是天才也是瘋子 馬自達(dá)SKYACTIV-X解析
【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】在大家都上渦輪增壓的時候,馬自達(dá)一直堅持著自然吸氣;在大家都在發(fā)展新能源車的時代,又是馬自達(dá)顯得略不合群,還在堅持繼續(xù)將大部分精力放在了研發(fā)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)。這個“不合群”的品牌有著執(zhí)著的堅持和信仰,而歷史總在告訴我們,堅持著信念的人總會獲得令人驕傲的成功,而這部分人也往往會被人稱作“瘋子”。
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創(chuàng)馳藍(lán)天第二代發(fā)動機(jī) SKYACTIV-X(創(chuàng)世藍(lán)天-X發(fā)動機(jī)下文簡稱:SKYACTIV-X)引入了HCCI,這也是世界上第一款搭載了HCCI點火的量產(chǎn)發(fā)動機(jī),馬自達(dá)決定在2019年正式量產(chǎn)SKYACTIV-X。
HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition)的全稱翻譯過來是“均質(zhì)充量壓燃”。
下面我們將會聊到一些比較復(fù)雜的技術(shù)知識,但是這些技術(shù)總的來說都是圍繞著動力性提升和燃油經(jīng)濟(jì)性提升這兩方面來展開的,所以我們先不去看復(fù)雜的技術(shù)知識,先來看看這個大家把它夸上天的技術(shù)到底實現(xiàn)了什么了不起的成就?
1.燃油經(jīng)濟(jì)性的顯著改善
在發(fā)動機(jī)排量為2.0L的車輛中,與SKYACTIV-G(創(chuàng)馳藍(lán)天-G發(fā)動機(jī)下文簡稱:SKYACTIV-G)相比,SKYACTIV-X的燃油經(jīng)濟(jì)性提高了20%。同時,在頻繁使用低車速的區(qū)域,由于使用超級稀薄燃燒,燃油經(jīng)濟(jì)性可提高多達(dá)30%。 在途中我們不難發(fā)現(xiàn)了,SKYACTIV-X的燃油效率甚至等于或超過最新的SKYACTIV-D柴油發(fā)動機(jī)。
2.顯著提高了輸出性能和響應(yīng)能力。
SKYACTIV-X的發(fā)動機(jī)排量為2.0L,它比目前的SKYACTIV-G至少提升了10%的扭矩,在某些轉(zhuǎn)速下可提高30%。
怎么做到的呢?這很大程度上要歸功于上文我們所提到的HCCI,也就是均質(zhì)壓燃技術(shù)。
我們正在面臨著的環(huán)境問題和能源問題,讓我們不得不去認(rèn)真思考:如何降低汽車的排放和減少燃油后消耗。
無論出于一個企業(yè)的社會責(zé)任心還是政策原因,這個問題都成了每個汽車企業(yè)都需要急需考慮的。所以有的企業(yè)選擇了油電混合驅(qū)動、有的企業(yè)選擇了純電驅(qū)動、有的企業(yè)采用了新的燃料作為汽油柴油的替代燃料等等,而馬自達(dá)選擇的HCCI(均質(zhì)充量壓燃)也是其中一種節(jié)能減排的解決方案。
HCCI除了能實現(xiàn)較高的壓縮比和比熱比,還能完全和快速地燃燒稀薄混合氣,實現(xiàn)多點大面積同時壓縮著火,沒有傳統(tǒng)火花塞點燃的火焰?zhèn)鞑ミ^程,所以壓縮點火可以在極短的時間內(nèi)完成燃燒放熱,以提高發(fā)動機(jī)效率。而火花塞點火式發(fā)動機(jī)有火焰?zhèn)鞑サ拿黠@時間延遲。
可以說,HCCI是一種非常理想燃燒模式。
要知道HCCI在汽油發(fā)動機(jī)上很難實現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。因為燃燒的氧化反應(yīng)過程比較復(fù)雜,從氧化反應(yīng)開始到點燃混合氣會有一段從冷焰到熱焰的著火延遲,這個著火延時取決于溫度、壓力和濃度,因為不同的駕駛條件下,壓縮沖程中存在的溫度和壓力的變化,所以HCCI的著火時刻不易控制。
從圖片上可以看到,HCCI燃燒的轉(zhuǎn)速和負(fù)載區(qū)間較窄,只在中等低轉(zhuǎn)速下HCCI工作效果最佳。在在上圖藍(lán)色范圍之外,燃燒不穩(wěn)定且難以控制。所以由此我們可以知道:在HCCI可工作范圍以外的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下需要采用火花塞點火,以保證發(fā)動機(jī)正常工作。于是問題來了:如何無縫銜接這兩種點火方式?
因為傳統(tǒng)的火花塞點火和HCCI點火對缸內(nèi)溫度、空燃比、EGR的要求均不一樣,需要發(fā)動機(jī)在不同工況下、來回切換點火模式非常困難。
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