最近,馬自達3昂克賽拉新車型出現(xiàn)在工信部的申報名單中,在沉寂一年之后,馬自達終于引進了眾所期待的SKYACTIV-X 2.0L汽油壓燃發(fā)動機,并搭載到這一代的馬自達3上,最大功率為136kW(180Ps),峰值扭矩224N·m,相比現(xiàn)款車型動力提升明顯。
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得益于新發(fā)動機極高的熱效率,在動力性能提升的同時,在油耗方面也有著更好的表現(xiàn),新車的申報綜合油耗僅為5.2L/100km,同時能夠輕松滿足國六排放標準。該發(fā)動機前期采用整機進口的方式引入,由日本馬自達汽車株式會社廣島工廠生產(chǎn),因此搭載該款引擎的車型在售價上會更高。
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事實上,在日本本土搭載SKYACTIV-X引擎的車型售價比其他動力單元的同款車型要高出80萬日元(約5萬人民幣),眾多媒體評測中雖然對壓燃引擎出色的動力性以及行駛品質(zhì)贊不絕口,但對價格頗有微詞。馬自達官方曾承諾,隨著SKYACTIV-X引擎的大量鋪貨,零配件供應體系的成熟,其成本在日后會有一定下行空間,由此看來,壓燃引擎的命運就要看前期車型銷量的多寡了。
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這次國內(nèi)申報的新車在外觀方面與現(xiàn)售馬自達3并無較大區(qū)別,僅在排氣管布局方面有不同設計,部分配置或有變動。因此,引擎變化就成為新車的重點關注部位。那么就跟隨車叔一起去探究一下SKYACTIV-X壓燃式汽油引擎到底有什么過人之處吧!
柴油機與汽油機都屬于熱機中的內(nèi)燃機,與蒸汽機等外燃機不同,內(nèi)燃機能夠?qū)⑷剂先紵幕瘜W能直接轉(zhuǎn)化為動能,減少了能量傳遞的環(huán)節(jié),因此擁有更高的熱效率。
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但是由于汽油與柴油這兩種燃料的燃點以及燃燒特性不同,汽油機與柴油機的點火方式也有很大不同。柴油的燃點比汽油要低將近一倍,因此它比汽油機更加易燃,同時又由于柴油的霧化性比汽油低,導致其不容易被小范圍的火花點燃,因此柴油機就取消了火花塞,依靠活塞上行帶來的高溫高壓使混合氣自行燃燒,因此柴油機也稱作壓燃式內(nèi)燃機。汽油機由于燃點較高,混合氣即使在高溫高壓環(huán)境下也無法做到完全燃燒,因此需要火花塞對混合氣進行點燃,故稱為點燃式內(nèi)燃機。
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從內(nèi)燃機發(fā)火方式來看,柴油機為了達到壓燃發(fā)火的目的,就需要設計更高的壓縮比,讓難以霧化的柴油混合氣在極高溫高壓的狀態(tài)中自生發(fā)火。也正因如此,柴油機擁有更高的熱效率,同樣運行工況下燃油經(jīng)濟性更好。馬自達正是看中了柴油機的這個特性,將混合氣自身發(fā)火的設計理念運用到汽油機上,實現(xiàn)了汽油壓燃式內(nèi)燃機的設計。這種點火方式能夠減少參與燃燒的燃料,達到節(jié)省燃油的目的,同時由于超高的壓縮比,混合氣燃燒更加充分,從而降低有害氣體排放。另外相對于難以霧化的柴油來說,汽油的霧化更充分,因此廢氣中的顆粒物排放遠比柴油機少。
壓燃的點火方式簡稱為HCCI,但是馬自達官方對SKYACTIV-X的點火方式命名為SPCCI,從這一點就可以看出,這臺所謂的壓燃式汽油機其實與柴油機的發(fā)火方式有很大的不同。
通過結(jié)構剖析,也證實了這一點。對此,車叔用三句話總結(jié):
SKYACTIV-X引擎的缸蓋上依然有火花塞。
SKYACTIV-X引擎依然需要靠火花塞起到發(fā)火的作用。
SKYACTIV-X引擎只在低負荷工況下切換到輔助壓燃模式。
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先來說一下SPCCI工作原理:SPCCI是通過在壓縮行程的過程中,先使用火花點燃一部分混合氣,這部分混合氣爆炸并膨脹,為缸內(nèi)創(chuàng)造接下來壓縮自燃所需的壓力溫度,當活塞繼續(xù)向上運行,直到到上止點時,缸內(nèi)其余的混合氣通過壓縮被點燃。
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所以雖然有火花塞的介入,但是火花塞點火僅僅作為為壓燃創(chuàng)造條件的輔助手段,SKYACTIV-X引擎最終在SPCCI點火模式下,部分的混合氣是通過多點面積發(fā)火點燃,同時還保持著速率較高的整體放熱水平。SKYACTIV-X在部分時候使用到的是SPCCI點燃,部分工況區(qū)域可完全實現(xiàn)HCCI。
為實現(xiàn)SPCCI點火方式
馬自達做了什么?
為實現(xiàn)SPCCI,馬自達更新了引擎上一些硬件,包括新型活塞頭設計和超高壓燃油噴射系統(tǒng),以幫助油氣快速混合以及旋渦形狀的形成,同時采用高響應性空氣供給裝置,可以在任何工況下引入大量空氣,配合 汽缸壓力傳感器等來精確控制發(fā)動機,值得一提的是SKYACTIV-X還搭載了24V輕混系統(tǒng),用于發(fā)動機自動啟停。
另外,由于SPCCI點火方式需要讓被先期燃燒的膨脹氣體為之后的混合氣創(chuàng)造高溫高壓的壓燃環(huán)境,這就對火花塞點火控制提出了更高的要求,以防止過早壓縮點火的可能性(與傳統(tǒng)汽油機爆燃情況類似),馬自達為SKYACTIV-X引入了分段燃油噴射、超高壓燃油噴射系統(tǒng)和缸內(nèi)壓力傳感器。
壓燃式汽油機在熱效率以及排放控制方面有著非常大的優(yōu)勢,不僅提升了動力,也讓SKYACTIV-X引擎能夠達到混動系統(tǒng)的綜合能耗。但是目前較高的成本還是給其在國內(nèi)的推廣帶來一定難度,但車叔相信,只要這套動力系統(tǒng)足夠出色,還是會有不少消費者為其買單的。