SKYACTIV-X。我们已经测试了未来的内燃机

Anonim

在几乎整个行业似乎都决心将内燃机限制在历史书籍中的时候,马自达……违背了规律!乐意。

这不是马自达第一次这样做,也是最后一次这样做是对的。会不会再次发生同样的事情?日本人是这么认为的。

去年通过新一代 SKYACTIV-X 发动机宣布了继续押注内燃机的决定。在 2019 年正式上市之前,我们有机会体验这款全新的 SKYACTIV-X 引擎,无论是现场还是彩色。

这就是您每天访问 Reason Automotive 的原因,不是吗?

做好准备!这篇文章会很长而且技术性很强。如果你到达终点,你将获得补偿......

内燃机?还有电动的?

未来是电动的,马自达官员也同意这一说法。但他们不同意内燃机“死”的预测......昨天!

这里的关键词是“未来”。在 100% 电动汽车成为新的“常态”之前,向全球电动汽车的过渡将需要几十年的时间。此外,来自可再生能源的电力生产也必须增长,因此电动汽车零排放的承诺并非虚假。

与此同时,在中短期内,“旧”内燃机将成为减少二氧化碳排放的主要驱动力之一——它将继续成为未来几十年最常见的发动机类型。这就是为什么我们必须继续改进它。马自达的使命是尽可能提高内燃机的效率,以追求更低的排放。

“致力于在正确的时间提供正确解决方案的原则”,正如马自达所说,推动品牌不断寻找最佳解决方案——不是纸上看起来最好的解决方案,而是现实世界中最有效的解决方案.正是在这种背景下,SKYACTIV-X 应运而生,它的创新甚至革命性的内燃机。

SKYACTIV-X
SKYACTIV-X 安装在 SKYACTIV 车身上。前面的盒子是压缩机所在的位置。

为什么是革命性的?

仅仅因为 SKYACTIV-X 是第一款能够压缩点火的汽油发动机——就像柴油发动机……嗯,几乎就像柴油发动机,但我们已经结束了。

压缩点火——也就是说,空气/燃料混合物意味着在没有火花塞的情况下,当被活塞压缩时——汽油发动机中的“圣杯”一直是工程师追求的“圣杯”之一。这是因为压缩点火更可取:它速度更快,可立即燃烧燃烧室中的所有燃料,让您以相同的能量做更多的工作,从而提高效率。

更快的燃烧还允许燃烧室中的空气/燃料混合物更稀薄,也就是说,空气量远大于燃料量。优点很容易理解:燃烧在较低温度下进行,从而产生更少的 NOx(氮氧化物),并且在发动机预热期间浪费的能量更少。

SKYACTIV-X,发动机
SKYACTIV-X,尽显荣耀

问题

但是汽油中的压燃并不容易——并不是说近几十年来其他制造商没有尝试过它,而是没有人提出可以商业化的可行解决方案。

均质压缩点火充电 (HCCI) 是压缩点火的基本概念,迄今为止仅在低发动机转速和低负载下实现,因此出于实际原因,火花点火(火花塞)仍然是必要的。 .另一个大问题是压燃发生时的控制.

因此,挑战在于能够以和谐的方式在两种点火方式之间进行转换,这迫使马自达改进和控制允许汽油和稀混合气压缩点火的各种因素。

解决方案

“灵光一现”的时刻——或者说是有火花的时刻? ba dum tss……——这使得解决这些问题成为可能,发生在马自达工程师挑战压缩燃烧不需要火花塞的传统观念时:“如果不同燃烧模式之间的转换很困难,是不是,首先,我们真的需要进行这种转变吗?”这就是SPCCI系统的基础——SPark-Controlled Compression Ignition。

换句话说,即使是压缩燃烧,马自达也使用火花塞,可以在压缩燃烧和火花燃烧之间平稳过渡。但是如果用火花塞还能叫压缩燃烧吗?

当然!这是因为火花塞首先用作压缩燃烧发生时的控制机构。换句话说,SPCCI 的美妙之处在于它使用柴油发动机的燃烧方法和带火花塞的汽油发动机的正时方法。我们可以拍拍手吗?我们可以!

SKYACTIV-X。我们已经测试了未来的内燃机 3775_5

目标

发动机的设计方式是在燃烧室中创造必要的温度和压力条件,达到空气/燃料混合物 - 非常稀薄的程度,37:1,大约是发动机传统汽油的 2.5 倍— 在上止点处于点火的边缘。但启动过程的是火花塞的火花。

这意味着在稍后阶段注入少量、更浓的空气/燃料混合物 (29:1),从而产生火球。这进一步增加了燃烧室中的压力和温度,因此已经接近准备引爆点的贫混合气几乎不会立即抵抗并点燃。

这种点火控制让我很尴尬。马自达能够以超过 5000 转/分的速度做到这一点,而我一开始甚至无法点燃烧烤……

一个现在看起来很明显的解决方案,但这需要新的“技巧”:

  • 燃料必须在两个不同的时间喷射,一个用于将被压缩的稀混合气,另一个用于将被火花塞点燃的稍浓的混合物。
  • 燃油喷射系统必须具有超高压,以允许燃油快速汽化和雾化,将其立即分散到整个气缸中,最大限度地减少压缩时间
  • 所有气缸都有一个压力传感器,它不断监测上述控制,实时补偿与预期效果的任何偏差。
  • 使用压缩机 — 是保持高压缩率的基本要素,因为 SKYACTIV-X 使用米勒循环,可降低压缩率,从而实现所需的贫油混合。额外的功率和扭矩是一个受欢迎的结果。
SKYACTIV-X,发动机

背部

好处

SPCCI 系统允许通过压缩在更广泛的范围内扩展燃烧,因此在更多使用场景中效率更高。与目前的 SKYACTIV-G 相比,该品牌根据使用情况,承诺将消耗量降低 20% 至 30% .该品牌表示,SKYACTIV-X 甚至可以匹敌甚至超过自家 SKYACTIV-D 柴油发动机的燃油经济性。

压缩机允许更高的进气压力,确保更好的发动机性能和响应能力。在更宽的转速范围内更高的效率还允许您在更高的转速下运行,在那里有更多的可用功率并且发动机的响应更出色。

尽管操作复杂,但有趣的是,蜡烛的持续使用允许更简单的设计——不需要可变分布或可变压缩率——而且更好,这台发动机使用 95 号汽油,因为较少的辛烷值更适合压缩点火。

SKYACTIV-X 原型机

最后,在车轮后面

文字已经很长了,但是很有必要。重要的是要了解为什么围绕着这款发动机的所有“嗡嗡声”——对于内燃机来说,这确实是一个了不起的进步。我们将不得不等到 2019 年才能验证马自达关于它的所有声明,但考虑到 SKYACTIV-G 的承诺和证明,人们对 SKYACTIV-X 兑现其承诺的一切期望很高。

幸运的是,我们已经有机会进行早期测试。可以预见到与熟悉的 Mazda3 车身下隐藏的配备 SKYACTIV-X 的原型的动态接触,尽管它与熟悉的 Mazda3 几乎没有或没有任何关系——而且车身下的基础架构现在是第二代。

SKYACTIV 身体

SKYACTIV 也是新平台/结构/车身解决方案的代名词。新一代承诺更高的扭转刚度,更低的噪音、振动和粗糙度(NVH - 噪音、振动和粗糙度),甚至开发了新的座椅,承诺更自然的姿势,这将带来更高的舒适度。

我们驾驶了两个版本的原型车——一个是手动变速箱,另一个是自动变速箱,都有六种速度——我们甚至能够比较当前 165 马力的 Mazda3 2.0 和手动变速箱的差异,以更好地辨别差异。幸运的是,这是我开的第一辆车,让我可以检查良好的发动机/箱(手动)设置。

SKYACTIV-X 原型机

SKYACTIV-X(未来的引擎)和 SKYACTIV-G(今天的引擎)之间的区别再清楚不过了。无论转速范围如何,马自达的新发动机都更加充满活力——可用的额外扭矩非常明显。像“G”一样,“X”是一个 2.0 升的单位,但数量更多。马自达的目标是约 190 马力的功率 - 在路上很明显。

它对它的响应能力感到惊讶,来自最低的制度,但你可以对引擎给予的最好的赞美是,尽管它是一个正在开发的单元,但它已经比市场上的许多引擎更令人信服。

担心像柴油一样压缩点火会带来这种类型发动机的一些特性,例如更大的惯性,使用范围短,甚至声音,这是完全没有根据的。如果这是内燃机的未来,那就来吧!

SKYACTIV-X。我们已经测试了未来的内燃机 3775_10
内部图像。 (学分:网络)

原型车的内部——显然是正在开发的汽车的内部——带有一个位于中控台上方的屏幕,上面有三个编号的圆圈。这些是亮还是亮,取决于发生的点火或混合物的类型:

  • 1——火花点火
  • 2——压燃
  • 3 — 获得最大效率的更稀薄的空气/燃料混合物

葡萄牙的“小”发动机?

异常的葡萄牙税收将使该引擎成为边际选择。 2.0 升容量是理想的有几个原因,尤其是因为它是大多数世界市场公认的容量。负责 SKYACTIV-X 的工程师提到其他容量是可能的,但目前该品牌不打算开发容量低于 2.0 升的发动机。

发生压缩点火的各种情况——几乎只是切换到火花点火,在探索更高的发动机速度时或当我们猛踩油门时——令人印象深刻。

至于模式 3,它显然需要更可控的驾驶,尤其是手动变速箱,事实证明它很难出现在屏幕上——或者右脚缺乏敏感性——。自动柜员机——面向北美市场的规模——虽然使用起来不太愉快,但结果证明更容易“点亮”3号圈。

消费?我们不知道!

我确实问过,但没有人想出具体数字。车载电脑“战略性地”用胶带覆盖,所以现在我们只能依靠品牌的声明。

对于已经成为新架构一部分的原型的最后说明 - 更加严格,并允许更高水平的内部改进。重要的是不要忘记这些是开发原型,所以令人惊讶的是,它们比当前生产的 Mazda3 更加精致和隔音——下一代承诺......

新马自达3成为第一款SKYACTIV-X

凯概念
凯概念。不要再胡思乱想了,像那样建造马自达3。

最有可能的是,马自达 3 将成为第一款采用创新型 SKYACTIV-X 的车型,因此直到 2019 年的某个时候,我们才能真正看到发动机的效率提升。

至于设计,马自达欧洲设计中心负责人凯文赖斯告诉我们,Kai Concept 的整体外观是可生产的,这意味着它离未来马自达 3 的最终版本不远了——忘记它是巨型车轮,迷你 -后视镜或外露的光学元件……

Kai Concept 85-90% 的设计解决方案可以投入生产。

你已经到了文章的结尾……终于!

诺言到了,瑞维罗索已经说过了。所以这是一种补偿。史诗般的卡美哈美哈回忆 SKYACTIV-X 发动机燃烧室内的事件。

阅读更多