不玩转子,马自达第二代发动机要用黑科技先捞一笔?

说起发动机的未来发展方向,小型化、涡轮化、电气化都是不可绕开的关键词。从去年的沃德十佳发动机可以看到,小排量涡轮发动机、混合动力系统逐渐成为主流,而大排量、自吸发动机所占席位越来越少,则被解读为终将被时代所淘汰。

除了马自达,大概没有哪个厂商还能如此坚定不移的采用自然吸气发动机了。当然,马自达的创驰蓝天发动机在动力与燃油经济性上的实力也已经被市场所认可,似乎没有必要跟随时代潮流去研发小排量涡轮增压发动机。不过,马自达创驰蓝天之父人见光夫并不满足于此,势要在“非主流”的道路上越走越远。

HCCI要量产了?

早在2015年,马自达曾经向外界透露了第二代创驰蓝天发动机的研发计划,这是马自达首次提到HCCI这个词。HCCI的全称是Homogenous Charge Compression Ignition Engine,中文名为“均质压燃技术”。当时马自达表达,这项全新的技术将会出现在第二代创驰蓝天发动机上,最直接的性能提升包括热效率提升30%、油耗降低至3.3L/100km。

这两个数据看上去十分诱人,如果采用了HCCI的创驰蓝天发动机能够量产,那么接近60%的热效率将称霸市场,要知道如今代表着发动机热效率最高水平的丰田也仅有41%。不过,马自达在当时吹出这样的“承诺”,似乎没有引来多大的质疑,毕竟这个“小而美”的日本企业一直都在跟发动机技术较劲儿,曾经的转子发动机让其破产,而后的日子似乎都在努力赚钱重新投入到转子发动机里。

根据目前马自达公开的少量数据,采用HCCI的第二代创驰蓝天发动机将在今年的东京车展上亮相,而首款量产HCCI发动机将会搭载在2018年上市的全新马自达3。简单来说,这个HCCI的原理是结合汽油发动机与柴油发动机的优点,取消传统汽油机的火花塞点燃步骤,借用柴油机的压燃技术以实现更彻底的油气混合物燃烧,从而达到燃效更好、排放更少的目的。

HCCI并非马自达首创

事实上,均质压燃技术并非马自达的专利,只是它将前人的创意最终做成了现实。HCCI的提出最早可以追溯到上世纪80年代末90年代初,在提升内燃机能效的目标之下,汽车工程师们绞尽脑汁。有感于欧洲市场柴油发动机的高使用率,以及相比起汽油机具有的更大技术突破潜力,工程师们开始思考,能否利用柴油机的技术优势弥补汽油机的技术瓶颈?

关于内燃机技术突破的思考,各家车企有着不一样的打算。通用与欧洲率先提出了柴油机与汽油机的优势结合思路,而戴姆勒与大众出于其他原因的考虑并没有走这条路,而是继续投入到汽油机与柴油机的各自技术发展上。

柴油机与汽油机之间最大的差异之一,即柴油机采用压燃方式、而汽油机则是点燃。目前汽油机在燃效方面的制约,其中一部分来自于油气混合物在缸内点燃时高温的热损失无法得到更好的控制,如果借用柴油机的原理,则汽油和空气的均匀混合物可以在气缸内以较低的温度进行压燃,这种技术之下能够带来最直接好处有两点:第一,油气的均匀混合,可以避免物质部分过浓或者过稀,减少局部浓烟的生成;第二,混合物质在低温下压燃,能够有效降低N0x的排放。

但是,要实现均质压燃就需要高压缩比,于是马自达在量产HCCI发动机时,压缩比要从如今的14:1提高到18:1,这已经是目前汽油发动机技术里压缩比的最大值。量产后的马自达HCCI发动机能否真正的做到这一水平,目前还是未知数。

HCCI就是最佳方案?

正如上文所言,HCCI早在多年前就已经纳入了许多车企的技术规划里,只不过经过了长时间的投入仍在没有量产的消息,对于那么仍然停留在实验阶段的HCCI方案,它始终有着无法解决的技术难题。

从技术角度考虑,HCCI的量产需要解决几个问题:均匀混合的油气物质进入缸内等待压缩冲程,什么时机之下才能实现顺利的压燃?当然,目前行业里探讨的结果是通过发动机的各种控制机构以实现HCCI工作状况的温度、压力、氧含量等条件保持稳定。而另一个问题则是,HCCI并不能在任何工况下工作,比如这种发动机的冷启动就十分困难,而且HCCI发动机的转速区间与扭矩十分有限,几乎无法靠它启动汽车。再者,就是均质压燃的原理如何避免爆震的可能性。

因此,马自达量产的HCCI发动机极有可能保留火花塞这个结构,只是有可能通过一些控制方式来切换点燃与压燃两种工作模式,以实现最佳的燃效区间和清洁排放。不过,关于第二代创驰蓝天发动机如何采用HCCI技术,目前马自达仍然没有公布更多的细节。只能留待东京车展之前才能有更详细的了解。

雅斯顿小结

曾经,HCCI是发动机研发领域的热词,而后来因为种种技术瓶颈而始终停留在实验室里。如今,马自达率先将其量产,也许我们不需要对其有太多的质疑。毕竟马自达是一个对技术有着疯狂执着的车企,而它所拥有的黑科技,是丰田章男都表示有不少差距的。

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