18新利最新登入气体压缩点火发动机如何工作

马自达SKYACTIV-X发动机"width=
马自达的SKYACTIV-X发动机是世界上第一台使用压缩点火的商用汽油发动机。马自达

2017年夏天,马自达推出了一款公告当前位置这家汽车公司找到了一种为乘用车制造压缩点火式汽油发动机的方法。马自达声称它的新引擎可以提高20%到30%的燃油经济性,这对汽油发动机来说是一个相当大的成就。

在深入研究这项技术之前,值得注意的是,压缩点火发动机并不是一个新概念。一级方程式赛车使用压缩点火发动机,其他几家汽车制造商也试图为乘用车开发一种商业上可行的版本。但马自达的Skyactiv-X发动机将是第一个大规模生产和商用的该类型发动机。多亏了马自达的动力系统工程师Jay Chen, HowStuffWorks才得以了解这一突破是如何实现的。18新利最新登入首先,我们要看看引擎的基本功能。

广告

发动机的工作原理有两种:加热和压缩。大多数汽油车都有火花点火发动机。在这些类型的发动机中,火花塞点燃燃烧室中的燃料,同时燃料和空气的混合物也被压缩。当然,这是一个非常简化的过程,只是为了说明两种发动机类型之间的主要区别。火花点火发动机遵循一个循环,需要精确的时间来工作,但在各种条件下通常是可靠的[来源:骑士].

压缩点火发动机的工作方式更像柴油发动机.柴油发动机被设计为更高的压缩(这需要更重的部件和更坚固的结构),并使用发光插头作为热源而不是火花塞.辉光塞加热压缩室,这反过来增加压缩室内的压缩。当燃料被添加到燃烧室时,它被喷过辉光塞的尖端,但这个过程更多地依赖于压缩而不是燃料和辉光塞的接触。缺乏“火花”有助于柴油发动机获得比其他类似规格的汽油发动机更高的EPA评级[来源:斯图尔特].

如果我们关注的是汽油,你可能会想,解释柴油发动机的工作原理有什么意义呢?18新利最新登入简单地说,就是为了说明压缩的重要性。改进燃气发动机的最好方法是弄清楚如何增加压缩,从而使发动机更有效地利用其燃料供应。18新利最新登入

压缩点火式汽油机结合了这些过程中最好的部分。通过调整排气和进气门的时间,发动机被设定为将空气(通常是发动机排气)困在发动机气缸中。燃油喷射器将燃料添加到被困的废气中,由于被困的混合物处于非常高的压缩状态,因此相对少量的燃料能够被点燃。

压缩点火式发动机甚至可以分为两种不同的类型[来源:林德伯格].

  • 均质压燃(HCCI)这种发动机混合空气和燃料,然后压缩混合物,直到它点燃。马自达的发动机将是第一个大规模生产的hcci型发动机。
  • 汽油直接压缩点火(GDCI):这台发动机将汽油喷射到已经压缩的空气和废气的混合物中。

这两种发动机之间的主要区别是在添加燃料的过程中,通过调整发动机的循环和定时来实现。除此之外,引擎的功能相似;压缩是最重要的因素。

广告

压燃式发动机的利弊

SKYACTIV-G 2.0升具有2.5升发动机的动力和1.5升柴油发动机的效率。马自达"width=
SKYACTIV-G 2.0升具有2.5升发动机的动力和1.5升柴油发动机的效率。马自达

压缩点火发动机有一些优点,但至少也有很多缺点。它的好处包括:

  • 它比火花点火发动机消耗更少的燃料
  • 它更有效地利用燃料(换句话说,更少的动力损失在实际点火和多余的热量)
  • 由于使用的燃料更少,汽车的污染也更少

马自达动力系统工程师Jay Chen在电子邮件中解释说:“打个粗略的比方,火花点火类似于点燃报纸的一边,让火焰逐渐爬升到纸上。”“(压缩点火)更像是自燃,燃料和空气达到临界压力和温度,整个装药同时改变相位,从而一次性释放所有能量。通过几乎同时释放所有能量,[压缩点火]可以从相同数量的空气中提取更多的能量(因为它发生在膨胀比用尽之前),同时使用少两到三倍的燃料和更低的燃烧温度,这进一步减少了浪费的热能和排放的形成。”

广告

听起来不错,对吧?问题是这些引擎真的很挑剔——如果它们很容易设计和使用,我们现在就可以驾驶它们了。即使你不熟悉柴油发动机,你也可能听说过它们在次优条件下会很不方便。部分原因是柴油燃料本身在极冷的温度下容易“凝固”。汽油就没有这个问题,即使在零度以下的条件下,汽油也能保持液态。但压缩点火仍然会受到天气和其他环境条件,以及燃料质量等其他因素的影响。

“到目前为止,压缩点火式内燃机只存在于稳定的实验室条件或原始的车辆原型,因为太粗糙而无法应用于生产,”陈说。

换句话说,如果气缸内的压力和温度没有得到小心的维持,这个过程就不会起作用。温度过低会损坏发动机的敏感部件。如果引擎太热,它就会开始敲门-当燃料-空气混合物过热并在错误的时间爆炸时,就会发生这种情况,这会浪费燃料并导致发动机运行不良。火花点火发动机也可能过冷或过热,但误差幅度要大得多。

使压缩点火发动机可靠地工作,取决于空气、燃料和废气以完美的比例混合在一起,在完美的压缩下,在正确的时间施加适量的热量。正如我们所知,目前还没有人能够制造出一辆带有压缩点火式燃气发动机的汽车,因此这一过程需要进一步完善。

广告

汽油发动机的未来

一辆由气体压缩点火发动机驱动的汽车至少可以和电动汽车一样高效,甚至可能更好。非加特纳/ UIG"width=
一辆由气体压缩点火发动机驱动的汽车至少可以和电动汽车一样高效,甚至可能更好。非加特纳/ UIG

马自达宣布这一消息后不久,汽车行业专家就开始猜测,面向大众市场的压缩点火发动机能否“拯救”汽油发动机。也就是说,随着汽车行业越来越多地转向混合动力和电动技术,这种燃气发动机的效率是否足以成为一个可行的竞争者?

陈说,马自达的动机是这样一种信念:“通过充分发挥内燃机的效率(再加上内燃机完善后的电气化),我们可以在本世纪为汽车提供动力,这种方法有可能产生与各种形式的化石燃料发电厂提供动力的纯电池电动汽车相同或更少的二氧化碳排放。”

广告

换句话说,马自达认为,通过不断创新,汽油发动机驱动的汽车至少可以和电动汽车一样高效,甚至可能更高效。让我们来看看压缩点火技术的这一突破与之前的18新利最新登入技术有何不同。

2007年,Motor Trend驾驶了一辆由压缩点火发动机驱动的土星Aura,与普通Aura相比,它的油耗减少了15%[来源:马库斯].当时,通用汽车预计将在2015年推出一款采用压缩点火发动机的汽车,但仅仅几年后,土星品牌就被关闭了,通用汽车逐渐将重点转向电动和电动汽车插电式混合动力车比如雪佛兰伏特。

与此同时,梅赛德斯-奔驰(Mercedes-Benz)正在研发一种名为DiesOtto的压缩点火系统,福特(Ford)也在开发一个项目[来源:埃斯特拉达].18新利最新登入然而,这些发动机都没有达到生产的绿灯,现代的经验可能有助于解释为什么[来源:马库斯].

除了马自达之外,现代汽车可能取得了最大的进步,其努力首次出现在2013年左右[来源:马库斯].该公司设计了一款没有火花塞或辉光塞的压缩点火发动机,目标发布日期为2023年。

尽管取得了很大的进展,但现代汽车在2016年透露,发动机部件的强度不足以应对该过程工作所需的压缩。当然,可以设计更强大的发动机部件,即缸体、曲柄和轴承;这就是柴油发动18新利最新登入机的工作原理。它只是非常昂贵,那些更坚固的部件增加了汽车的重量,降低了它的整体效率。现代汽车一直计划使用涡轮增压器来增加动力并保持必要的压缩,但他们发现他们还需要一个增压器,这进一步打破了预算。最后,现代汽车对这些动力系统产生的污染并不满意。最终,这个项目变得更加昂贵,而且远不如计划中的清洁和高效[来源:马库斯].

马自达的开发努力几乎与其竞争对手一样长。

马自达工程师Chen解释说:“Skyactiv- x早在第一代Skyactiv推出之前就已经在计划中了。“这一路线图的第一步是马自达在2009年推出的Skyactiv技术。当时的关键改进是采用了非常规的高发动机压缩比,以提高发动机的整体效率和动力系统性能。这是通过现有技术的协同组合来实现的,在此之前,人们认为这是不可能生产发动机的。”

通俗地说:“Skyactiv”是马自达提高压缩以提高效率的战略术语,马自达不得不修补一下,让即将推出的Skyactiv- x工作。由于这种改进,马自达在混合发动机中加入了火花塞,因此发动机可以根据当时最有效的方式在压缩和火花点火之间切换。这听起来似乎违背了高压缩发动机技术的基本原理,但陈说这是可行的。

Chen说:“这一突破,我们称之为火花控制压缩点火(SPCCI),极大地扩展了压缩点火操作和控制的可用范围,并为高速发动机(Skyactiv-X)使用的CI(压缩点火)和SI(火花点火)燃烧模式之间的无缝过渡提供了解决方案。”

简单地说,火花塞是使发动机平稳运行并根据不同条件进行调整的神奇成分,只有在绝对必要的时候才会使用它。马自达的发动机被设计成可以自我监控,并根据当前环境条件、驾驶汽车的方式以及驾驶员的偏好和设置等因素调整其运行[来源:埃斯特拉达].

在马自达提出这个想法后,又花了两年时间来开发发动机,在此期间,马自达做出了另一个重要的决定。配备Skyactiv-X发动机的车辆将配备增压器,以提高马力规格,这将改善驾驶动力学,并有助于说服潜在买家尝试这项新技术[来源:埃斯特拉达].

最后一个大问题——司机们什么时候能看到它?马自达的一位发言人表示,该公司目前还无法透露哪些车辆将首先配备Skyactiv-X发动机,以及何时上市。我们也不知道由压燃式发动机提供动力的车辆是否会比类似的火花点火式发动机的车辆成本更高。不过,可以肯定的是,虽然马自达将是第一个将这项技术推向市场的公司,但其他制造商几乎肯定会效仿。

广告

更多信息18luck手机登录

作者注:气体压缩点火发动机如何18新利最新登入工作

与我的许多同事不同,我并不特别担心“节省汽油发动机”,尽管这可能有助于保住工作。也许我应该更自私一点,但我决定写关于压缩点火发动机,只是因为我对任何有助于提高汽车效率的创新都很感兴趣。

出于这个原因——总体上的可持续性——我渴望试驾一辆装有压缩点火发动机的汽车,一旦它们上市。就像混合动力和电动汽车一样,我认为会有很多关于这些汽车是否足够强大的讨论。老实说,我怀疑普通人无法分辨出其中的区别。除了让一辆车尽可能强大之外,还有很多方法可以让它变得有趣,这也是马自达擅长的领域。

相关文章

更多优质链接

  • 布朗,雅各。马自达产品传播专家。个人信件。2017年9月1日。
  • 陈,周杰伦。马自达动力总成工程师通过雅各布·布朗的私人信件。2017年9月1日。
  • 埃斯特拉达,扎克。“马自达可能拥有拯救内燃机的技术。”边缘。2017年8月8日。(2017年8月30日)https://www.theverge.com/2017/8/8/16099536/mazda-compression-ignition-engine-technology
  • 骑士,谢丽尔。"18新利最新登入汽车点火系统是如何工作的"YourMechanic。2015年11月19日(2017年8月29日)https://www.yourmechanic.com/article/how-18新利最新登入a-car-ignition-system-works
  • 林德伯格,奥斯汀。“现代汽车正在开发汽油压燃式发动机。”汽车和司机。2013年11月18日。(2017年8月30日)http://blog.caranddriver.com/hyundai-developing-gasoline-burning-compression-ignition-engine/
  • 马库斯,弗兰克。"技术专家:爱的孩子-驾驶终极混蛋引擎"电动机的趋势。2007年11月19日。(2017年8月30日)http://www.motortrend.com/news/technologue-41/
  • 马库斯,弗兰克。“现代HCCI发动机怎么了?”电动机的趋势。2016年12月14日(2017年8月30日)http://www.motortrend.com/news/whatever-happened-hyundais-hcci-engine/
  • 马自达。“马自达宣布技术发展的长期愿景,‘可持续Zoom-Zoom 2030’。’”2017年8月8日。(2017年8月20日)http://www2.mazda.com/en/publicity/release/2017/201708/170808a.html
  • 斯图尔特,杰克。“马自达精巧的新引擎用更少的燃料跑更多的路。”《连线》杂志。2017年8月9日。(2017年8月30日)https://www.wired.com/story/mazda-injection-compression-skyactivx-engine/
  • Szymkowski,肖恩。“18新利最新登入马自达基于HCCI的SkyActiv-X发动机是如何工作的(视频)。”绿色汽车报道。2017年8月21日。(2017年8月30日)http://www.greencarreports.com/news/1112222_how-18新利最新登入mazdas-skyactiv-x-engine-based-on-hcci-actually-works-video
特色

广告

加载……
Baidu