汽油内燃机压燃技术国外很早就进行研究,但是一直停留在试验室阶段,到目前没有一款量产产品,因为其工程应用有一些不得不解决的难题,其中🞏📋一个就是压燃点火的适用范围过小,并且受到外界气候的制约。
在没有解决这些🀚♂问题🕸🎛👱下,实验室吹嘘的压燃原型发动机并没🅭有任何意义,即使它的热效率能够达到恐怖的60%。
压燃技术由于物理条件的局限性,在不同燃烧温度下,压燃的表现是截然不同的,比如当燃烧室温度较高,压燃会进入的较早,燃烧剧烈,振动噪音明🀧⚵显;当燃烧室温度较🟓🜲低,压燃进入☞较晚,一方面燃烧效率低,一方面燃烧变得不稳定,也没有实际意义。
要想实现完美的压燃,必须将燃烧温度控制在+-3℃,如果不能如此精确控制的话,就会发生各种问题,但是在世界上的任何地点,任何海拔,📈😺从启动到高负荷都保持一致的燃烧温度是不可能的。
马自达公司方面通过研究发现控制压缩压力也是可行的,可是到现在为止也没有哪一家研究机构和主机厂能够研发出实现瞬间切换压缩比的机构,因为他们的研🙫🍕发走到这一步就放弃了。
而马自达方面则是更进一步,想通过控制点火时刻,来间接控制压缩着火的时间点,为了实现这个目标首先要在物理结构上需要一个超高压缩比的气缸,然后混合气必须非常的稀薄,在任何温度下不能自发被压燃,通过一个火花塞点火,形成火焰核心,对燃烧室进行再压缩,然后让周围混合气也被压燃,形成均质燃烧。
为此马自达自己也是设计建造了一台1.3升的直喷汽油机,工况测试油耗表现还是比🜾较理想的,🖶比丰田丰田普锐斯的油耗水平相当。
通过使用了世界第一的🃂🔼🆀高压缩比,米勒循环以及一系列降低机械阻力的措施,马自达公司确实比较成功地提高了发动机热效率,动力性和燃油经济性保持了非常高的水平。
不过中原汽车集团公司的技术路线则颇为不同,没有过分地追🝨🍧求高压缩比,而是利用微波点火器来充分让超稀薄的混合气进行充分地燃烧,通过🝯🎮🔛大量的研发实验,中原汽车集团公司则🖄🐁是掌握了这套微波点火器在发动机不同工况下如何来最大限度地让超稀薄的混合气进行稳定充分地燃烧,并且建立了一套理想燃烧的理论计算模型。
马自达公司在加入进来后也是被中原汽车集团公司在这方面🅭的研发给吓了一跳,两家技术目标是一致的,都是希望研发出一款更强劲、更省油、更节能🀧⚵的🆜🐜发动机。
不过马自达方面还是坚持提高压缩比和比热比,因为这对发动机的热效率提高是有帮助的🚊。
在提高压缩比方面洪磊带领的技术团队并没有反对,不🗆🙔过对于马自达的压燃技术就持有不同意见,不过也采用了马🔭🔭自达之前研发的一些技术专利,其中就包括了一套自适应点火正时技术专利——
其实这是一套算法,为了预估出点火时刻,在每个气缸都设置了独立的气缸压力传感器,用来解析压缩点火的状态,通过对数据的前馈和反馈,让燃烧保🆜🐜持在理想的状态。🟓🜲
双方还一起研发了一套高压燃油喷射系统,压力达到了45兆帕,这套系统是永瀚航空科技公司研发出来的,这套高压燃油喷射系统类似柴油♄🅵发动机。
虽然🍙🈟⛋华兴集团公司可以🃂🔼🆀研制出200兆帕左右的高压燃油喷射系统,但是成本还是太高了,所以还是使用了已经非常成熟的45兆帕高压燃油♄🅵喷射系统。
喷🛷油器也区别于传统扇型喷雾的喷油器,接近柴油发动机,呈现均匀分布,共有10个喷孔,确保混合气参与混合,从而实现超高响应性与控制精度,马自达公司负责了这方面的设计。
另外双方的工程技术团队还一起设计了一套进气增压机,由于采用了超稀薄燃烧,要实现🚊传统2.0L自然吸气发动机的性能,进气量可能就需要3L到4L,而发动机燃烧室不可能设计到这么大,单纯依靠节气门的空气模型,是无法实现如此快速的进气变换响应的,涡轮增压系统更不行,而📸且必须要对不同🕱🍗海拔、温度的进气量进行控制,就需要用到这套电动涡轮进气增压器了。