高壓縮比之迷 馬自達創馳藍天技術解析
談到現如今的日本車技術,油電混合動力紅級一時,而并不擅長這項技術的馬自達當然希望秀其它方法來展現自己。在強調用盡每一滴燃油的當下,馬自達祭出“創馳藍天技術(SKYACTIV Technology)”。在各路媒體大肆宣傳下,“創馳藍天”、“超高壓縮比”讓馬自達CX-5幾乎成為技術神話。在“創馳藍天”這么富有詩意的名字背后到底有哪些廠家不愿說的秘密呢?
■什么是創馳藍天
SKYACTIV是馬自達將自家最新技術應用的一個集合,其中包括了發動機、變速器、車身和底盤技術。SKYACTIV的中文名稱叫做“創馳藍天”,可以看出,這套技術的重點就是提升車輛的經濟性,因此更具新意的動力設計就是技術上的重中之重。
■高壓縮之迷
馬自達CX-5不是第一款使用“創馳藍天”技術的馬自達車型,但卻是國內打響創馳藍天名號的主力車型。高達13/1的壓縮比堪比CTCC場地賽車,卻又不需要用賽車專用的超高辛烷值汽油,也不會發生爆震。莫非馬自達真在一款民用城市SUV上運用了什么不計成本的高科技不成?當然不會,馬兒特能跑,還不吃好草。這問題一定出在馬的種類上。要搞清這個問題,我們先要弄明白爆震和壓縮比的關系。
■什么是爆震,與哪些因素有關?
爆震又稱爆燃,是指燃燒室內的混合氣體在火花塞點火后自燃而不遵循正常的火焰傳播過程。這樣的燃燒過程不可控也損傷發動機。在使用固定辛烷值汽油的情況下,爆震主要與點火提前角和待燃壓力有關。也許你接受過廠家官方的洗腦或是查閱了某度百科,它們會告訴你爆震取決于壓縮比。那我們接下來就詳細說明為什么壓縮比不是決定是否產生爆震的根本因素。
■壓縮比的定義與實際壓縮量
在常見的往復式活塞發動機中,壓縮比的計算方法就是指活塞在下止點時的氣缸內的最大容積與氣活塞在上止點時氣缸的最小容積(燃燒室容積)之比。在上圖中,A區域的容積就是氣缸完成吸氣后的最大容積,B區域就是常說的燃燒室容積,A÷B得到的比值即為壓縮比。而廣義上壓縮比的定義就是發動機混合氣體被壓縮的程度。如果在上圖中從容積A壓縮到容積B這段時間內,氣缸保持密閉、混合氣的總量保持不變的情況下,A÷B的確能直觀的反應出混合氣被壓縮的程度。
民用車上使用的發動機大部分都采用了奧拓循環,在活塞的壓縮和拉伸兩個行程中,由于進氣門和排氣門均關閉,氣缸可以看作為一個相對密封的容器,混合氣的壓縮量和膨脹量幾乎是一致的。但如果活塞壓縮的過程中,有一部分氣體溜走了呢?混合氣的被壓縮程度就不能用壓縮比這樣狹義的數值直觀的反應了。這就引出了下一個概念,米勒循環與實際壓縮量。
■米勒循環與傳統奧拓循環的區別
兩張發動機配氣相伴圖,對比可以發現,下一張圖中活塞在運行到下止點后,進氣門并沒有及時關閉,氣缸內的氣體又經過了慣性進氣和進氣反流(將吸進的氣再排出去)兩個過程。通過將進氣門關閉時機延遲至活塞下止點后的某一個度數,使混合氣的實際壓縮量小于爆炸后的膨脹量,這就是“米勒循環”。采用了米勒循環的發動機,無論混合氣的實際壓縮量如何改變,但活塞、曲軸、氣缸體均與傳統奧拓循環發動機一致,所以活塞在下止點時氣缸的最大容積與燃燒室容積這兩個數值是固定的不會改變。正因如此,在計算傳統的壓縮比這個數值時,米勒循環發動機會非常高,但燃燒室內的待燃氣體壓力卻并沒有比奧拓循環發動機的大多少。
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