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熱效率51%!馬自達HCCI(均質壓燃)技術淺析

2018-06-15 17:09
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熱效率51%!馬自達HCCI(均質壓燃)技術解析

2017年8月10日,馬自達在其召開的《Zoom-Zoom可持續(xù)發(fā)展宣言2030》會議上宣布將會在第二代“SKYACTI-X”汽油發(fā)動機上使用均質壓燃點火技術進行點火,預計該技術將會在2018年推出,并且搭載在最新的馬自達6汽車上,屆時,該發(fā)動機或將成為全球首款采用均質壓燃點火技術的汽油發(fā)動機。

有開過柴油機的該知道,相對于汽油機來說,柴油機開起來勁更大。而柴油機與汽油機最根本的區(qū)別,就在于柴油機采用的是壓燃的方式,壓縮比更高,燃油經濟性更好。

馬自達算是日本企業(yè)中最有個性的一個,典型的"技術宅",馬自達是現在世界上唯一還在研發(fā)生產轉子發(fā)動機的廠商,創(chuàng)馳藍天技術更是馬自達引以為豪的賣點。第二代SKYACTI-X(創(chuàng)馳藍天)技術更是提出了將熱效率達到50%,這和馬自達的將“駕駛樂趣”與“出色的環(huán)保,安全性能”和諧兼顧的這一宗旨不謀而合。

熱效率51%!馬自達HCCI(均質壓燃)技術解析

HCCI全稱Homogeneous Charge Compression Ignition均質充量壓縮燃燒,這項技術在90年代初已經被提出并開始實驗,但是當時電子控制技術沒有現在成熟,所以這項技術直到現在才被大眾所知,當時玩這項技術的廠商都是業(yè)界的大佬奔馳和通用都進行過研發(fā),但是后來都不了了之,

熱效率51%!馬自達HCCI(均質壓燃)技術解析

HCCI的核心就是均質稀燃,燃油“越稀”,參與燃燒的空氣比例就越多,燃燒就越充分,理論上燃效就越高。我們都知道常規(guī)發(fā)動機的空燃比:14.7:1,然而第二代的SKYACTI-X發(fā)動機的怠速空燃比為:36.8:1,相對于普通發(fā)動機稀釋了2.5倍。

熱效率51%!馬自達HCCI(均質壓燃)技術解析

想要均質就不得不提到另一項技術就是 FSI(Fuel Stratified Injection)燃油分層噴射,為何要“分層燃燒”,其實本質就是混合氣太“稀”的情況下點火困難。FSI發(fā)動機利用一個高壓泵,使汽油通過一個分流軌道(共軌)到達電磁控制的高壓噴油器。它的特點是在進氣道中已經產生可變渦流,使進氣流形成最佳的渦流形態(tài)進入燃燒室內,以分層填充的方式推動,使混合氣體集中在位于燃燒室中央的火花塞周圍,濃混合氣點燃后,燃燒迅速波及外層。

壓燃,但它不同于常規(guī)汽油機的單點點火方式,它通過提高壓縮比、采用廢氣再循環(huán)、進氣加溫和增壓等手段提高缸內混合氣的溫度和壓力,促使混合氣壓縮自燃,在缸內形成多點火核,有效維持了著火燃燒的穩(wěn)定性,并減少了火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x和燃燒持續(xù)期。

但是馬自達并沒有取消火花塞的設置,保留了火花塞點火能夠使得HCCI過程有了更多的控制,火花塞能夠引燃混合氣,這樣就能避免失火現象的出現,而且火花塞還能夠控制點火時刻,大負荷情況下也能夠使用傳統(tǒng)的火花塞點燃模式工作,冷啟動也得到了保障。

通過“壓燃”來解決這種“極度稀燃”的問題。一旦汽油發(fā)動機通過“壓燃”實現了極度“稀燃”,它的效率就能如同馬自達宣傳的那樣,最佳燃效突破50%,理論百公里油耗(常規(guī)車輛)3升多。

總之,工程師熱衷于研發(fā)HCCI,核心目的其實并不是燃效,而是排放。在環(huán)境日益惡劣的今天,在成本可控的情況下,要想實現任意工況下氮氧化物排放達標,這幾乎是不可能的。HCCI則可以解決這個問題,因為HCCI采用的是低溫燃燒技術,可以大大減少空氣中氮和氧的“自我反應”,從而大幅度降低尾氣中氮氧化物的濃度。

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權或其他問題,請聯(lián)系舉報。

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