馬自達為何研發壓燃汽油機, 壓燃真的比點燃好麼?

汽油機用點燃的方式讓混合氣燃燒、而

柴油機

則是利用壓燃,長久以來人們也似乎接受了汽油機點燃、柴油機壓燃的方式,只不過

馬自達

則打破了常規、二代創馳藍天擁有了壓燃的能力(也配了火花塞、在一些條件下還是會切換成點燃),那麼汽油機壓燃的好處是什麼?

馬自達為何研發壓燃汽油機, 壓燃真的比點燃好麼?

點選載入圖片

可能很多車友會覺得亮點在壓燃上?當然這種認知也正常,畢竟在常規思維中、汽油機怎麼能壓燃呢?壓燃不等於爆震了麼?實際上馬自達真的不想用壓燃的方式,只是在超稀薄狀態下的混合氣利用火花塞跳火進行點燃是點不著的(或者說沒辦法把不同濃度的混合氣全部點燃),所以迫不得已、馬自達才利用了壓燃的點火方式!

馬自達為何研發壓燃汽油機, 壓燃真的比點燃好麼?

點選載入圖片

壓燃是不是爆震?

實際上在發動機點火後、伴隨著壓燃火花的出現,就可以算作爆震了;實際上爆震產生的原理就是活塞上行壓縮混合氣、到了接近上止點時會點火,混合氣並非一瞬間完全燃盡,在慢鏡下也是具備傳播特質的、也就是說率先點燃的混合氣會發生劇烈膨脹,劇烈膨脹的混合氣會配合還未到上止點的活塞一同壓縮還未點燃的剩餘混合氣!

馬自達為何研發壓燃汽油機, 壓燃真的比點燃好麼?

點選載入圖片

之後會出現一個或多個過熱的點(可能由於積碳多啊之類的原因),產生出幾個或很多的壓燃火點,使得燃燒變得過於迅速、還未等活塞到達上止點就可能達到了最大的壓力值,這就是爆震;而馬自達的壓燃則是利用了合理的爆震、將爆震從不可控變成了可控狀態,不是馬自達非要玩壓燃這個噱頭、而是為了完成超稀薄混合氣的燃燒依靠點燃是不行的!

馬自達為何研發壓燃汽油機, 壓燃真的比點燃好麼?

點選載入圖片

稀薄燃燒可以獲得更高的熱效率

說到底馬自達依賴壓燃、是因為超稀薄狀態下的混合氣不那麼容易點燃;而為什麼要稀薄燃燒、什麼是稀薄燃燒?其實並不難去理解,咱們常見的空燃比為14。7、被稱作理想空燃比,低於14。7、混合氣偏濃,高於14。7則混合氣偏稀薄,當空燃比大於20、甚至更高的時候就可以被稱作超稀薄混合氣了,因為燃油濃度太低、火焰點燃進行傳播擴散是很困難的!

馬自達為何研發壓燃汽油機, 壓燃真的比點燃好麼?

點選載入圖片

而稀薄燃燒的好處在於可以提高熱效率,在理想空燃比狀態(範圍)、熱效率若能達到41%就已經很難了,但在稀薄燃燒的狀態下熱效率可以輕鬆提高、而且不難,比如這幾年間我們總能聽到某某車企推出熱效率45%甚至突破50%的機器,這真代表內燃機取得了重大突破?實際上99%的機率是在稀薄燃燒狀態下做的測試,只不過這樣的高熱效率意義是什麼?在實驗室達到60%熱效率或許很難、但突破50%並不難!

馬自達為何研發壓燃汽油機, 壓燃真的比點燃好麼?

點選載入圖片

稀薄燃燒所帶來的弊端

稀薄燃燒的可提高熱效率的原理在於—汽油機正常的迴圈更類似於定容加熱迴圈,而這定容加熱迴圈的指示熱效率則是與壓縮比和絕熱指數屬於正比例關係;那麼啥是指示熱效率?實際上指示熱效率就是發動機正常運轉時所產生的功與燃料消耗的比值!也就是說隨著空燃比不斷地被放大、空氣質量佔比不斷被放大,則此時稀薄混合氣的絕熱比不斷接近於空氣的絕熱比(簡單說就是混合氣越稀、越近似於空氣)!

可得出的結論就是假設空燃比不斷增加、熱效率也會隨之提高;這就是現如今在嚴格的油耗、排放規則下,為什麼各大車企都將手伸向了稀薄燃燒領域,恰恰就是為了不斷拉高熱效率;而稀薄燃燒的弊端在於富氧燃燒狀態下

氮氧化物

會大量增加,而CO、HC含量則會大幅度降低,關鍵點在於三元轉換氮氧化物需要利用HC、CO,所以稀薄燃燒伴隨著的就是氮氧化物的超標,解決方式就是將空燃比直接拉到2倍過量係數、達到29。4時則能減少氮氧化物的產生!

馬自達為何研發壓燃汽油機, 壓燃真的比點燃好麼?

點選載入圖片

而超高空燃比狀態下、點火困難

空燃比拉到29。4以上解決了排放問題、也提高了峰值熱效率,但新的問題是混合氣濃度稀的位置沒辦法用火花塞點燃;朋友們要明白一點雖然說是稀薄燃燒、空燃比要在29。4以上,但實際中並不是氣缸中的所有混合氣都是29。4以上的空燃比;如上圖所示、利用直噴豐富的噴油策略,在燃燒室內形成不同濃度的混合氣層(不同空燃比),離火花塞近的混合氣層濃度高、容易點燃,而離火花塞越遠則越不容易被點燃!

馬自達為何研發壓燃汽油機, 壓燃真的比點燃好麼?

點選載入圖片

說到底是火花塞跳火點燃的混合氣對外擴散的能量還是不夠,畢竟火花塞跳火僅僅是一個著火點;那麼我們換一個角度去思考,如果是壓燃呢?火花塞跳火在一個點,而壓燃這是一個平面,也就是說一個混合氣層被壓燃,這個混合氣層被壓燃後有多少火點?蘊含了多大的能量?如此才能確保外散的火焰有足夠的能量傳播到最底部的最稀薄混合氣層,從而完成一個迴圈;如此來解決稀薄混合氣點不著的問題!

馬自達為何研發壓燃汽油機, 壓燃真的比點燃好麼?

點選載入圖片

所以馬自達之所以會打造壓燃汽油機、其實就是為了解決混合氣在超稀薄狀態下不容易點著的問題,而並不是說壓燃有多好、更不是效仿柴油機,只不過壓燃汽油機太吸引眼球、使得很多朋友都忽略了本質,本質不是為了壓燃、點燃才最離譜,而本質是在點燃沒辦法完成的狀態下、不得不利用壓燃來解決超稀薄混合氣點不著的問題;所以並不能說壓燃比點燃更好,只是在點燃不管用的時候另闢蹊徑罷了!