起底「二代创驰蓝天·HCCI技术」马自达黔驴技穷

名词解释:

  • 马自达汽车第二代创驰蓝天发动机定义为HCCI系统 , 技术特点包括米勒循环、均质压燃、点火做功与机械增压器 。
日系汽车是个很神奇的车系 , 似乎每个品牌都有“技术宅”的形象 , 但打造出来的量产汽车普遍为动力差油耗高;当然以温和的驾驶方式还是可以实现节油的 , 只是这会严重影响驾驶感受与其他车辆的通勤效率 。
究其原因主要是坚持是有「自然吸气」这低成本的发动机 , 在涡轮增压时代中 , 这种中低转速扭矩极差 , 峰值扭矩稍纵即逝的内燃机早已应该淘汰了 。 因为只有扭矩足够大才能实现大马力 , 实现大扭矩的基础是增压进气 , 所以马自达二代机型也采用了机械增压技术 , 然而这种低效率的增压器又是在淘汰边缘的技术 。
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增压器的类型
  1. Turbocharger·废气驱动空气压缩机
  2. mechanical supercharging·机械空气压缩机
量产汽车绝大多数车辆都采用缩写为“T”的增压系统 , 原因为该系统的压缩空气强度更大 , 而且自身不损耗内燃机的扭矩 。 自然吸气发动机在运行中会产生压力非常大的排气 , 比如2.0L发动机以1000转运行时 , 每分钟排气500次、单次排气量已经很接近0.5L(涡轮增压机) , 算一算在狭窄的排气歧管中会有多强的气流吧 。
涡轮增压器从排气歧管位置引出排气 , 驱动压缩机的涡轮可以实现每分钟数万转的高转速;进气系统中的压气机涡轮转速与废气涡轮相同 , 于是则能够在进气管路中以高转速提高进气量 , 并且将空气压缩后提升空气的氧浓度 , 充入气缸的空气就是“富氧标准” 。
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内燃机的运行基础是依靠「燃烧燃油」 , 燃油在短暂的做功(燃烧)冲程中无法充分进行化学反应 , 所有内燃机都要通过提高燃烧的充分性 , 也就是在限定时间中的燃烧速度以提高转化比例 , 以此达到提升热能(扭矩)的目的 。
而提高燃效的方式无法从燃油本身着手 , 燃烧是氧化反应 , 那么就只能从氧气着手;实验说明等量的燃油与越多的氧气反应则燃烧速度越快 , 所以增压器的本质就是“压缩空气机” , 将大量的分子挤压变小 , 塞入气缸里就是富氧燃烧的高效率状态了 。
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自然吸气发动机在中低转速吸入的空气量很少 , 而且是常压的低氧浓度标准;喷油量按照14.7:1的空燃比计算 , 催化气体与可燃物基数都很低 , 扭矩当然会很小了——扭矩×转速÷9549×1.36=马力 , 扭矩低等于中低转速爆发力弱 , 驾驶此类汽车想要感受驾驶乐趣就要拉升转速 , 但转速越高油耗就会越高 , 所以涡轮增压技术替代了自然吸气成为主流选项 , 同时也替代了机械增压系统 。
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说明:使用机械增压发动机的车辆极少 , 在数百个品牌的上千款量产车中 , 似乎也就剩下捷豹路虎、一汽乘用车等研发水平比较差的企业使用 , 马自达用相同的技术当然也是技术水平的限制 。
机械增压器是非常原始的压气机 , 其连接方式是通过皮带与内燃机的曲轴连接 , 启动发动机后就会全时运转 , 也就是连怠速时都在增压 。 然而增压提升的充气量 , 燃烧的温度和压力都会提升 , 怠速只是为了维持机器运行不熄火的最低设定 , 此时增压除了加速发动机的老化以外似乎没有其他意义 。
(涡轮增压系统的怠速是不设定增压的 , 涡轮增压介入转速平均在1000转左右 , 这种设计更科学)