凭借Skyactiv-X,马自达寻求保持内燃火焰燃烧

将火花驱动和压缩点火相结合能否帮助这家小型汽车制造商在电动汽车时代生存下来?

通过 萨贝尔·考特尼会吗 | 更新 2018年2月7日下午5:29
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正如马自达的代表经常告诉你的那样,以汽车制造商的标准来看,马自达并不大。诚然,该公司在全球拥有约4.5万名员工,算不上一家小公司,但去年在全球销售了约156万辆汽车,与丰田(Toyota)或通用汽车(General Motors)等公司相比,该公司的规模相形见绌。(从另一个角度来看该公司的规模:在美国,福特f系列皮卡的销量是马自达汽车销量的三倍多。)

但作为世界-嗯,大部分都是在应对气候变化威胁的竞赛中,马自达和所有汽车制造商一样,必须想方设法提高其阵容的效率,以满足全球监管机构和具有环保意识的消费者的要求。由于电动汽车的机械结构简单,最终可能会证明制造电动汽车比内燃汽车更便宜,但从一系列燃料燃烧器转换到电动汽车本身就是一个非常昂贵的提议——马自达没有国家gdp那样的预算来轻松实现这一目标,即使如此丰田帮助开发电动汽车技术

因此,马自达并没有拿出一辆大众汽车,花费数十亿美元,从头开始打造一个庞大的电动汽车车队(以及配套的充电网络),而是希望从内燃机动力装置中挤出更多的生命。输入:Skyactiv-X,该公司的新一代高效ICE技术

新系统是该公司大胆、全面的效率战略战略的一部分,该战略的重点是到2030年将油井到车轮的总排放量减少到2010年水平的50%,到2050年减少到2010年水平的90%。事实上,马自达声称其Skyactiv技术的未来版本将更加先进和高效,足以与电动汽车的井-轮排放相当,这在一定程度上要归功于其特点是(理论上)热效率为56%这意味着燃烧气体中只有44%的能量以热量的形式损失掉了。

但这都是将来的事了。与此同时,还有Skyactiv-X。马自达表示,新发动机将于2019年上市(该公司没有更具体的说法),虽然代表们没有具体说明将在哪个车型上亮相,但他们表示,对阵容进行快速检查后,就会发现哪些车型将进行重大改变,可能会与全新发动机同时推出。

这里有个提示:看右上方。,维基百科

最初的Skyactiv技术套件于大约10年前开始实施,通过寻求减少效率低下和整体浪费,以降低整体消耗,帮助通用汽车将其全球企业平均燃油经济性提高了约30%。这基本上相当于每个共和党人上台后承诺对政府做的工程…只是不像国会,Skyactiv真的起作用了。在不到8年的时间里,马自达降低了整体重量,调整了发动机,调整了变速箱,并进行了一系列其他较小的改变,以达到30%的改进目标,而不依靠混合动力或电动汽车,使其成为2012年至2016年美国平均燃油经济性最高的制造商。(没有大型suv或卡车可能也起到了很大的作用,不过,嘿。)

然而,要在这一基础上取得显著进步,就意味着要更进一步。由于采取了所有“简单”的方法来制造更高效的发动机,该公司被迫重新审视汽油在汽缸内爆炸的方式。因此,就像一个人的假日饮食习惯让他感觉恶心一样,马自达决定减肥。

简单地说,汽油发动机通常的目标是拥有所谓的化学计量混合物在空气和燃料中,尽可能多的气体分子很容易找到氧气伙伴来跳燃烧广场舞。不过,采用比这更低的燃料/空气比也有一些好处;额外的空气意味着气缸内的温度更低,因为额外的氧气吸收了热量——由于它在加热时膨胀,它有助于产生压力,增加压在活塞上的力,从而产生机械能,最终推动汽车前进。因为温度较低,能量作为热量被浪费的更少,从而提高了热效率。

但大多数汽车制造商不让发动机精简是有原因的。由于汽油分子相对稀少,不能保证链式反应大爆炸气缸内部将发生所需的可靠性。因此,发动机在运行时通常不得不更努力地工作以保持火焰燃烧,从而抵消了过度含氧燃烧带来的收益。当然,除非你像柴油发动机一样改用压缩点火,它会将气体分子彼此推得更近,并将燃料/空气混合物加热到足以在没有火花的情况下爆炸。(它也比火花点火更快,所以它可以从同样的能量中提取更多的功——从而提高效率,并创造出柴油发动机通常提供的更高的扭矩。)问题是,汽油发动机的设计使得它很难控制常规的压缩点火;柴油发动机在需要点火的时候就将燃料喷入汽缸,而汽油发动机在混合燃料在汽缸内压缩时,燃料已经在燃烧室中了。

因此,马自达提出了一个聪明的混合解决方案:火花控制压缩点火,或SPCCI。在SPCCI中,发动机的设计是将燃料/空气混合物压缩到低于压缩点火的阈值(Skyactiv-X发动机的比例是16:1),然后用一个小火花启动点火——足以点燃燃料密集的区域,产生一个小火球……反过来,这个火球向外推压其余的燃料/空气混合物,将压力提高到压缩卡-砰的一点。

但是你如何在汽缸顶部得到燃料密集的区域,让火花塞启动呢?在马自达的例子中,他们设计了一个圆柱体,在里面制造一个旋涡,在中心区域——飓风的风暴眼——含有更高水平的汽油蒸汽。他们还实施了分段燃油喷射策略,即在进气冲程时只喷射少量气体,然后在压缩冲程时将大量气体喷射到气缸中。

但即使是老鼠和工程师们最完美的计划,在现实世界中也可能误入歧途;气压和湿度等外部因素会改变压燃发生的时刻。Skyactiv-X引擎旨在通过不断调整每个燃烧事件的点火时间来抵消这一点;此外,一个小型增压器有助于控制流入发动机的空气压力。马自达表示,最终的结果不仅是更高效的发动机,而且更适合大多数人的驾驶方式。Skyactiv-X的设计不仅可以在低转速下提供比该公司以前的发动机更大的扭矩,而且在此过程中效率更高。在真正的重载期间,例如在全油门加速下,电机会切换到传统的火花点火,以确保在需要时仍有峰值功率。

图表很有趣。,马自达

他们的终极目标是:创造一种更强大的引擎而且比目前的Skyactiv-G发动机更高效。可以这么说,这款2.0升直列四缸发动机预计将作为Skyactiv-X的发射车,其功率与大部分车型中发现的2.5升四缸发动机(功率为184马力,扭矩为185磅-英尺)大致相当……但马自达3的效率比目前的2.0升发动机高出20%,EPA的标准是每加仑高速公路行驶37英里。所以,一个可以推进的引擎一辆(非常好的)小型车从0英里每小时到60英里每小时只需7秒…但在开阔的道路上,它的英里/加仑仍然不到45英里。

此外,发动机的功率带在大转速和发动机负荷范围内都能产生更好的燃油消耗,特别是与小型涡轮增压发动机相比,后者通常只能提供一个狭窄的最佳燃油经济性区域(* *咳咳EcoBoost咳嗽咳嗽* *).这使得配备skyactiv - x的车辆比使用传统发动机的竞争车辆使用更低的整体齿轮传动,当然,这可以产生更快的加速和更灵敏的响应。

从纸面上看,这一切都很棒。但空谈是廉价的,尤其是公关代表向媒体成员发出的那种沾沾自喜的赞美。因此,为了证明skyactivo - x不仅仅是雾件,马自达让一群记者在几辆下一代汽车原型车中自由驰骋,这些原型车装有2.0升版本的spcci装备的神奇发动机。

这款引擎给人的感觉基本上是不起眼的——考虑到原型机的半成品性质,这是一种补充,而不是侮辱。安装在驾驶员视线高处的平板电脑提供了有关发动机何时欧宝娱乐怎么样从SPCCI操作切换到老式火花状态的信息;在大多数情况下,它一直保持在压缩模式,只有当你卑微的作者决定像他一样开车时,它才会进入传统的点火模式。偶尔会出现一些爆震(这只是意外的压缩点火),特别是在变速杆车中,ECU对发动机速度的控制不如电脑控制变速箱的汽车。但除此之外,事实证明,这款小型发动机凭借合理的四缸发动机的气魄,完全有能力拖着紧凑型汽车原型车四处跑。这款样车的反应速度比公司借给你的2.5升马自达3 5门轿车要慢一些。从我们在拉古纳海滩的酒店到公司在欧文的研发总部的通勤,马自达是公司借给你的,但这可能是由于测试引擎的不正常,以及原型车上坐着三个成年男人等原因。

马自达的下一代汽车架构。,马自达

不幸的是,对skyactiv - x的真正测试——效率如何——仍然是一个很大的问号,因为马自达没有告诉我们,我们在奥兰治县附近的短暂驾驶路线中积累了什么样的燃油经济性数据。考虑到如此复杂的原型机可能出现的差异,很难对它们进行指责,但这也意味着试驾并没有像预期的那样提供足够的信息。

尽管如此,即使是这些短途驾驶也足以证明,即使面对汹涌而来的电动汽车革命,这家汽车制造商对汽油发动机的现代化和革命是多么的认真。Skyactiv-X是否能够兑现马自达的承诺?我们明年就知道了……但如果这款发动机的效率和驾驶性能能达到马自达预期的一半,那么未来的马自达买家在踩下油门和加油时,可能都会感到惊喜。

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