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捍卫内燃机尊严?压燃马自达3终于来了!
汽车点评车叔 2579浏览 2020-07-08

最近,马自达3昂克赛拉(参数|询价)新车型出现在工信部的申报名单中,在沉寂一年之后,马自达终于引进了众所期待的SKYACTIV-X 2.0L汽油压燃发动机,并搭载到这一代的马自达3上,最大功率为136kW(180Ps),峰值扭矩224N·m,相比现款车型动力提升明显。

得益于新发动机极高的热效率,在动力性能提升的同时,在油耗方面也有着更好的表现,新车的申报综合油耗仅为5.2L/100km,同时能够轻松满足国六排放标准。该发动机前期采用整机进口的方式引入,由日本马自达汽车株式会社广岛工厂生产,因此搭载该款引擎的车型在售价上会更高。

事实上,在日本本土搭载SKYACTIV-X引擎的车型售价比其他动力单元的同款车型要高出80万日元(约5万人民币),众多媒体评测中虽然对压燃引擎出色的动力性以及行驶品质赞不绝口,但对价格颇有微词。马自达官方曾承诺,随着SKYACTIV-X引擎的大量铺货,零配件供应体系的成熟,其成本在日后会有一定下行空间,由此看来,压燃引擎的命运就要看前期车型销量的多寡了。

这次国内申报的新车在外观方面与现售马自达3并无较大区别,仅在排气管布局方面有不同设计,部分配置或有变动。因此,引擎变化就成为新车的重点关注部位。那么就跟随车叔一起去探究一下SKYACTIV-X压燃式汽油引擎到底有什么过人之处吧!

什么是压燃技术?

柴油机与汽油机都属于热机中的内燃机,与蒸汽机等外燃机不同,内燃机能够将燃料燃烧的化学能直接转化为动能,减少了能量传递的环节,因此拥有更高的热效率。

但是由于汽油与柴油这两种燃料的燃点以及燃烧特性不同,汽油机与柴油机的点火方式也有很大不同。柴油的燃点比汽油要低将近一倍,因此它比汽油机更加易燃,同时又由于柴油的雾化性比汽油低,导致其不容易被小范围的火花点燃,因此柴油机就取消了火花塞,依靠活塞上行带来的高温高压使混合气自行燃烧,因此柴油机也称作压燃式内燃机。汽油机由于燃点较高,混合气即使在高温高压环境下也无法做到完全燃烧,因此需要火花塞对混合气进行点燃,故称为点燃式内燃机。

从内燃机发火方式来看,柴油机为了达到压燃发火的目的,就需要设计更高的压缩比,让难以雾化的柴油混合气在极高温高压的状态中自生发火。也正因如此,柴油机拥有更高的热效率,同样运行工况下燃油经济性更好。马自达正是看中了柴油机的这个特性,将混合气自身发火的设计理念运用到汽油机上,实现了汽油压燃式内燃机的设计。这种点火方式能够减少参与燃烧的燃料,达到节省燃油的目的,同时由于超高的压缩比,混合气燃烧更加充分,从而降低有害气体排放。另外相对于难以雾化的柴油来说,汽油的雾化更充分,因此废气中的颗粒物排放远比柴油机少。

如何在汽油机上

实现压燃点火的?

压燃的点火方式简称为HCCI,但是马自达官方对SKYACTIV-X的点火方式命名为SPCCI,从这一点就可以看出,这台所谓的压燃式汽油机其实与柴油机的发火方式有很大的不同。

通过结构剖析,也证实了这一点。对此,车叔用三句话总结:

SKYACTIV-X引擎的缸盖上依然有火花塞。

SKYACTIV-X引擎依然需要靠火花塞起到发火的作用。

SKYACTIV-X引擎只在低负荷工况下切换到辅助压燃模式。

先来说一下SPCCI工作原理:SPCCI是通过在压缩行程的过程中,先使用火花点燃一部分混合气,这部分混合气爆炸并膨胀,为缸内创造接下来压缩自燃所需的压力温度,当活塞继续向上运行,直到到上止点时,缸内其余的混合气通过压缩被点燃。

所以虽然有火花塞的介入,但是火花塞点火仅仅作为为压燃创造条件的辅助手段,SKYACTIV-X引擎最终在SPCCI点火模式下,部分的混合气是通过多点面积发火点燃,同时还保持着速率较高的整体放热水平。SKYACTIV-X在部分时候使用到的是SPCCI点燃,部分工况区域可完全实现HCCI。

为实现SPCCI点火方式

马自达做了什么?

为实现SPCCI,马自达更新了引擎上一些硬件,包括新型活塞头设计和超高压燃油喷射系统,以帮助油气快速混合以及旋涡形状的形成,同时采用高响应性空气供给装置,可以在任何工况下引入大量空气,配合 汽缸压力传感器等来精确控制发动机,值得一提的是SKYACTIV-X还搭载了24V轻混系统,用于发动机自动启停。

另外,由于SPCCI点火方式需要让被先期燃烧的膨胀气体为之后的混合气创造高温高压的压燃环境,这就对火花塞点火控制提出了更高的要求,以防止过早压缩点火的可能性(与传统汽油机爆燃情况类似),马自达为SKYACTIV-X引入了分段燃油喷射、超高压燃油喷射系统和缸内压力传感器。

车叔点评

压燃式汽油机在热效率以及排放控制方面有着非常大的优势,不仅提升了动力,也让SKYACTIV-X引擎能够达到混动系统的综合能耗。但是目前较高的成本还是给其在国内的推广带来一定难度,但车叔相信,只要这套动力系统足够出色,还是会有不少消费者为其买单的。

 
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