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马自达压燃车型上市在即 这技术靠谱吗

  [爱卡汽车 科技频道 原创]

  马自达是一个非常特立独行的品牌,它虽然规模不大,但却总能在技术上独树一帜。马自达似乎从不在意主流技术是什么,也不关心供应商提供的诸多捷径,而是专注于自己的研发,推出了一系列极为独特的技术。难能可贵的是,马自达从来不是为了独特而独特,它追求独特是为了更强的性能、更好的体验,而非更大的噱头。

马自达压燃发动机解析

马自达压燃发动机技术解析马自达 昂克赛拉(询价模块,请勿手动编辑,如需删除,请在图片上右键删除询价)

  在2020成都车展上,马自达3昂克赛拉和CX-30的压燃版车型正式亮相,并且确定将在9月份上市。这两款车最大的亮点是搭载了马自达的最新科技——e-SKYACTIV X发动机。众所周知,汽油发动机气缸里的汽油是靠火花塞点燃的,而柴油发动机气缸里的柴油是在高压之下被压燃的,e-SKYACTIV X发动机身为汽油发动机,却采用了压燃的点火方式,真不愧是马自达,果然特立独行。在惊叹之余,相信大多数人更想知道的是这其中有什么原理,又会带来哪些优缺点。

马自达压燃发动机技术解析压燃版的马自达3昂克赛拉和CX-30在外观内饰上与普通版车型一致,我们只能通过尾标来辨别:普通版车型的尾标是SKYACTIV G,而压燃版车型的尾标是e-SKYACTIV X。这台e-SKYACTIV X发动机的排量为2.0L,最大功率为132kW(180马力)/6000rpm,最大扭矩为224Nm/3000rpm(海外版机型的数据)。

马自达压燃发动机技术解析内燃机点火方式主要是火花塞点火(应用于汽油发动机)和压燃点火(应用于柴油发动机)。马自达e-SKYACTIV X发动机是世界上首款采用压燃点火的量产汽油发动机。为何马自达要采用压燃技术?这主要是为了追求更高的热效率。采用火花塞点火的汽油发动机还在为40%热效率努力,而采用压燃点火的柴油机热效率早已突破了50%。

马自达压燃发动机技术解析在汽油机上使用压燃技术并非马自达首创,为了提升效率、减少排放,很多厂商都研发过HCCI均质压燃点火技术。柴油发动机上压燃点火与均质压燃点火之间的区别在于,前者是先把空气压缩使其升温,然后喷油点火;而后者是先让空气和燃料充分混合,然后再压缩混合气体,使其升温点火。毫无疑问后者的燃烧更均匀、更充分。

  HCCI均质压燃点火技术在热效率方面有明显的优势。在汽油发动机火花塞点火和柴油发动机压燃点火中,混合气体的燃烧是由点及面的;而在HCCI均质压燃点火中,混合气体的燃烧是全体同步的。所以HCCI均质压燃点火会带来更快的燃烧速度,在活塞达到上止点的瞬间完成燃烧,能量没有被浪费,发动机热效率达到最高水平。

马自达压燃发动机技术解析既然HCCI均质压燃点火这么强大,为何没有被广泛才用呢?这是因为HCCI的适用范围过窄,它对发动机的转速、负荷的要求比较苛刻。转速过低缸内温度不够、转速过高反应时间不足,都会导致气缸内的混合气体无法被压燃;发动机负载增加、喷油量变多则会引起爆震。这些问题导致HCCI均质压燃点火技术一直停留在试验室里。

马自达压燃发动机技术解析在大家都放弃HCCI均质压燃点火时,马自达却在继续研究,它把火花塞点火和HCCI均质压燃点火进行了结合。在马自达e-SKYACTIV X发动机里实际上是有火花塞的,但是其作用并不是点燃全部混合气体,而是仅仅点燃一小部分混合气体,通过这一部分混合气体的燃烧使缸内温度上升、压力增加,从而为全部混合气体的压燃创造条件。

  这里可能有人要问了,既然马自达e-SKYACTIV X发动机里有火花塞,那么为什么不会点燃全部混合气体?这是因为马自达应用了超稀薄燃烧技术。理论上空燃比(空气/燃料比)为14.7时可以实现完全燃烧(氧气和汽油都刚好烧完),为了降低油耗,不少发动机的空燃比要大于14.7,让汽油燃烧更加充分。而马自达e-SKYACTIV X发动机的空燃比接近40,此时的混合气体中汽油含量极少,很难被点燃。在e-SKYACTIV X发动机的火花塞点火前,喷油嘴会在火花塞附近喷射少量燃油,增加小范围内混合气体的浓度,以便顺利点火。超稀薄燃烧可以降低排放气体当中的氮氧化物含量,从而减少污染。

马自达压燃发动机技术解析马自达把这项技术称为SPCCI(Spark Controlled Compression Ignition,火花塞控制的压燃点火),它具有HCCI均质压燃点火的极高热效率,同时也能适应更加宽泛的工况,在实用性方面迈出了一大步。

马自达压燃发动机技术解析为了实现SPCCI,马自达为e-SKYACTIV X发动机配备了一些其他发动机上没有的独特装置。SPCCI对气缸内的温度和压力都有很高的要求,缸内压力传感器就是来监测这些关键数据的;高压燃油喷射系统与柴油发动机类似,其喷油压力可达100MPa(1000bar),而一般汽油发动机的喷油压力是20-35MPa。

马自达压燃发动机技术解析为了实现超稀薄燃烧,e-SKYACTIV X发动机的进气系统需要向气缸里泵入更多的空气,为此它配备了一个机械增压器(马自达将其称为稀薄增压器)。所以e-SKYACTIV X是一款非常神奇的发动机,它有火花塞,却是压燃点火;它有机械增压器,却不是增压发动机。

马自达压燃发动机技术解析得益于SPCCI技术的应用,马自达e-SKYACTIV X发动机的性能有很明显的优势,相比现款发动机在扭矩方面提升明显,油耗也有所降低。难能可贵的是这款先进的发动机对低标号燃油也有不错的适应性,使用91号汽油(欧洲标准)也能有出色的表现。

马自达压燃发动机技术解析在车辆的实际表现方面,采用e-SKYACTIV X发动机的新车虽然性能指标并不突出(从发动机的功率扭矩就能看出来),但是它在动力响应速度方面的表现非常优秀,可以带来更好的驾驶感受。

马自达压燃发动机技术解析对于马自达来说,最大的问题是成本。e-SKYACTIV X发动机的研发成本较高,但是生产规模不大,成本很难得到有效控制。在英国市场,购买e-SKYACTIV X发动机的马自达CX-30意味着价格贵了1500英镑(约13500元人民币)。在国内,这款发动机不出意外应该是进口的,差价会进一步增加。你愿意为这项新技术多花2-3万元吗?

  编辑点评:马自达把实用化的压燃点火技术引入汽油发动机,其创新精神令人赞叹。这样的创新和探索也收获了丰厚的回报,e-SKYACTIV X发动机在热效率和动力方面都有不错的表现。不过,较高的成本决定了这款发动机更加适合小众精品车型,而中国的消费者通常都比较实用主义,这也正是许多特立独行的企业都遭遇到的困境。

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马自达3 昂克赛拉
厂商指导价:8.99-18.99万 级别:紧凑型车 保修:3年或10万公里 生产方式:合资
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