马自达压燃式汽油机怎么回事?用游戏给你说清楚!

三岁小孩都知道的发动机常识

早在初中学物理的时候,我们就初步学习了一些内燃机的工作原理,那时候书上告诉我们的,无非就是一句“柴油机的点火方式是压燃点火,而汽油机的则是用火花点火”并告诉了我们为什么柴油机用压燃,汽油机用点燃的原因:

柴油自燃温度低、黏度大、不易蒸发故采用压燃点火;

汽油的自燃温度较高,黏度小容易蒸发,所以可以在气缸外部与空气形成均匀的混合气,或者用喷射系统直接将汽油喷入气缸,然后在压缩行程快结束时通过火花塞跳火将混合气点燃,汽油机工作的四冲程相比大家也很清楚了。

目前大多数汽油机的工作原理还是基于奥托循环进行的 目前大多数汽油机的工作原理还是基于奥托循环进行的

随着技术的发展,越来越多的新技术被应用到了发动机上,从化油器到多点电喷再到缸内直喷,从气门的简单开闭到VVT-i、VTEC等配气系统的应用,都彰显着人们在探究高效率发动机上的不懈努力。但是汽油机基于的最基本工作原理还是没有变,阿特金森循环也是在基于奥拓循环的基础上,采用一套比较复杂的曲柄连杆机构得到,而且因为结构复杂,维护上难度更高。所以说,如果能从四冲程发动机的本质上做出突破,那么才能在提高效率,降低油耗等项目上得到质变。

阿特金森循环采用一套复杂的连杆机构,增大膨胀比 阿特金森循环采用一套复杂的连杆机构,增大膨胀比

马自达的这款发动机用了什么黑科技?

那么,马自达的这款Skyactiv-X发动机能否突破常规呢?我们先来简单了解下它的工作原理。

Skyactiv-X发动机是基于一种叫做“火花点火控制压缩点火”的技术实现的,简称“SpCCI”,这种技术的核心,就是讲火花点火和压燃点火两种点火方式融合进了一台发动机之中,它的原理可以用一段话简要说明:

“火花点火控制压缩点火”的方法是,通过点火提前角控制着火时刻,通过发动机排气再循环控制燃烧速率。其实现方法可以包括以下步骤:在进气过程中进行第一次燃料喷射,在压缩上止点时形成均质稀薄混合气;在压缩冲程中进行第二次燃料喷射,在火花塞周围形成局部较浓混合气,火花塞点火点燃局部较浓混合气产生火焰传播,局部火焰传播燃烧放热,压缩周围大面积稀混合气温度压力升高达到自燃着火状态,从而激发整个缸内混合气多点大面积自燃,并使全部混合气快速燃烧完全。

SpCCI的工作原理示意图 SpCCI的工作原理示意图

觉得这段话有点难懂?行,就拿一个好懂的来打比方!相信有的朋友肯定玩过《瘟疫公司》这款游戏,游戏怎么玩我就不介绍了。总之在游戏开始时,你要选择一个地区,投放你研制的病毒,让它初步地感染一部分人。

然后呢,你需要不断进化你的病毒,让它先传播到这块大陆以及附近的所有地方。这个就相当于上一段里的“第一次燃料喷射,形成均质稀薄混合气”而人口较多的地区,就相当于第二阶段的“在压缩冲程中进行第二次燃料喷射,在火花塞周围形成局部较浓混合气

红色区域就是被感染区域,而人口较多的地方就相当于浓度较大的混合气 红色区域就是被感染区域,而人口较多的地方就相当于浓度较大的混合气

最后自然是要让病毒传播到世界每一个角落,并爆发致命性杀死每一个感染的人了,这就相当于最后阶段的“火花塞点火点燃局部较浓混合气产生火焰传播,局部火焰传播燃烧放热,压缩周围大面积稀混合气温度压力升高达到自燃着火状态,从而激发整个缸内混合气多点大面积自燃,并使全部混合气快速燃烧完全

高浓度“病人”先被点燃,活塞压缩将多数稀薄“病人”压燃 高浓度“病人”先被点燃,活塞压缩将多数稀薄“病人”压燃

一句话总结,这台发动机的工作原理就是“两次喷油,两次点火”其中第一次喷油形成大面积稀薄混合气,第二次形成集中的高浓度混合气,第一次点火是用火花塞点燃高浓度混合气,第二次则是高浓度混合气燃烧放热并配合活塞压缩将整个气缸内的气体压燃。这款发动机的优势,在于能让汽油机的输出扭矩达到柴油机的水平,提高发动机压缩比,并且提高燃烧效率,在排放上也能更加环保。

目前马自达的工程师表示,Skyactiv-X发动机在低转速工况下的表现还比较生硬,需要进一步优化,同时还表示这种发动机的制造成本将介于柴油和汽油发动机之间。

这篇文章也仅仅是一个小科普,没能用更严谨的语言来叙述。可能在未来,内燃机总有被取代的一天,但是工程师们敢于打破常规的精神值得我们敬佩,也正是这一次次在我们无法注意的细节上上的创新,我们乘坐的汽车才能变得越来越好,对于未来汽车的发展,我们充满了期待。

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