壓燃式“點火”——馬自達曝光全新高空燃比發動機

作者】Leon Poultney

【翻譯】王少輝

1 Skyactiv-X嶄露頭角

在如今世界各汽車製造商將產品轉向純電動汽車或者混合動力汽車發展的環境下,馬自達並沒有完全放棄當前的內燃機技術,其火花控制壓縮點火技術(SCCI),結合了超高壓燃油噴射系統和稀薄燃燒概念,將會出現在2019年首款汽油發動機上。

壓燃式“點火”——馬自達曝光全新高空燃比發動機

在電動汽車佔領主要市場前,汽車行業還需繼續對內燃機進行改進。馬自達宣佈推出的世界上第一款商用汽油發動機Skyactiv-X,其特徵是當在燃燒系統內活塞壓縮時,空氣燃油混合物能夠自發點燃。這一改進將大力改善未來汽油機的燃油效率,與當前的Skyactiv-G汽油發動機相比,能夠節省20%~30%的燃油,且與Skyactiv-D相比其扭矩增加了10%~30%,同時其提供的低端牽引功率和性能能夠替代柴油發動機。

壓燃式“點火”——馬自達曝光全新高空燃比發動機

2 新型混合技術

為了推進和實現Skyactiv-X技術的開發,馬自達一直以來都在解決實現量產壓燃式汽油機的技術難題。首先,由馬自達動力系統執行官Ichiro Hirose領導的公司一流的工程師團隊,負責新一代Skyactive-X動力總成研發,包括對整車的研發和產品設計方案,其目的是為了改善燃燒室內空燃比以獲得真正的稀薄燃燒。第二大難題是降低燃燒溫度,降低熱傳導到燃燒室壁上,增加比熱容比從而改善奧拓循環的熱效率。最終研發團隊將SCCI技術運用到基礎發動機上,使用火花塞作為控制因素,在火花點燃和均質充氣壓縮點燃之間實現無縫轉換。簡而言之,這個系統能夠控制來自火花塞產生的火焰與壓縮燃燒的正時運行,同時利用點火和噴油正時進行控制。從外觀來看,這款動力總成自身與馬自達當前一代的Skyacitv-G發動機相似,但對於Skyactiv-X發動機而言,幾乎每個零部件都已經更改和替代。

壓燃式“點火”——馬自達曝光全新高空燃比發動機

燃油系統和短時壓縮空燃混合物技術以實現快速響應的燃料氣體供應。除了改動發動機單元之外,其新產品仍採用與當前Skyactiv-G汽油機一樣的零部件生產線,從而節約了成本投入。馬自達透露在即將推出的採用SCCI技術的一款2.0 LSkyactiv-X汽油機,能夠增強節氣門體運轉的響應性,在高轉速工況將具有良好的性能表現。最重要的是,燃油消耗率與CO2排放水平都有著很大的改善。Skyactiv-X其中3個重要的附加零件包括:缸壓傳感器、促進產生稀薄燃燒的高壓。

壓燃式“點火”——馬自達曝光全新高空燃比發動機

3測試新技術

在開啟量產前,馬自達已對搭載Skyactiv-X技術的整車測試了至少兩年。新的技術平臺將改善懸置和減振器的設置,同時大量更新噪聲、振動和平順性(NVH)特性。測試過程中的每輛汽車都連接數據記錄儀,能夠給出燃油消耗和排放值的全面讀數,同時對整個測試道路中的燃燒狀態進行解析,以實現壓縮式點火技術在真實環境下的應用,達到精確控制火花塞動作。

壓燃式“點火”——馬自達曝光全新高空燃比發動機

在首次起動和怠速階段,新款發動機給人的感覺異常安靜,與均質充量壓燃技術(HCCI)柴油機一樣,有出現正常範圍內小部分的爆燃現象。在大負荷工況下下,由於手動換檔後會產生一些噪聲,顯然馬自達仍需對壓縮比和NVH難題進行改進。但根據測試過程中的數據記錄儀結果表明,Skyactiv-X發動機在90%的道路中使用了SCCI技術,在正常駕駛工況下能夠得到13%~15%的燃油改善。Skyactiv-X輸出了一條平直的油耗曲線,這意味著由新歐洲行駛循環測試(NEDC)得到的數值與顧客實際駕駛得出的油耗值相比將差別不大。


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