馬自達SKYACTIV-X壓燃技術領銜 盤點發動機技術創新

在中國市場這個大環境中,面對日益惡劣的環境狀況,節能減排迫在眉睫。在國家政策的大力補貼下,新能源車重登世界歷史舞臺,對傳統內燃機造成激烈的衝擊。不可否認,內燃機已經滲透到各行各業的運作中,要想終結一個多世紀的燃油機不是一躍而就的。在內燃機向電動機過度的漫長歲月中,儘管一些車企正在加大資金力度對電池的研發,但不可忽視,他們仍然或多或少對傳統的燃油機進行技術改進,從中獲取更多的收益;隨著新能源風越吹越猛,傳統燃油機到底有何實力抵禦新能源大軍來襲?不妨下面就盤點下“技術狂人”的終極武器。

馬自達SKYACTIV-X壓燃技術

素有東瀛寶馬之稱的馬自達在汽車圈從誕生起就是另類存在,不過在發動機發展史上馬自達絕對可以書寫它輝煌的名字。面對步步緊逼的惡劣環境,德系、美系車企用上了小排量渦輪發動機,豐田和本田都相繼在混合動力的康莊大道上相繼發力。


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而馬自達卻另闢蹊徑,自家的第二代創馳藍天發動機技術再次將壓縮比提升至18:1,顛覆了過往人們對民用汽油機的認知,要知道法拉利458的引擎壓縮比也就只有“區區”的12.5:1。當然能有如此強大的技術提升,得益於加入了HCCI均質充量壓燃技術,那麼“壓燃”是如何實現的呢?


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馬自達則利用了燃油混合氣體的特點,開發了SPCCI發動機技術,在發動機做工過程中,火花塞會先點燃一部分混合氣體,點燃之後混合氣會燃燒膨脹放出熱量,並點燃缸內其他混合氣體。不僅如此,行車電腦還會通過判斷髮動機實際工況條件,實現了火花塞點火和壓燃方式的無縫切換,提升燃油經濟性。

無可否認,HCCI技術打破了曾經被認為金科玉律的“黃金空燃比”14.7:1,新一代創馳藍天發動機能夠在750rpm運轉時,壓燃發動機能夠實現36.8:1的超高的空燃比,真正的兼顧了油耗與動力完美融合。

日產可變壓縮比發動機

在最近的幾年中,整個行業都往綠色環保發展,儘管新能源領域百花齊放,但是仍有不少的車企在發動機技術上堅持創新,面對行業出現“內燃機已經發展到頭了”的聲音,日產終於亮劍了,放出了醞釀20年的大招-VC-TURBO可變壓縮比發動機,抨擊了所有造謠者。


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20多年充滿著許多被否定,可以看到在十幾年前提出可變壓縮比概念的廠家不僅僅是日產,但是在實現量產的路上眾多廠商“夭折”,經過四代的傳承,在無數實驗與反覆改進後實現量產,對於日產而言,也算是功夫不負有心人。現在日產的這項技術主要搭載在英菲尼迪QX50當中,而在全新一代東風日產天籟中也得到了應用。


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為什麼要改變壓縮比?壓縮比就是發動機內燃燒室最大體積與最小體積的比值,在固定的氣缸容積內,膨脹做功行程越長,燃燒效率越高,發動機的燃油經濟性越好。但“可愛之人必有可恨之處”,在壓榨出高效動力與出色經濟性的同時,也會在高負荷時容易產生爆震,同時也需要使用更高標號的汽油。而日產可變的壓縮比技術就是根據發動機的不同工況,不斷的改變的壓縮比,提升功率與扭矩,抑制爆震,實現動力與燃油經濟性並存。


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如何實現可變壓縮比?其實可變壓縮比發動機構造與傳統的內燃機並沒有過大得區別,它加入了三種連桿、一個控制軸和一個電機驅動單元來改變曲斌鍊鋼機構的運動軌跡,實現在8-14之間的智能可變壓縮比。


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VC-Turbo發動機依靠多連桿系統和帶有獨特諧波減速齒輪的驅動電機來改變其壓縮比。當驅動電機旋轉時,驅動器連桿帶動偏心控制軸旋轉,改變控制連桿位置變化,從而帶動L型連桿的高低變化,L型連桿的位置發生變化將最終導致活塞的上止點位置的變化,實現發動機壓縮比變化。

豐田、本田超高燃效發動機

馬自達依靠Skyactiv-x壓燃技術、日產依靠發動機可變壓縮比技術已經在傳統內燃機領域創下佳績並使其換髮新的生命力,成功開創一代技術先河。而豐田作為老牌技術廠商,對發動機也是有著極致的追求,在發動機燃效領域領域也重塑輝煌、再登巔峰。


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2017年11月,全新豐田凱美瑞正式上市引來了萬人驚歎,無論是激進運動外觀,還是年輕活力的內飾,都換髮出激情洋溢的運動氣息;同樣具有運動氣息的不僅僅是外觀內飾,還帶來了全新的“心臟”加持。凱美瑞是豐田旗下第一款TNGA架構的產品,搭載了Dynamic Force系列2.5L發動機,在普通燃油版車型上,這款發動機的熱效率達到40%,較老款發動機提升了30%的熱效率,而在雙擎版車型上提升至驚人的41%熱效率。


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這次豐田帶來高燃效發動機技術非常多,主要技術集中在提升燃燒效率和發動機的響應速度上;具體體現在優化了氣缸內的燃燒效率與效果,併為此豐田工程師加大了發動機進排氣門的夾角,從之前的31°左右增大到41°,融入了激光熔覆工藝使得進排氣更加的順暢,燃燒更加充充分,效率更高。

而且在這臺發動機上加入了雙噴發動機系統,即歧管噴射+缸內直噴雙噴射系統;儘管與傳統內燃機在架構上大同小異,但是在細節處見真章。這款2.0L發動機除了缸內燃油直噴系統外,還在進氣道設置了一個噴油器;雙燃油噴射系統可以根據發動機行駛狀況在缸內噴射與缸外噴射之間實現無縫切換,確保高效動力的輸出與最佳燃油經濟性。在發動機冷啟動時,採用缸外噴射;低中負荷時,採用混合噴射,提升轉矩;降低油耗;高負荷時採用缸內直噴,提升扭矩,加快發動機的響應速度。


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不僅僅如此,豐田還在活塞、活塞連桿等活動部件採用了輕質處理和運用了連續可變排量機油泵設計,在工藝上改進,從細節上見工匠精神。古人云:顧不及硅步何以至千里,細小的量變積累到一起,就能實現跳躍式的進步,或許這就是我們目前中國製造最為欠缺的。


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在研發高燃效的發動機道路上奔騰的不只是豐田,作為豐田的好“基友”,本田大法也在高燃效的領域上默默發力。憑藉多年的技術積累,在第十代雅閣銳混動i-MMD上,本田通過對提高EGR的回收率和使用高滾流進氣口,加大進氣量,利用技術讓燃油充分燃燒,並在氣缸內使用了平頂珩磨技術降低摩擦,使用了低摩擦的平衡軸,使得發動機熱效率從之前的38.9%提升到了40.6%。


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總結:在新能源還沒有得到完善的今天,極力提高發動機的潛在性能與降低油耗,獲得用戶的青睞也是明智之舉。不可否認在現階段的大環境,於上,新能源技術還處於技術發展期,從多個維度上看新能源都沒有佔據優勢;於下,三缸發動機天生存在的抖動性與還沒有被接受的市場,投入“兵力”極需謹慎。綜合情況,無疑挖掘內燃機的極致性能才是上上之策。


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