常情况下完全燃烧1L汽油,需要14.7L的空气,这就是现在大多发动机的空燃比(空气和燃料的比值)在不断接近14.7:1的原因,想达到完美燃烧。而稀薄燃烧一般指的是,空燃比在25:1以上的情况,这种燃烧的最大特点就是燃烧效率更高,同时也更经济、更环保。
但是空燃比过高的一个劣势,就是正常的火花塞点燃燃气后的燃烧效率已经不足了,甚至火花塞无法点燃燃气。于是这次SKYACTIV-X发动机采用了压燃技术,来弥补火花塞在稀薄燃烧中的不足。据了解,马自达SKYACTIV-X发动机的空燃比达到了36.8:1。
不过稀薄燃烧原理术的一大难题,就是如何解决在过高空燃比的情况下,汽油的稳定性。因为在目前的汽油发动机中,就有一个不利的现象是由于汽油压燃产生的,就是爆燃(爆震)。
2、火花点火控制压燃点火(SPCCI)
众多车企避之不及的爆燃现象,却让马自达迎难而上。而在于这方面,马自达选择了让火花塞在活塞走到上止点的时候,点燃一部分混合气,形成一个膨胀火焰球(空气活塞),使得两个“活塞”一起挤压中间未燃烧的气体,使得气体能量突破燃点,达成压燃目的。这就是马自达的火花点火控制压燃点火(SPCCI)技术,和爆燃一样,让一部分燃气先燃起来。
这一项的技术优点就在于,可以通过控制火花塞,来使得“空气活塞”根据不同地区的不同油品,达到同样的压燃效果;还可以在汽车的高转速工况,即不需要压燃的情况下,依旧可以采用传统的点燃模式,这也代表发动机具有压燃点燃快速切换的技术。
3、机械增压
当说到这款SKYACTIV-X发动机也搭载了机械增压器,很多人都在想这款发动机还算是自吸吗?严格意义上来说,已经不是了。
过高的空燃比,代表这款发动机在运作时,需要大量的空气进入。能够在图中可以看到,名为高响应空气供应器的装置,其实就是机械增压装置。虽然安装了机械增压对发动机的运作有很大的帮助,但是在重量方面、价格方面,及器械的故障率都要提升不少。
SKYACTIV-X的优势
一直在说SKYACTIV-X发动机结合了汽油机与柴油机的优点,那优点到底在哪里。
从图中可以看到,汽油机(左)的点燃是从火花塞开始,点燃一部分气体后慢慢扩散燃烧,所以可以看到燃烧室中只是中间最亮,最边处较暗;而柴油机(右)的点燃,是燃烧室中气体内部,由于压力原因在多处进行燃烧,所以看上去整个燃烧室都在发光,发光得很均匀。
在SKYACTIV-X发动机(中间)中,燃气进燃烧室后,发动机的火花塞处也形成了一个小火球,这方面和汽油发动机一样,而后来的燃烧又是压燃的均匀燃烧。
所以结合了两者优点的SKYACTIV-X发动机,即保留了火花塞,在不同工况更加灵活,也采用了压燃模式,具有更高的热效率。
SKYACTIV-X或许生不逢时
虽然这款发动机在技术上赚足了人们的眼球,但是人们对于新技术的接受还是比较缓慢的,而且价格方面也可能没什么优势,很大概率会出现叫好不叫座的情况。而且就连马自达自己都说了,会在2020年内,在中国市场投放针对中国打造的新能源车型。
让人感觉,这款发动机就像是作为宅男的马自达,在打通了这个游戏后的一个成果,然后这个宅男又迫不及待的想通关下一个名为新能源的游戏了。
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