关于马自达,曾经有人精辟的总结出马自达的历史,“卖民用车-有钱了-玩转子-钱烧完了,再卖民用车-有钱了-玩转子-钱烧完了,往复循环。”当然这种说法并不准确,但却足以表明马自达对于技术的执着。如今转子发动机虽然暂时退出了它的舞台,但依旧在突破改进中,而传统的内燃机同样取得重大突破。
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众所周知,在排放法规的限制下,很多车企都走向了小排量涡轮化,并且混合动力、纯电动都逐渐成为了主流的发展方向。但马自达却反其道而行,“创驰蓝天之父”人见光夫认为如果传统内燃机的效率进一步提高,实际油耗再降低25%,那么二氧化碳等排放量将与纯电动车相当。毕竟国内还是以煤电为主,发电产生的污染更大。
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可是内燃机要在现有基础上改善效率谈何容易,目前热效率最高并且搭载在量产车上的仅有凯美瑞2.5L发动机,它的热效率达到40%-41%。那么马自达究竟有什么黑科技继续提升呢,答案就是HCCI技术,中文译名为“均质压燃”,理论上它的热效率能达到50%,而搭载这项技术的第二代创驰蓝天系列汽油发动机也被称为“SKYACTIV-X”。
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均质压燃的原理和柴油发动机类似,燃油混合气的燃烧无需火花塞点火,直接靠活塞将其压缩至燃烧。利用18:1的超高压缩比压燃汽油混合气,实现了燃效的提高。要知道,在过去压燃一直是柴油发动机所采用的点火方式,汽油本身的化学性质使其很难被压燃,即使压燃发动机的爆震也是难以攻克的。这也是汽油发动机和柴油发动机的主要区别,如今这种区别要被改写了。
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压燃带来的直接好处是能够实现超高的空燃比,达到稀薄燃烧。 以往14.7:1被认为是最佳空燃比,如今这个最佳空燃比也要被改写,马自达第二代创驰蓝天发动机能够在750rpm运转时,空燃比达到36.8:1,气多油少,燃烧完全,降低尾气排放,同时提升燃油经济性。
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要实现压燃,那么向气缸内喷射的燃油无疑需要雾化的更加极致,第二代创驰蓝天发动机直喷系统喷射压力从现有的206Bar提升至1000Bar,供油系统将喷入气缸的燃油进行极致雾化,再与过量的空气进行混合。当空燃比超过30时,也就无需火花塞点燃了。
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压燃汽油机实现稀薄燃烧需要更大的空燃比,也就是需要更多的空气。马自达在目前自然吸气的创驰蓝天发动机基础上,增加专门的空气供给单元,提供更多的空气。那可能很多人会问,增加进气,这不就是涡轮增压一样的原理嘛?这其实要看增加空气的用途,普通涡轮增压发动机增加空气的同时喷射的燃油同样会增加,以达到14.7的最佳空燃比,而马自达则是通过高喷射压力将燃油雾化,喷油量并不会按14.7的比例增加。
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前面说到利用压燃实现稀薄燃烧,但其实压燃并不能覆盖所有使用工况,它只能在轻负荷工况下进行均质压燃工况,冷启动和重负荷时和现在的创驰蓝天发动机基本相当。因此还需要保留原先的火花塞,在适合汽油压燃的工况下进行压燃点火,而在冷启动和高转速等工况下,采用火花塞点火。当然马自达第二代创驰蓝天发动机技术的复杂程度并不是三言两语就能描述清楚,它包括有三种工况变化,分别是SI(火花点火)、SPCCI(火花控制压燃点火)、CI(压燃点火),这当中的工况切换就不展开细说了。
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根据马自达官方发布的信息,搭载全新第二代创驰蓝天汽油发动机的昂克赛拉油耗水平可以降低至百公里油耗3.3L。光说数字可能没有概念,目前紧凑级混合动力轿车的油耗大约在4.2L/100km左右,而搭载HCCI技术的纯汽油车型可以做到3.3L/100km已经是相当出色的成绩。
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当大家都在涡轮、新能源技术上投入研发的时候,马自达却在压缩比、进气方式、压燃上潜心研究,不得不说是个“偏执狂”,但我们恰恰需要更多这样的“偏执狂”。至于搭载这项技术的SKYACTIV-X离我们有多远,目前得到的消息是在2019年会以量产的身份进入国内。