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马自达发布了“不用火花塞”的发动机,这是怎么回事?

马若飞2017-08-09 17:04:22

油耗更低,动力更强。

昨天,日本汽车企业马自达在东京宣布了“可持续发展宣言 2030”的未来发展路线图。这个长期计划主要围绕动力系统的革新,除了业界广泛采用的混动、电动之外,马自达发布了“点火控制压燃”SPCCI 技术。

未来使用这种技术的“创驰蓝天-X”系列发动机的扭矩将提高 10% 到 30%,油耗降低 20% 到 30%。马自达称,目前已经解决了压缩燃烧技术的关键问题,“创驰蓝天-X”系列发动机将在 2019 年开始量产。

现在的汽油汽车,无论发动机有几个气缸、排量几何,工况一定都是分为吸气、压缩、点燃、排气四个冲程,最关键的“点燃”冲程里,汽缸里的汽油空气混合气体是被气缸内的火花塞产生的电火花点燃的。

马自达说,他们的“点火控制压燃”技术中,汽油将不再是由火花塞点燃,而是提高气缸的压缩比,利用压缩产生的内能让混合气体自己燃烧。

现在的汽油发动机,各家厂商都在试图让汽油燃烧的更充分来提高效率,减少污染,手段比如稀薄燃烧技术、汽油多次喷射技术、气缸直喷和进气歧管喷射双模技术等等。这些技术都是想解决一个问题,就是让气缸里的汽油更均匀和充分的燃烧。但因为火花塞点燃汽油的那一瞬间始终是从火花产生的那一个点开始,逐渐扩散燃烧整个气缸,现有的技术决定点燃这个冲程没办法做到彻底的均匀。

但在使用“点火控制压燃”技术的发动机里,汽油空气混合物将因为内能升高达到燃点,理论上在多个点开始自发燃烧,所以燃烧更均匀。其结果就是颗粒物和氮氧化物排放将大幅减少,同时效率更高。

奔驰、通用、大众、福特、博世等公司也说过开发压缩汽油机,但因为汽油的压缩燃烧很难控制开始的时刻,而如果燃烧不完全可控汽油发动机就会产生爆震,效率反而会大幅下降,所以没有哪家厂商推出过成熟的方案。

其实“创驰蓝天-X”系列发动机,马自达还是设置了火花塞的,只不过是在低速、低温等汽油燃烧能控制的阶段使用传统火花塞点燃方式,在发动机工况或者负载稳定的时候,自动切换到不使用火花塞的压缩燃烧模式下。

新的汽油发动机技术是马自达长期减排计划的一部分。马自达计划到 2050 年,实现比 2010 年减少 90% 二氧化碳排放为长期规划,目标 2030 实现平均减少排放 50% 。2019 年之后,马自达将在某些政策有偏向的国家,比如中国推出针对性的电动汽车产品,来完整公司的整体规划。

和丰田、本田相比,马自达是一家规模较小的日本车厂,2016 年产量大约在 155 万辆,在全世界的车厂里排名 15 位上下。历史上的马自达是以偏门的技术和车型引人注目的,比如在 1960 年代到 2010 年代生产的汪克尔转子发动机。

这种发动机震动和动力损耗都较小,转速高动力强,但因为材料技术的限制会产生燃烧漏气、机油消耗过大的问题。在 RX-8 车型之后暂时停止了生产。



题图/Inside Mazda

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