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一.先說一下馬自達的Zoom-Zoom可持續發展宣言2030
依據從燃料開採到車輛駕駛“Well-to-Wheel”理念計算,到2030年,馬自達將實現企業平均二氧化碳排放量相對2010年減少50%。馬自達汽車株式會社專務執行董事藤原清志表示,馬自達將以更長遠的戰略視角探尋和思考如何應對地球、社會、人三大課題的全新挑戰;當中最重要的莫過於將汽油引擎搭載CI 均質混合氣壓燃技術正式量產化,並取名為Skyactiv-X。
與現款創馳藍天汽油發動機“SKYACTIV-G”相比,“SKYACTIV-X”最大可縮減20%~30%的油耗,扭矩全程將提高10%,甚至可以達到最高30%的大幅度提升,實現環保效能和駕乘愉悅兩個方面上質的飛躍。
二.技術特點
“SKYACTIV-X”汽油發動機透過馬自達獨有的燃燒方式“SPCCI(火花塞點火控制壓燃點火)”,為世界範圍內實現汽油發動機壓燃點火技術的實際應用開創了先河。
1.為什麼要使用壓縮點火的方式,壓縮點火的原理。
馬自達認為,【汽油壓燃】結合了汽油機和柴油機的雙方的優點;為了透過火花點火提高燃油經濟性,Mazda 力求實現稀薄燃燒的技術,不過如果我們增加空氣或汽油的量,要完全燃燒是很困難的,難道汽油引擎不能像柴油引擎一樣採用壓縮點火的方式? 壓縮點火可以達到超稀薄燃燒的效果,達到兩倍理想的空氣/燃料比。
可以在更高的上衝程點位開始燃燒,這樣就可以更充分的利用活塞行程長度,消耗相同燃油情況下產生更多扭矩。
但是,壓燃技術的難點在於控制;汽油的燃點高,無法再寬轉速區域實現壓燃;所以至今為止的發動機絕大多數都是火花塞點燃來控制汽油的燃燒;馬自達利用火星塞點火同時,附加壓縮來形成空氣活塞(膨張火炎球)以壓縮點火。
2.關於“SPCCI“燃燒
Spark Controlled Compression Ignition 火花壓控壓燃 ; 原理如下: 汽油自燃點較高,即使活塞走到了上衝程的上止點,也未必能都達到汽油壓燃所需要的缸壓。 馬自達的方案是:使用火花塞點燃一部分混合氣,爆炸產生推力(將這部分看作是一個虛擬的小活塞),進一步擠壓其他未能點燃的混合氣的氣壓,突破汽油自燃的臨界點,人為觸發壓燃。
SPCCI 可以在非常寬裕的引擎轉速與負荷作動,同時能夠穩定的在 HCCI 與 SI 二種狀況下切換; 如此一來SKYACTIV-X便能結合汽油引擎的火星塞點火及柴油壓縮點火優勢。
3.SKYACTIV-X的優勢
SKYACTIV-X追求的是在壓燃工況,實現超高的空燃比(A/F),從而使發動機實現汽油機很難實現的稀薄燃燒,節省大量燃油(動力的提升較不明顯)。
這張圖主要是列出 SKYACTIV-X 使用91RON/95RON不同汽油辛浣值的影響,可以看出其扭力輸出都比傳統的 MZR、SKYACTIV-G 引擎來得優異許多。
總結
與目前商業化的 SKYACTIV-G 汽油引擎相比,全轉速區域扭力輸出表現更提高了 10-30%;在油耗表現部分提升了20-30%;在下一世代 SKYACTIV-D 柴油引擎尚未出來之前,SKYACTIV-X油耗還會比其更為優異。
回覆列表
在政策的引導下,全球汽車廠商不可避免地走上了電動化的道路。對於內燃機愛好者來說,這無疑是一件令人感到遺憾的事。
好訊息是,馬自達沒有放棄對創馳藍天(Skyactiv)發動機的持續研發。雖然英文名看起來像是個瑜伽館或無線運營商的名稱,但其背後著實有一套聰明的技術實現。
感興趣的朋友,不妨聽我們介紹一番。
【Skyactiv-G 是一款汽油發動機,其實現了更高的壓縮比。影片截圖:Cnet / Road Show,下同】
其設計在點燃之前,將氣缸中的空氣和燃料壓縮到更高的程度,讓等量燃料產生更多的動力。不過,高壓縮發動機容易發生爆震,威脅發動機的效率和壽命。
【Skyactiv-G 活塞頂部有一個臨界小井,圖自:Mazda】
為克服這點,馬自達在活塞頂部放置了一點精確注入、快速爆發的燃料,從而減少其陷入麻煩的時間。此外對排氣系統的觸媒也經過了 4-2-1 的精心照料。
【Skyactiv-D 是一款柴油發動機,依然主打高壓縮比】
其設計可在沒有火花塞參與的情況下,將燃料與空氣混合物壓燃。有趣的是,馬自達降低了比例,讓噴出的柴油在燃燒前,有更多的時間與空氣混合。
Skyactiv-D 的壓縮比略低於傳統柴油引擎,能夠獲得更完整的燃料利用率、並且減少排放。(圖自:Mazda)
【Skyactiv-X 是一款能夠像柴油一樣工作的內燃機】
它依靠高壓縮空氣/燃料混合燃燒,但保留了傳統的火花塞,來微調其燃燒性質。其執行相當精密,吸入的空氣比燃料更多,通常只在注重經濟性的小排量車型上使用。
【不過在本例中,高壓縮可以彌補燃燒所損失的能量】
由於其使用的空氣比汽油更多,其能夠在更具運動型的高轉速下工作,避免使用高速齒輪的同時、保持良好的 MPG(每加侖行駛里程 / 即燃油經濟性)。
馬自達選擇了在歐洲市場首發 Skyactiv-X,但不少媒體都已經試駕體驗過。
【Mazda Skyactiv engines explained】