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百公里油耗3.3L,新技术改写了教科书,也改变了燃油发动机的命运

2018-12-11 21:16 来源: 车叫兽Pro

这是阅车深度技术解读内容的第三期,这里我们要先传递一个惊人的消息:纯汽油车的百公里油耗已经降低到3.3L了。

百公里油耗3.3L,新技术改写了教科书,也改变了燃油发动机的命运

这是个令汽油机爱好者振奋的消息,但步子也不能迈的太大,不然容易“扯”到。做到这件事情的是一家爱剑走偏锋的车企,政策告诉所有车企,以后路上跑电动车,但这家车企一台以电机做动力的车型都没有;油耗测试说,小排量涡轮发动机测试工况更有优势,但这家车企所有的车型都在使用自然吸气发动机。

没错,这家公司就是马自达。一个早年差点玩转子玩到破产,又率先打破欧美厂商对勒芒24小时耐力赛冠军垄断的车企。

百公里油耗3.3L,新技术改写了教科书,也改变了燃油发动机的命运

如今它又逆风而行,走上了改进燃油发动机的“不归路”。这次,他们骄傲的向全世界宣布:第二代创驰蓝天技术(Skyactive-X)实现了百公里3.3L的油耗水平。(小参考:最新一代丰田凯美瑞双擎混动百公里油耗4.1L)

为什么一台燃油车比混动还省油?

回想一下混动汽车(点击跳转)的内容,我们知道,燃油汽车在某些工况下,其热能转化为动能的效率并不高,普通发动机的热效率只有30%,所以通过电机弥补发动机的不足,提升发动机在优良工况下工作的时间,就可以大幅降低车辆的油耗水平。

百公里油耗3.3L,新技术改写了教科书,也改变了燃油发动机的命运

2.5L自然吸气发动机的全新凯美瑞,虽然发动机热效率高达40%,但其百公里油耗依然“高达”6.0L,在“THS II”双擎混动系统的帮助下,才最终实现了百公里4.1L的低油耗。由此可见马自达Skyactive-X发动机所达到了百公里3.3L有多么恐怖。

而这一切的秘密,早在8年前马自达就高调的向全世界宣布过了:实现“稀薄燃烧”,是内燃机未来可行的发展方向。

百公里油耗3.3L,新技术改写了教科书,也改变了燃油发动机的命运

稀薄燃烧,指发动机燃用的汽油浓度极低的可燃混合气,可以用空燃比(A/F)数值作为参考。理论上说,混合气燃油越稀,热效率就越高,即1份燃油周围均匀的混合更多空气,其燃烧的就越充分。

但在实践中工程师们发现:当空气过稀时,不仅发动机油耗开始增加,动力也会下降,而造成这个现象的主要有2点原因:

1.燃油过稀导致了燃烧传递的速度过慢,燃烧连续性降低,这使得许多燃油燃烧的热能无法转化为动能。

2.混合浓度越稀,对燃油分布的均与性要求就越高,如果油气混合不够充分,其实际燃烧的情况就会大大偏离预期,实际燃烧情况也会出现很大的随机性。

百公里油耗3.3L,新技术改写了教科书,也改变了燃油发动机的命运

这2个问题限制了燃油发动机进一步提升燃效,所以第一代的创驰蓝天发动机为了提升燃油的雾化程度,就采用了6孔的高压喷油嘴,还特意设计了进气滚流,实现了“分层的稀薄燃烧”,加上燃烧后气缸有着14:1的超高膨胀比,才最终实现了37%的超高热效率,远远超出当时的行业水平。

但是对于“稀薄燃烧”技术来说,这仅仅是刚摸到一个门槛。

“稀薄燃烧”的入门:分层燃烧技术

分层燃烧技术投入实际使用的时间已经非常久了,所谓的分层燃烧,指混合气浓度以火花塞为中心,向外成层级的降低。所以靠近火花塞的区域,油气拥有较高的混合浓度,可以正常点火,而远离的区域油气混合浓度则较低,实现局部的“稀薄燃烧”,进而提升燃油的热效率。

分层燃烧发动机相比普通发动机已经拥有了部分“稀薄燃烧”的优点:

1.可以采用更高的压缩比,能同时提升了发动机的动力性和经济性。

2.燃烧温度低,因此由于温差损耗的能量少,同时发动机零部件寿命更长。

3.排放更好,由于燃烧环境好、燃烧更加充分,所以排放也更好。

百公里油耗3.3L,新技术改写了教科书,也改变了燃油发动机的命运

而目前把分层燃烧技术发挥到极致的,正是丰田燃效高达41%的全新2.5L Dynamic Force Engine发动机。虽然这台发动机热效率极高,但它并没有在技术上进行大幅改革,整个发动机的工作原理依然基于阿特金森(米勒)循环系统。

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