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内燃机技术新突破?解读马自达新一代创驰蓝天发动机(附图)

中国机械工业联合会机经网  发布时间:2017-10-19 16:42:39  来源:汽车与新动力


马自达汽车于今年8月发布“ZoomZoom 可持续发展2030”战略,这一长期战略的重点就是量产出世界上第一个使用压燃技术的具有高热效率的汽油发动机。

  马自达汽车于今年8月发布“ZoomZoom 可持续发展2030”战略,这一长期战略的重点就是量产出世界上第一个使用压燃技术的具有高热效率的汽油发动机。

  跟随“ZoomZoom 可持续发展2030”战略,其公司目标是与2010年相比,到2030年公司产出的发动机平均CO2排放量减少50%,到2050年将减少90%。按照这一目标,该公司将继续努力完善内燃机技术,并坚信在未来许多年内世界上大多数汽车仍将会继续由内燃机提供动力。

  第二代创驰蓝天Skyactiv-X发动机

  近期,马自达宣布即将推出采用HCCI均质压燃技术的第二代创驰蓝天Skyactiv-X发动机,并且将会搭载在2018年上市的全新马自达3车型上。在如今小排量涡轮增压发动机和混合动力系统逐渐成为主流的趋势下,马自达仍然坚定不移地推动对自然吸气发动机的技术研发,并即将投入量产,主要原因是因为马自达的创驰蓝天发动机在动力与燃油经济性上的实力也已经被市场所认可。

  

  早在2015年初,马自达就透露了这款采用均质充气压燃技术的汽油发动机研发计划,其利用的汽油机压燃技术指的是空燃混合气的燃烧不需要火花塞点火,而是直接靠气缸活塞运动将其压缩至燃烧(压缩体积能够使混合气温度上升)。

  2HCCI技术

  简单理解马自达的创驰蓝天发动机,所采用的均质充气压燃,即HCCI技术,就是借用柴油机的压燃技术以实现更彻底的油气混合物燃烧。它利用柴油机的传统压燃原理,将汽油和空气的均匀混合气在气缸内以较低的温度进行压燃,实现汽油-空气混合物的稀薄燃烧,从而提高热效率。这种燃烧方式既能降低燃油消耗,又能减少发动机的有害排放物。

  HCCI发动机需要使用高压缩比来实现无火花塞的点火。要想HCCI发动机正常地运行,即在稳定条件下均匀的汽油-空气混合物实现顺利的压燃,必须对空气-燃料混合物气和每个气缸内的温度进行精细控制,包括通过发动机的各个控制机构以实现稳定的压力、氧含量等。采用HCCI的难点在于能够实现压燃的工作范围过窄。与柴油相比,汽油在低负载区域的气缸内的温度难以升高,无法进行燃烧,而在高负载区域又燃烧过于激烈。特别是在高转速区域,压燃点火的时间甚至无法配合活塞的高速运动。根据马自达透露的信息,新一代创驰蓝天发动机将通过一些控制方式采用压燃和点燃两种工作模式的切换,以实现最佳燃烧效率。

  

  3SPCCI技术

  作为第二代创驰蓝天发动机产品,这款汽油发动机将使用空气-燃油混合气,像柴油发动机一样,当活塞压缩时会自动点火。马自达开发的SPCCI火花塞控制压燃技术,可以保证活塞在高速运动时的速度,在低负载区域下中-高转速,从而实现早期自动压燃。SPCCI技术可以克服实现压缩点火汽油机量产的两大主要难题,首先是能够实现超稀薄燃烧,从而最大限度地提高了燃油效率,其次是可以实现压燃和点燃两种工作模式之间的无缝过渡。

  

  新型创驰蓝天“Skyactiv-X”发动机为直列4缸布置,排气量2.0L左右,由于采用了SPCCI的革新技术,它结合了柴油机和汽油机的优点,与马自达之前的汽油机“Skyactiv-G”相比,扭矩将会增加10%~30%,热效率将会提升20%-30%,其性能可以说是提升到了非常突出的水平。实现SPCCI技术的关键在于高压缩比、火花塞辅助点火、废气再循环(EGR)以及提供压缩空气的增压器这几个环节上。

  

  马自达的这款量产汽油压燃发动机,采用独自开发的SPCCI技术将CO2排放量减少至极限,被看作是“第二次内燃机革命”。在引进新技术后,马自达还将于2019年在一些地区推出其首款电动汽车。2020年,这家日本汽车制造商还将开始测试目前正在开发的自主技术。马自达的目标是到2025年拥有的技术能够成为所有车型的采用标准。

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责任编辑:机经网编辑部 tongdx
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