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极致压榨,Mazda“人马合一”的配方——BY油门到底

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发表于 2018-8-23 14:44:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
马自达将通过推动精益求精的内燃机和电动设备两大驱动方式齐头并进,不断为中国消费者提供马自达独有的“驾乘愉悦”。尽可能提高发动机的工作效率,为了将传统动力车型的用户驾驶体验和燃油经济性提升到最佳状态,更高效的SKYACTIV-X发动机诞生了。
1 成果决定论
马自达的总体战略是到2030年,将企业平均二氧化碳排放量与2010年相比减少50%,到2050年减少90%。其中,SKYACTIV-X发动机将是重要的技术环节。SKYACTIV-X发动机的燃烧方式叫做“火花控制压燃点火”。简单解释,就是它扩大了压燃点火的操作范围,同时可以完全控制两种不同燃烧类型间的切换。结果上,与创驰蓝天汽油发动机“SKYACTIV-G”相比,“SKYACTIV-X”扭矩可提高约10-30%,燃油经济性可以提高约20-30%,其成本大致介于现款创驰蓝天汽油机和柴油机之间。
按照马自达的观点,汽车公司用一些所谓的“绿色汽车”来冲抵其他传统汽车油耗的做法不尽合理。为什么不能让自己制造的每一辆汽车都更加高效?马自达认真做事的风格在SKYACTIV-X发动机的研发上体现得淋漓尽致。在他们看来,内燃机仍将是未来相当长一段时间内汽车动力系统的重要组成部分,而“SKYACTIV-X”的革命性突破,将使行业和消费者对传统发动机的认知有较大改变。同时,马自达不会停止发展脚步,而是在此技术基础上,进一步研发插电式混合动力车和电动车。
2 跨越鸿沟
关于汽油压燃点火的报道有过很多。早年通用、现代等不少企业都对类似技术进行过研究。不过,将其真正投入规模量产,马自达是第一家。那些大牌企业出于自身考虑,如产品优势或者成本因素等放弃了项目,但马自达显然认为这一切都是值得的。
在传统意义上,火花点火和压燃点火之间存在着鸿沟,而马自达“SKYACTIV-X”的每次压燃点火却都是通过火花塞启动的,所以叫做“SPCCI”(火花控制压燃点火)。实际上,这是一项创举,而且,跟那些没有付诸实践的公司相比,马自达的配方并没有多么复杂。
马自达现款创驰蓝天汽油发动机“SKYACTIV-G”是通过高压缩比来提升燃烧效率。根据热效率理论,“SKYACTIV-X”的研发方向是提高比热比,实现汽油机的稀薄燃烧,即将“14.7:1”的理论空燃比提高2倍以上。
那么问题来了,当空燃比超过30,火花点火时火焰无法传播,混合气无法燃烧。此时,如果创造合适的高温、高压条件,混合气便可以通过压燃实现燃烧。理论如此,实际操作却有很大问题。通常,压燃点火的适用范围仅限于低转速和轻负载的运行情况,且范围会根据操作状态而发生变化。同时,由于仅有少数区域能够进行压燃点火燃烧,火花点火和压燃点火的无缝切换很难实现。
通过特殊设计,马自达的“火花点火控制压燃点火”可以将压燃点火的适用范围扩大到所有运行领域,火花塞的使用又实现了压燃点火与火花点火的无缝衔接。为此,在硬件上,马自达使用了新型活塞、支持压燃点火的超高压燃油喷射系统、高响应空气供应装置以及用于控制缸内压力的传感器等设备。
SKYACTIV-X发动机工作时,在一定压缩比前提下,火花点火会引起局部燃烧,产生膨胀火焰球,通过火焰球的推动,产生合适条件,从而实现压燃点火。在不同工况下,通过控制火花塞点火时机,可以实现对燃烧室内的最佳压力和温度控制。在难以压燃点火的区域,也能够直接通过火花点火。马自达设计的整个系统结构并不复杂。另外,马自达的“SKYACTIV-X”还会对燃油混合气进行分配控制,使混合气浓度适宜,不会产生过多的NOx气体。
3 极致压榨的乐趣
怀揣着浓厚兴趣,我们分别驾驶搭载现款“SKYACTIV-G”发动机的车辆和“SKYACTIV-X”技术试装车驶上了赛道。后者车内装有一个平板电脑,用以显示发动机工作状况。发动机共有三种工作模式,一种是火花点火,另外两种是压燃点火。
在火花点火和压燃点火方式转换之间,驾驶者不观察显示器是无法察觉的。其中,第三种方式出现几率很小,根据反复观察,几乎就是在减速收油那一刻才会出现。据马自达工程师介绍,这是“SPCCI”的更高阶段,此状态下,车辆的动力表现和燃油经济性会更出色,预计明年在中国市场投放的产品应该能够达到这个水平。
由于设计上的改变,“SKYACTIV-X”的进气阻力减小,大量空气可以“无延迟”进入气缸,因此,车辆动力响应更快。试装车的实际赛道表现也是如此,特别是自动挡车型体现得更明显一些。驾驶过程中,车辆低挡位扭矩表现有所提升,手动挡车型的2、3挡低速加速十分有力,与对比车型差别较大。此外,车辆中途加速能力同样不俗,有后劲十足的感觉。马自达工程师甚至为这款SKYACTIV-X发动机设计了专用的发动机“胶囊”。用特殊材料制成的“胶囊”将发动机从几个方向包裹起来,此设计有助于启动后迅速热车,使发动机更快达到最佳工作状态。同时,发动机的震动和噪音也得到很大程度抑制。对于机器的散热问题,在设计上自然有专门考虑。
理论上,“SKYACTIV-X”在燃油经济性上的成就更为惊人,在工程上迈出了一大步。马自达的中长期目标就是在这样技术的基础上,进一步发展电动化技术。看起来,路线“十分可控”。不过,“SKYACTIV-X”远不是“创驰蓝天”的全部。不断提升驾驶的愉悦感,才是“创驰蓝天”矢志不渝要做的功课,毕竟,这个品牌叫做“Mazda“。

文章来源:马自达中国官网国官网http://www.mazda.com.cn/
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