颠覆“牛顿定律”?扒一扒马自达的第二代“创驰蓝天”发动机

原创 文/林嘉浩 时间:2017-08-08 16:45

如果马自达第二代创驰蓝天发动机能够成功稳定地应用HCCI技术,马自达“技术宅”的标签才能更加深入车迷粉丝和潜在消费者的心中。

由于柴油和汽油的物理属性不同,柴油机压燃点火,汽油机火花点火,这样的点火方式几乎已经成为了汽车圈内的“牛顿定理”了。但现在,马自达将打破这样的技术壁垒,开发出新式的压燃式汽油发动机。

马自达称将于2019年发布第二代创驰蓝天发动机,采用活塞压缩汽油和空气的混合气体,实现自动点火的燃烧技术,而这就是传统意义上柴油机的压燃点火方式,也是就俗称的HCCIHomogeneous Charge Compression Ignition)技术,也就是俗称的均质混合气压燃技术。据了解,该发动机的热效率将要接近惊人的48%,同时油耗能比现款发动机降低20%~30%。除了梅赛德斯·奔驰车队在F1赛场上稳定地使用HCCI技术以外,这也是压燃汽油发动机在全球范围内的首度产品化的实际应用。

压燃点火

2003年至今,内燃机的热效率进步一直举步维艰,从早年丰田实现的36.8%的热效率,到现在经过了10多年,也才进步到41%。马自达能够一举做出那么大的突破? 

其实HCCI的概念出现得也很早,二冲程机器上的HCCI最早出现在1979年,但四冲程机器上的HCCI燃烧模式直到九十年代初才开始得到关注。之后HCCI技术就成为很多厂家想要掌握的技术之一,但实际上并没有产品进入到平民百姓之中,是因为HCCI技术有一个很困难的控制问题:“如何让运转着的发动机在HCCI和传统燃烧方式之间自由切换。”

 

据了解,由于点火方式不同,所以HCCI的转速区间有限,转矩区间更有限。HCCI技术在进行时,整个气路的温度压力氧含量都和传统燃烧的要求不一样,而这些都不是可以“瞬间”变化的,这就导致了切换的控制是一个难点。

HCCI技术的核心是均质混合气和压燃,也就是让气缸内的混合气体在高压下自燃,这样就可以让活塞在汽缸内获得更多的行程,从而带来更高的压缩比。

但马自达表示,虽说是压燃点火汽油发动机,但并不是全部以压燃为点火方式。马自达表示将通过独有的“SPCCISpark Controlled Compression Ignition)(火花点火控制压燃点火)”的燃烧方式,解决汽油发动机压燃点火实用化中压燃点火成功范围扩大化的课题,实现火花点火和压燃点火之间的无缝切换。

同时,马自达通过压燃点火实现更快的发动机响应速度。不仅如此,马自达还表示将搭载以改善油耗为目的的空气供给功能的装备,实现了比现款“创驰蓝天汽油发动机(SKYACTIV-G)”全转速区域10%~30%的扭矩大幅提升。

 

虽然扭矩大幅度提升,但是油耗却没有增加。利用压燃点火的超稀薄燃烧,马自达使得发动机单体的油耗改善率比现款的“创驰蓝天汽油发动机(SKAYVTIV-G)”提升最高20~30%。对比2008年马自达同排量的汽油发动机,油耗改善率提升35~45%。可达到最新款“创驰蓝天柴油发动机(SKYACTIV-D)”相同水平的油耗。

由于发动机低油耗领域有所扩大,在齿轮比的选择自由度上马自达还可以有所提升,实现性能与油耗在更高层次上的平衡共存。这样带来的直接结果就是,第二代马自达创驰蓝天发动机将结合汽油发动机和柴油发动机的各自优势——在低转速时可以拥有更高的扭矩和更低的油耗,但是在高转速时又能够有很好的动力表现。

稳定还需要验证

不过值得注意的是,“鱼和熊掌”有可能不能兼得。压燃方式本来是柴油机的技术,柴油燃点低、粘度大,所以适合压燃点火方式,而汽油就反过来了。压燃做功行程比火花塞点火要大,燃油效率会高,但是也有副作用,噪声很可能更大。本身马自达的噪声控制上并不是强项,所以压燃方式对马自达来说是个很大的挑战。

 

2015年年中马自达对外公布了将开发第二代创驰蓝天技术,马自达设想在第一代创驰蓝天技术的基础上,进一步改善发动机燃烧效率,并融合燃烧技术和电动化技术,将汽油发动机的压缩比提高到18:1,热效率对准了50%的目标。

原本按照马自达的规划,第二代创驰蓝天技术将在2016~2018年度投入使用,2019年全面普及,2020年实现热效率达到50%。而现在又要推迟一年发布,看起来马自达为了更稳定的应用,还需要一年的时间来检验和观察。

而随着创驰蓝天技术的加成,以及产品线的普及,马自达产品销量逐月提升,已经在中国市场占据了一定的市场。今年7月,一汽马自达销量达9,023辆。其中CX-4本月销售4,951辆,阿特兹4,072辆。凭借两款产品的市场表现,一汽马自达同比去年实现了77%的增长率,1~7月的总销量达到了67,838辆。同时,长安马自达7月也实现销量14,005辆,同比增长2.1%。这是今年长安马自达继5月销量迎来回暖后,重回增长通道。

 

虽说专注于技术研发也让马自达在车迷和粉丝心中成为了新技术宅的代名词,HCCI技术也有着更好的动力性和经济性,这对于马自达的品牌建设有着很大的加成。不过对于汽车消费者来说,稳定性依旧是最重要的一点,如果马自达第二代创驰蓝天发动机能够成功稳定地应用该技术,马自达“技术宅”的标签才能更加深入车迷粉丝和潜在消费者的心中。
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汽车公社

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