SKYACTIV-X。我們已經測試了未來的內燃機

Anonim

在幾乎整個行業似乎都決心將內燃機限制在歷史書籍中的時候,馬自達……違背了規律!樂意。

這不是馬自達第一次這樣做,也是最後一次這樣做是對的。會不會再次發生同樣的事情?日本人是這麼認為的。

去年通過新一代 SKYACTIV-X 發動機宣布了繼續押注內燃機的決定。在 2019 年正式上市之前,我們有機會體驗這款全新的 SKYACTIV-X 引擎,無論是現場還是彩色。

這就是您每天訪問 Reason Automotive 的原因,不是嗎?

做好準備!這篇文章會很長而且技術性很強。如果你到達終點,你將獲得補償......

內燃機?還有電動的?

未來是電動的,馬自達官員也同意這一說法。但他們不同意內燃機“死”的預測......昨天!

這裡的關鍵詞是“未來”。在 100% 電動汽車成為新的“常態”之前,向全球電動汽車的過渡將需要幾十年的時間。此外,來自可再生能源的電力生產也必須增長,因此電動汽車零排放的承諾並非虛假。

與此同時,在中短期內,“舊”內燃機將成為減少二氧化碳排放的主要驅動力之一——它將繼續成為未來幾十年最常見的發動機類型。這就是為什麼我們必須繼續改進它。馬自達的使命是盡可能提高內燃機的效率,以追求更低的排放。

“致力於在正確的時間提供正確解決方案的原則”,正如馬自達所說,推動品牌不斷尋找最佳解決方案——不是紙上看起來最好的解決方案,而是現實世界中最有效的解決方案.正是在這種背景下,SKYACTIV-X 應運而生,它的創新甚至革命性的內燃機。

SKYACTIV-X
SKYACTIV-X 安裝在 SKYACTIV 車身上。前面的盒子是壓縮機所在的位置。

為什麼是革命性的?

僅僅因為 SKYACTIV-X 是第一款能夠壓縮點火的汽油發動機——就像柴油發動機……嗯,幾乎就像柴油發動機,但我們已經結束了。

壓縮點火——也就是說,空氣/燃料混合物意味著在沒有火花塞的情況下,當被活塞壓縮時,汽油發動機中的“聖杯”一直是工程師追求的“聖杯”之一。這是因為壓縮點火更可取:它速度更快,可立即燃燒燃燒室中的所有燃料,讓您以相同的能量做更多的工作,從而提高效率。

更快的燃燒還允許燃燒室中的空氣/燃料混合物更稀薄,也就是說,空氣量遠大於燃料量。優點很容易理解:燃燒在較低溫度下進行,從而產生更少的 NOx(氮氧化物),並且在發動機預熱期間浪費的能量更少。

SKYACTIV-X,發動機
SKYACTIV-X,盡顯榮耀

問題

但汽油中的壓燃並不容易——並不是說近幾十年來其他製造商沒有嘗試過,而是沒有人提出可以商業化的可行解決方案。

均質壓縮點火充電 (HCCI) 是壓縮點火的基本概念,迄今為止僅在低發動機轉速和低負載下實現,因此出於實際原因,火花點火(火花塞)仍然是必要的。 .另一個大問題是壓燃發生時的控制.

因此,挑戰在於能夠以和諧的方式在兩種類型的點火之間轉換,這迫使馬自達改進和控制允許汽油和稀混合氣壓縮點火的各種因素。

解決方案

“靈光一現”的時刻——或者說是有火花的時刻? ba dum tss……——這使得解決這些問題成為可能,發生在馬自達工程師挑戰壓縮燃燒不需要火花塞的傳統觀念時:“如果不同燃燒模式之間的轉換很困難,是不是,首先,我們真的需要進行這種轉變嗎?”這就是SPCCI系統的基礎——SPark-Controlled Compression Ignition。

換句話說,即使是壓縮燃燒,馬自達也使用火花塞,可以在壓縮燃燒和火花燃燒之間平穩過渡。但是如果用火花塞還能叫壓縮燃燒嗎?

當然!這是因為火花塞首先用作壓縮燃燒發生時的控制機構。換句話說,SPCCI 的美妙之處在於它使用柴油發動機的燃燒方法和帶火花塞的汽油發動機的正時方法。我們可以拍拍手嗎?我們可以!

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目標

發動機的設計方式是在燃燒室中創造必要的溫度和壓力條件,達到空氣/燃料混合物 - 非常稀薄的程度,37:1,大約是發動機傳統汽油的 2.5 倍— 在上止點處於點火邊緣。但啟動過程的是火花塞的火花。

這意味著在稍後階段注入少量、更濃的空氣/燃料混合物 (29:1),從而產生火球。這進一步增加了燃燒室中的壓力和溫度,因此已經接近準備引爆點的貧混合氣幾乎不會立即抵抗和點燃。

這種點火控制讓我很尷尬。馬自達能夠以超過 5000 轉/分的速度做到這一點,而我一開始甚至無法點燃燒烤……

一個現在看起來很明顯的解決方案,但這需要新的“技巧”:

  • 燃料必須在兩個不同的時間噴射,一個用於將被壓縮的稀混合氣,另一個用於將被火花塞點燃的稍濃的混合物。
  • 燃油噴射系統必須具有超高壓,以允許燃油快速汽化和霧化,將其立即分散到整個氣缸中,最大限度地減少壓縮時間
  • 所有氣缸都有一個壓力傳感器,它不斷監測上述控制,實時補償與預期效果的任何偏差。
  • 使用壓縮機 — 是保持高壓縮率的基本要素,因為 SKYACTIV-X 使用米勒循環,可降低壓縮率,從而實現所需的貧油混合。額外的功率和扭矩是一個受歡迎的結果。
SKYACTIV-X,發動機

背部

好處

SPCCI 系統允許在更廣泛的範圍內通過壓縮擴展燃燒,因此在更多使用場景中效率更高。與目前的 SKYACTIV-G 相比,該品牌根據使用情況,承諾將消耗量降低 20% 至 30% .該品牌表示,SKYACTIV-X 甚至可以匹敵甚至超過自家 SKYACTIV-D 柴油發動機的燃油經濟性。

壓縮機允許更高的進氣壓力,確保更好的發動機性能和響應能力。在更寬的轉速範圍內更高的效率還允許您以更高的轉速運行,在那裡有更多的可用功率並且發動機的響應更出色。

儘管操作複雜,但有趣的是,蠟燭的持續使用允許更簡單的設計——不需要可變分佈或可變壓縮率——而且更好,這台發動機使用 95 號汽油,因為較少的辛烷值更適合壓縮點火。

SKYACTIV-X 原型機

最後,在車輪後面

文字已經很長了,但是很有必要。重要的是要了解為什麼圍繞這款發動機的所有“嗡嗡聲”——對於內燃機來說,這確實是一個了不起的進步。我們將不得不等到 2019 年才能驗證馬自達關於它的所有聲明,但考慮到 SKYACTIV-G 的承諾和證明,人們對 SKYACTIV-X 兌現其承諾的一切期望很高。

幸運的是,我們已經有機會進行早期測試。可以預見到與熟悉的 Mazda3 車身下隱藏的配備 SKYACTIV-X 的原型的動態接觸,儘管它與熟悉的 Mazda3 幾乎沒有或沒有任何關係——而且車身下的基礎架構現在是第二代。

SKYACTIV 身體

SKYACTIV 也是新平台/結構/車身解決方案的代名詞。新一代承諾更高的扭轉剛度,更低的噪音、振動和粗糙度(NVH - 噪音、振動和粗糙度),甚至開發了新的座椅,承諾更自然的姿勢,這將帶來更高的舒適度。

我們駕駛了兩個版本的原型車——一個是手動變速箱,另一個是自動變速箱,都有六種速度——我們甚至能夠比較當前 165 馬力的 Mazda3 2.0 和手動變速箱的差異,以更好地辨別差異。幸運的是,這是我開的第一輛車,讓我可以檢查良好的發動機/箱(手動)設置。

SKYACTIV-X 原型機

SKYACTIV-X(未來的引擎)和 SKYACTIV-G(今天的引擎)之間的區別再清楚不過了。無論轉速範圍如何,馬自達的新發動機都更加充滿活力——可用的額外扭矩非常明顯。像“G”一樣,“X”是一個 2.0 升的單位,但數量更多。馬自達的目標是約 190 馬力的功率 - 在路上很明顯。

它對它的響應能力感到驚訝,來自最低的製度,但你可以對引擎給予的最好的讚美是,儘管它是一個正在開發的單元,但它已經比市場上的許多引擎更令人信服。

擔心像柴油一樣壓縮點火會帶來這種類型發動機的一些特性,例如更大的慣性,使用範圍短,甚至聲音,這是完全沒有根據的。如果這是內燃機的未來,那就來吧!

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內部圖像。 (學分:網絡)

原型車的內部——顯然是正在開發的汽車的內部——帶有一個位於中控台上方的屏幕,上面有三個編號的圓圈。這些是亮還是亮,取決於發生的點火或混合物的類型:

  • 1——火花點火
  • 2——壓燃
  • 3 — 獲得最大效率的更稀薄的空氣/燃料混合物

葡萄牙的“小”發動機?

異常的葡萄牙稅收將使該引擎成為邊際選擇。 2.0 升容量是理想的有幾個原因,尤其是因為它是大多數世界市場公認的容量。負責 SKYACTIV-X 的工程師提到其他容量是可能的,但目前該品牌不打算開發容量低於 2.0 升的發動機。

發生壓縮點火的各種情況——幾乎只是切換到火花點火,在探索更高的發動機速度時或當我們猛踩油門時——令人印象深刻。

至於模式 3,它顯然需要更可控的駕駛,尤其是手動變速箱,事實證明它很難出現在屏幕上——或者右腳缺乏敏感性——。自動櫃員機——面向北美市場的規模——雖然使用起來不太愉快,但結果證明更容易“點亮”3號圈。

消費?我們不知道!

我確實問過,但沒有人想出具體數字。車載電腦“戰略性地”用膠帶覆蓋,所以現在我們只能依靠品牌的聲明。

對於已經成為新架構一部分的原型的最後說明 - 更加嚴格,並允許更高水平的內部改進。重要的是不要忘記這些是開發原型,所以令人驚訝的是,它們比當前生產的 Mazda3 更加精緻和隔音——下一代承諾......

新馬自達3成為第一款SKYACTIV-X

凱概念
凱概念。不要再胡思亂想了,像那樣建造馬自達3。

最有可能的是,馬自達 3 將成為第一款採用創新型 SKYACTIV-X 的車型,因此直到 2019 年的某個時候,我們才能真正看到發動機的效率提升。

至於設計,馬自達歐洲設計中心負責人凱文賴斯告訴我們,Kai Concept 的整體外觀是可生產的,這意味著它離未來馬自達 3 的最終版本不遠了——忘記它是巨型車輪,迷你 -後視鏡或外露的光學元件……

Kai Concept 85-90% 的設計解決方案可以投入生產。

你已經到了文章的結尾……終於!

諾言到了,瑞維羅索已經說過了。所以這是一種補償。史詩般的卡美哈美哈回憶 SKYACTIV-X 發動機燃燒室內的事件。

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