馬自達第二代創馳藍天發動機Skyactive X即將於今年6月正式搭配全新馬自達3上市。據說應該在歐洲或者美國市場先上市。這個發動機的核心技術是非常有突破性的,Skyactive X燃燒系統的開發思路是結合汽油機的低排放和柴油機壓燃的高效率而開發的。圖1
一、Skyactive X發動機的核心的技術:
1.SPCCI火花塞控制壓燃
馬自達把柴油機的壓燃概念引入了汽油機用,利用超高壓縮比和火花塞提前點火來提高壓縮終了時候混合氣的溫度,使之能夠超過汽油的自燃點從而實現壓燃。採用壓燃可以發動機將熱效率提升到50%,這幾乎是目前熱效率最高的發動機。SPCCI有幾個條件:
(1)超高壓縮比,Skyactive X發動機的壓縮比提高到達到類似於柴油機的18:1。這可以為壓燃創造條件,也是提升熱效率的關鍵。圖2是馬自達的研究結果,顯示壓縮比提高到18:1的時候配合稀薄燃燒可以實現超過48%以上的超高熱效率。
(2)火花塞控制,保證壓燃的穩定性和適應性。
(3)在中低轉速低負荷區域採用壓燃,特別低的轉速自己在大負荷和高轉速情況考慮到爆震和失火問題會切換成普通的火花塞點火模式。
見圖2
2.超級稀薄燃燒
馬自達為了提升Skyactive X發動機效率,把柴油機的稀薄燃燒概念嫁接過來,但是為了避免S在稀燃情況下引起的NOX排放超標問題(這可是大眾柴油門的核心排放問題,是柴油機排放技術的難點),馬自達採取了兩個措施:
(1)超級稀薄燃燒,降低燃燒溫度,減少NOX的產生。
(2)類似於柴油機一樣採用了廢氣再迴圈EGR系統來進一步降低NOX的產生。圖4
3.機械增壓器,
馬自達採用增壓器的主要目的不是提升效能,而是為發動機提供大量的空氣,從而使大負荷情況下的超級稀薄燃燒成為可能。所以這個機械增壓器增壓壓力很低,只有0.5bar。馬自達特別說明這個不是傳統的機械增壓器,只是SPCCI燃燒系統高響應空氣控制裝置(圖5圖6)。不過這個機械增壓器還是為發動機帶來了更大的扭矩,Skyactive X的發動機扭矩能夠比上一代的Skyactive G提高20Nm(圖5)。
4.超高壓燃油噴射系統
馬自達為了實現可控壓燃和超級稀薄燃燒也必須把類似於柴油機的高壓燃油噴射系統也嫁接過來(圖可以看到發動機上類似於柴油機高壓噴射系統的的油軌和高壓油管)。馬自達宣稱Skyactive X使用了噴射壓力高達1000bar的超高壓燃油噴射系統(圖5),接近了柴油機的噴射壓力。要知道目前主流的GDI汽油發動機噴射壓力一般在150-250bar,350bar的系統才剛剛開始進入市場。
5.輕混系統
Skyactive X發動機集成了一套前端皮帶驅動的48V輕混系統,可以進一步提升瞬態響應,降低油耗。圖6
二、Skyactive X和目前的Skyactive G發動機相比的優劣:
1.效能大幅提升
由於有機械增壓器,2.0L發動機功率133kW,扭矩230Nm。這個效能基本上已經達到了現在Skyactive G的2.5L發動機的水平。遠超目前馬自達3的Skyactive G 2.0L發動機的效能。圖3
2.油耗顯著降低
馬自達公佈的資訊是:全新馬自達3搭載Skyactive X工況油耗能夠達到3.3L/100km。從馬自達公佈給美國媒體的實際駕駛油耗測試結果看,油耗比第一代在整車上同等條件要下降13%-15%。其中自動擋降低超過13%(圖7),手動擋降低15%左右(圖8)。
如果考慮新增加的48V輕混系統,還有10%左右油耗降低的潛力。
3.馬自達3搭載Skyactive X價格比較高
目前最新的訊息,全新馬自達3搭載Skyactive X發動機的售價是從2.3萬到2.9萬歐元(圖9),大約是從16-21萬人民幣的售價區間,這比目前國內馬自達AXELA13-16萬的價格高出很多。考慮到全新馬自達3還要切換成扭力梁後懸掛,這樣價效比就更低了。不過一個價格目前是網上流傳出來的,還不能最終確認。
馬自達第二代創馳藍天發動機Skyactive X即將於今年6月正式搭配全新馬自達3上市。據說應該在歐洲或者美國市場先上市。這個發動機的核心技術是非常有突破性的,Skyactive X燃燒系統的開發思路是結合汽油機的低排放和柴油機壓燃的高效率而開發的。圖1
一、Skyactive X發動機的核心的技術:
1.SPCCI火花塞控制壓燃
馬自達把柴油機的壓燃概念引入了汽油機用,利用超高壓縮比和火花塞提前點火來提高壓縮終了時候混合氣的溫度,使之能夠超過汽油的自燃點從而實現壓燃。採用壓燃可以發動機將熱效率提升到50%,這幾乎是目前熱效率最高的發動機。SPCCI有幾個條件:
(1)超高壓縮比,Skyactive X發動機的壓縮比提高到達到類似於柴油機的18:1。這可以為壓燃創造條件,也是提升熱效率的關鍵。圖2是馬自達的研究結果,顯示壓縮比提高到18:1的時候配合稀薄燃燒可以實現超過48%以上的超高熱效率。
(2)火花塞控制,保證壓燃的穩定性和適應性。
(3)在中低轉速低負荷區域採用壓燃,特別低的轉速自己在大負荷和高轉速情況考慮到爆震和失火問題會切換成普通的火花塞點火模式。
見圖2
2.超級稀薄燃燒
馬自達為了提升Skyactive X發動機效率,把柴油機的稀薄燃燒概念嫁接過來,但是為了避免S在稀燃情況下引起的NOX排放超標問題(這可是大眾柴油門的核心排放問題,是柴油機排放技術的難點),馬自達採取了兩個措施:
(1)超級稀薄燃燒,降低燃燒溫度,減少NOX的產生。
(2)類似於柴油機一樣採用了廢氣再迴圈EGR系統來進一步降低NOX的產生。圖4
3.機械增壓器,
馬自達採用增壓器的主要目的不是提升效能,而是為發動機提供大量的空氣,從而使大負荷情況下的超級稀薄燃燒成為可能。所以這個機械增壓器增壓壓力很低,只有0.5bar。馬自達特別說明這個不是傳統的機械增壓器,只是SPCCI燃燒系統高響應空氣控制裝置(圖5圖6)。不過這個機械增壓器還是為發動機帶來了更大的扭矩,Skyactive X的發動機扭矩能夠比上一代的Skyactive G提高20Nm(圖5)。
4.超高壓燃油噴射系統
馬自達為了實現可控壓燃和超級稀薄燃燒也必須把類似於柴油機的高壓燃油噴射系統也嫁接過來(圖可以看到發動機上類似於柴油機高壓噴射系統的的油軌和高壓油管)。馬自達宣稱Skyactive X使用了噴射壓力高達1000bar的超高壓燃油噴射系統(圖5),接近了柴油機的噴射壓力。要知道目前主流的GDI汽油發動機噴射壓力一般在150-250bar,350bar的系統才剛剛開始進入市場。
5.輕混系統
Skyactive X發動機集成了一套前端皮帶驅動的48V輕混系統,可以進一步提升瞬態響應,降低油耗。圖6
二、Skyactive X和目前的Skyactive G發動機相比的優劣:
1.效能大幅提升
由於有機械增壓器,2.0L發動機功率133kW,扭矩230Nm。這個效能基本上已經達到了現在Skyactive G的2.5L發動機的水平。遠超目前馬自達3的Skyactive G 2.0L發動機的效能。圖3
2.油耗顯著降低
馬自達公佈的資訊是:全新馬自達3搭載Skyactive X工況油耗能夠達到3.3L/100km。從馬自達公佈給美國媒體的實際駕駛油耗測試結果看,油耗比第一代在整車上同等條件要下降13%-15%。其中自動擋降低超過13%(圖7),手動擋降低15%左右(圖8)。
如果考慮新增加的48V輕混系統,還有10%左右油耗降低的潛力。
3.馬自達3搭載Skyactive X價格比較高
目前最新的訊息,全新馬自達3搭載Skyactive X發動機的售價是從2.3萬到2.9萬歐元(圖9),大約是從16-21萬人民幣的售價區間,這比目前國內馬自達AXELA13-16萬的價格高出很多。考慮到全新馬自達3還要切換成扭力梁後懸掛,這樣價效比就更低了。不過一個價格目前是網上流傳出來的,還不能最終確認。