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热效率51%!马自达HCCI(均质压燃)技术浅析

导读: 马自达算是日本企业中最有个性的一个,典型的"技术宅",马自达是现在世界上唯一还在研发生产转子发动机的厂商,创驰蓝天技术更是马自达引以为豪的卖点。

热效率51%!马自达HCCI(均质压燃)技术解析

2017年8月10日,马自达在其召开的《Zoom-Zoom可持续发展宣言2030》会议上宣布将会在第二代“SKYACTI-X”汽油发动机上使用均质压燃点火技术进行点火,预计该技术将会在2018年推出,并且搭载在最新的马自达6汽车上,届时,该发动机或将成为全球首款采用均质压燃点火技术的汽油发动机。

有开过柴油机的该知道,相对于汽油机来说,柴油机开起来劲更大。而柴油机与汽油机最根本的区别,就在于柴油机采用的是压燃的方式,压缩比更高,燃油经济性更好。

马自达算是日本企业中最有个性的一个,典型的"技术宅",马自达是现在世界上唯一还在研发生产转子发动机的厂商,创驰蓝天技术更是马自达引以为豪的卖点。第二代SKYACTI-X(创驰蓝天)技术更是提出了将热效率达到50%,这和马自达的将“驾驶乐趣”与“出色的环保,安全性能”和谐兼顾的这一宗旨不谋而合。

热效率51%!马自达HCCI(均质压燃)技术解析

HCCI全称Homogeneous Charge Compression Ignition均质充量压缩燃烧,这项技术在90年代初已经被提出并开始实验,但是当时电子控制技术没有现在成熟,所以这项技术直到现在才被大众所知,当时玩这项技术的厂商都是业界的大佬奔驰和通用都进行过研发,但是后来都不了了之,

热效率51%!马自达HCCI(均质压燃)技术解析

HCCI的核心就是均质稀燃,燃油“越稀”,参与燃烧的空气比例就越多,燃烧就越充分,理论上燃效就越高。我们都知道常规发动机的空燃比:14.7:1,然而第二代的SKYACTI-X发动机的怠速空燃比为:36.8:1,相对于普通发动机稀释了2.5倍。

热效率51%!马自达HCCI(均质压燃)技术解析

想要均质就不得不提到另一项技术就是 FSI(Fuel Stratified Injection)燃油分层喷射,为何要“分层燃烧”,其实本质就是混合气太“稀”的情况下点火困难。FSI发动机利用一个高压泵,使汽油通过一个分流轨道(共轨)到达电磁控制的高压喷油器。它的特点是在进气道中已经产生可变涡流,使进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室内,以分层填充的方式推动,使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围,浓混合气点燃后,燃烧迅速波及外层。

压燃,但它不同于常规汽油机的单点点火方式,它通过提高压缩比、采用废气再循环、进气加温和增压等手段提高缸内混合气的温度和压力,促使混合气压缩自燃,在缸内形成多点火核,有效维持了着火燃烧的稳定性,并减少了火焰传播距离和燃烧持续期。

但是马自达并没有取消火花塞的设置,保留了火花塞点火能够使得HCCI过程有了更多的控制,火花塞能够引燃混合气,这样就能避免失火现象的出现,而且火花塞还能够控制点火时刻,大负荷情况下也能够使用传统的火花塞点燃模式工作,冷启动也得到了保障。

通过“压燃”来解决这种“极度稀燃”的问题。一旦汽油发动机通过“压燃”实现了极度“稀燃”,它的效率就能如同马自达宣传的那样,最佳燃效突破50%,理论百公里油耗(常规车辆)3升多。

总之,工程师热衷于研发HCCI,核心目的其实并不是燃效,而是排放。在环境日益恶劣的今天,在成本可控的情况下,要想实现任意工况下氮氧化物排放达标,这几乎是不可能的。HCCI则可以解决这个问题,因为HCCI采用的是低温燃烧技术,可以大大减少空气中氮和氧的“自我反应”,从而大幅度降低尾气中氮氧化物的浓度。

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