要說哪個汽車廠商把黑科技玩得“6”,馬自達(dá)絕對排得上號。馬自達(dá)最讓人津津樂道的轉(zhuǎn)子發(fā)動機技術(shù),當(dāng)年僅僅是為了躲避日本政府的車企合并政策,從德國NSU公司引進(jìn)。誰知道“轉(zhuǎn)子47壯士”-這幫“廣島”工科男就是那么較真,硬是把轉(zhuǎn)子發(fā)動機塞到量產(chǎn)車?yán)锩妫庞辛撕髞淼睦彰Z冠和馬自達(dá)最經(jīng)典的RX7 FD3S跑車。
這里怎能不提一提轉(zhuǎn)子之父——汪克爾(并不是馬自達(dá)的工程師)
總所周知,由于馬自達(dá)“囊中羞澀”,RX8的接班人一拖再拖。這幫工科男無聊的時候就想著找點事情“鼓搗”一下,所以今天我們聊的是馬自達(dá)另外一個看門黑科技,SKYACTIV Technology-創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)。
第一代的創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)大家都比較熟悉,總結(jié)下來主要四個方面:高壓縮比高效率發(fā)動機、高效率傳動變速箱、車身輕量化、底盤懸掛的全面更新,這四方面最大的亮點要數(shù)壓縮比達(dá)到13:1(國外14:1)的創(chuàng)馳藍(lán)天發(fā)動機。距離發(fā)布第一代創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)已經(jīng)7個年頭,顯然以現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)看來不算什么黑科技了。于是乎馬自達(dá)2017年8月發(fā)布了Skyactiv-X-第二代創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù),預(yù)計2019年正式推出。
這里先給大家看看SPCCI發(fā)動機的基本原理
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Skyactiv-X-第二代創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)采用稱之為「SPCCI(Spark Controlled Compression Ignition)」的新技術(shù),讓壓縮點火可能的區(qū)域最大化,使均質(zhì)壓縮點火得以在汽油引擎上實現(xiàn)。因此馬自達(dá)官方表示,Skyactiv-X汽油引擎將比現(xiàn)行Skyactiv-G汽油引擎的扭矩再提高10-30%,汽油的燃燒效率提升20-30%,甚至表現(xiàn)將超越現(xiàn)行Skyactiv-D柴油引擎。當(dāng)我們還沒看到第二代創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)在量產(chǎn)車上實際應(yīng)用時,國外媒體爆料馬自達(dá)正在研發(fā)第三代創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù),而Skyactiv-3的燃油效率或?qū)⑦_(dá)到56%。56%的燃油效率什么概念,豐田新的2.5L自吸發(fā)動機達(dá)到了目前汽油機的最高熱效率——41%,這已是現(xiàn)時最高。如果馬自達(dá)真的做到56%,那是把技術(shù)推到另外一個次元。
發(fā)動機熱效率絕對不是你想象中這么容易提高的
相信要達(dá)成第三代的目標(biāo),馬自達(dá)是要把第二代將會使用的SPCCI技術(shù)玩到底,而SPCCI技術(shù)的核心是均質(zhì)壓燃技術(shù)(HCCI)。壓燃?是的你沒聽錯,這個看似是柴油機的技術(shù)被運用到汽油機上。這里需要科普一個小知識,大家不知道有沒想過為什么汽油機采用點燃而柴油機則是壓燃,根本原因是汽油和柴油的物理特性區(qū)別。汽油燃點427°(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓);柴油燃點220°(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓),但汽油的閃點只有-50~-20℃(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)柴油的閃點>55℃(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)??梢姡透菀妆稽c燃,而柴油更容易在高溫下自燃。汽油更適合采用點燃的方式,因為這樣做發(fā)動機就無需過高的壓縮比,無需冒著容易爆燃的風(fēng)險,這在以前電控系統(tǒng)不發(fā)達(dá)的年代無疑是明智的做法。相反,為了能順利壓燃,柴油發(fā)動機壓縮比都比較高,一般在16:1~22:1之間,最高可以做到26:1。柴油機由于采用壓燃,燃燒室內(nèi)會多點著火,所以相對不容易爆燃,壓縮比可以做得較高,熱效率也會較汽油機高,在歐洲是相當(dāng)盛行柴油機。
HCCI的概念出現(xiàn)得也很早,二沖程機器上的HCCI出現(xiàn)在1979年,而四沖程機器上的HCCI燃燒模式則是在1983年。為什么大家今年開始大力研發(fā)HCCI均質(zhì)壓燃技術(shù):
1、因為HCCI技術(shù)可以實現(xiàn)更稀薄的燃燒,在實驗室中空燃比甚至高達(dá)36.8:1。
2、HCCI燃燒迅速, 多點同步發(fā)生而且沒有明顯火焰前鋒,燃燒溫度低且溫度分布較均勻,因此只生成很少的NOx和PM。
3、由于HCCI發(fā)動機同時在多點著火,減少了節(jié)流損失,稀混合氣可采用較高壓縮比,接近于理想的等容燃燒,提高了熱效率;同時燃燒溫度低,降低了與氣缸壁面的傳熱,也使熱效率得以提高。
這幾項優(yōu)點都讓人們看到了內(nèi)燃機繼續(xù)發(fā)展下去的希望。雖然馬自達(dá)最早宣布要使用在量產(chǎn)車上,但實際上這項技術(shù)被奔馳早就玩透了。自從F1進(jìn)入1.6T時代,奔馳憑借HCCI均質(zhì)壓燃技術(shù),已經(jīng)車隊年度4連冠了,動力差距巨大讓人望塵莫及。既然HCCI可行,為什么其他車隊不效仿呢?也不是沒有,本田就想復(fù)制奔馳的神話,采用HCCI均質(zhì)壓燃技術(shù),但結(jié)果大家看到,他們完全找不著北,動力單元輸出功率甚至比傳統(tǒng)的TJI技術(shù)還要小??梢奌CCI均質(zhì)壓燃技術(shù)不是你說用就用,用得好就厲害,用不好就變笑話。
所以,馬自達(dá)勇氣也確實可嘉,而且在量產(chǎn)車上使用和F1賽場不同。量產(chǎn)車需要考慮成本,而且民用汽油和賽用汽油抗爆燃性完全不同。要汽油成功壓燃,高壓縮比少不了,馬自達(dá)利用18:1的超高壓縮比實現(xiàn)壓燃。但高壓縮意味著負(fù)荷過高時會容易爆燃,而壓燃在負(fù)荷低時容易失火,所以HCCI均質(zhì)壓燃技術(shù)的運轉(zhuǎn)工況會比較窄。那馬自達(dá)解決這一難題的核心手段是什么呢?
就是剛剛提到的“SPCCI”(Spark Controlled Compression Ignition火花壓控壓燃):使用火花塞點燃一部分混合氣,燃燒產(chǎn)生推力(類似一個虛擬的小活塞)進(jìn)一步擠壓其他未能點燃的混合氣,突破汽油自燃的臨界點,人為觸發(fā)壓燃。SPCCI技術(shù)有兩大好處:
1,發(fā)動機在不同負(fù)荷和轉(zhuǎn)速下,有不同的進(jìn)氣和噴油策略,不同地區(qū)的油品也都不同。SPCCI通過將火花塞變成一個大小可變得虛擬活塞,可以在更寬泛的負(fù)荷/轉(zhuǎn)速/燃油標(biāo)號的情況下隨意控制大活塞在上止點時氣缸內(nèi)的壓力,根據(jù)需要來觸發(fā)壓燃。這就使得壓燃可以在更寬泛的轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)實現(xiàn),同時還能適應(yīng)不同的油品。
2,由于火花塞沒有被取消,因此在一些冷車、高轉(zhuǎn)速/大負(fù)荷區(qū)域等不適用壓燃的時候,通過ECU的指令,改變噴油和點火策略,可以無縫的切換成傳統(tǒng)的點燃模式。汽油機的高轉(zhuǎn)速特性得以延續(xù)。
同時,為了壓燃能覆蓋盡量多的工況。馬自達(dá)在二代發(fā)動機上搭載了一個“快速響應(yīng)式輔助進(jìn)氣”模塊。目的是為了在發(fā)動機高負(fù)載工況下能夠打入更多的空氣進(jìn)入氣缸提高缸壓,達(dá)成壓燃。
雖然馬自達(dá)已經(jīng)進(jìn)一步透露了對于第二代創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)所使用的發(fā)動機技術(shù)。但說得總是美好的,具體在實際應(yīng)用的表現(xiàn)如何,特別是對不同油品的適應(yīng)性,也有待觀察。不過以馬自達(dá)的“尿性”,我還是非常期待Skyactiv-X來到民用車市場的這一天。
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