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为什么欧洲人不搞马自达的SPCCI发动机?

2018-05-22 13:51 来源: 驾仕派

为什么欧洲人不搞马自达的SPCCI发动机?

小编按:这又是一篇与马自达新一代创驰蓝天技术有关的内容,与 工科男马自达的一场技术公开课:接着为内燃机续命结合起来看,你除了会更加理解马自达在动力技术上的执拗,也能够看到欧洲品牌所选择的方向。

马自达在最近的2030战略发布会上着重讲了新一代创驰蓝天技术SKYACTIV-X,其核心就是SPCCI发动机。耿直的马自达技术总监人见光夫没有直接宣传新发动机的效果,而是用很大的篇幅来介绍原理和试验数据。

为什么欧洲人不搞马自达的SPCCI发动机?

新SPCCI发动机让很多马自达粉、自吸发动机粉、“电动车不支持者”和日系粉十分兴奋,但更多的车友是一脸懵逼,好奇两个问题:1马自达SPCCI发动机有啥不一样?2为啥别的品牌尤其是欧洲品牌不谈热效率?

对技术感兴趣的驾仕派来给大家解释下。先说第一个问题,马自达的SPCCI发动机到底是什么。

SPCCI到是底什么

更省油、更环保(更少的碳和有害尾气)是发动机永恒的进化目标,而我们现在的内燃机太不完美。这种不完美不仅指限于成本的妥协,还包括汽油机、柴油机这些看似理所当然的内燃机形式。

为什么欧洲人不搞马自达的SPCCI发动机?

我们知道,汽油的易挥发性好,但着火点高,所以汽油机要靠火花塞点燃,因此压缩比低、热效率低。柴油具有抗爆震性但挥发性差,所以柴油机要靠压燃,但压燃的柴油机属于燃料喷雾扩散燃烧,氮氧化物和碳颗粒的排放是绕不开的问题(所以出了这么多柴油作弊门事件)。因此,传统内燃机存在最低排放和最高热效率两个极限。

比较理想的内燃机是综合汽油机排放好和柴油机效率高的优点,用压燃的方法让介于汽油和柴油之间的合适燃料在汽缸内均匀的燃烧,也就是常说的HCCI(均质压燃)发动机——均质意味着可以避免混合气在汽缸局部不均匀带来的有害排放物,压燃的方式让混合气同时起火,无需火焰从着火点向外扩散的过程。

为什么欧洲人不搞马自达的SPCCI发动机?

因此,不论是汽油机还是柴油机,进化的方向都是HCCI,路径就是提高压缩比和增加空燃比,翻译过来就是把混合气压缩得更厉害以产生更大的能量,喷更少的油但进更多的空气让燃烧更充分。

但实现起来真的很难。对汽油机来说,更高的空燃比(油少空气多)会令点火越来越困难(好比大风中点火),而高压缩比直接压燃更难,因为对温度控制要求极高(不是太高,是极高),温度稍微高一点就爆震,温度稍微低一点就燃烧不稳定,就像抽烟用的打火机,不是一下子火焰蹿老高烧到眉毛就是死活打不着。

为什么欧洲人不搞马自达的SPCCI发动机?

所以,大多数汽油压燃发动机都停留在实验室,成本和可靠性的压力几乎没有厂商愿意把HCCI量产。这时 ,马自达对自吸发动机执着的劲头就体现出来了(其他品牌干嘛去了?后文说)。

马自达想,既然直接上HCCI容易步子大扯到蛋,那就妥协下呗,好歹也能比现有自吸汽油机提高不少,于是SPCCI发动机诞生。

SPCCI意思是“Spark controlled compression ignition”,即火花塞控制的压燃点火。

为什么欧洲人不搞马自达的SPCCI发动机?

SPCCI发动机把一步就可完成的点火分为两步,第一步火花塞点燃一小部分混合气,燃烧的混合气体积膨胀后挤压未燃烧的混合气,这些未燃烧的混合气压力就变大,然后发动机把这些混合气压燃。这样一来,发动机的压缩比不用过高,设定在15-16即可(目前柴油机17以上很正常),然后通过调整火花塞的点火时机以及气门的动作来营造出HCCI可以稳定运行的温度压力环境。

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