阿特兹创驰蓝天发动机是如何实现高压缩比还能加92号汽油的“？

2024-10-21 08:30:01 浏览：1

▍≋阿特兹创驰蓝天发动机是如何实现高压缩比还能加92号汽油的“？

随着内燃机技术的不断发展，抑制爆震的手段也越来越多。过去因为技术上不完善，所以抑制爆震的方式更多依赖于燃油，也就是利用燃油中更高的辛烷比例来起到抑制爆震的作用。但这种方式一定不是最优解，因为更高标号的燃油=更高的价格，会增加消费者的经济负担。

自从奥托在吃面包时领悟了压缩比的概念之后，不断提高内燃机的压缩比就是核心的发展理念。所以近百年来我们所看到的内燃机都是在不断地提高压缩比，无论高端、低端发动机都遵循这一发展趋势。高压缩比所能带来的好处就是可以不断提高内燃机的热效率，提高燃油经济性。但弊端则是增加了爆震的风险。

在过去抑制爆震的手段很少，工程师们将控制爆震希望主要寄托在高辛烷值汽油上，也就是利用了其高温、高压下燃烧不剧烈的特性。加之过去环保、排放标准并不严格，所以同品牌高端车型所用的机器往往具备更高的压缩比（同款机点火角提前），而入门车型的机器压缩比往往更低。因为要考虑到低端车型受众群体的经济能力，他们很难承受高标号汽油的价格。

但在2000年之后，全球对环保、排放的要求愈发严格，廉价、入门车型的发动机也需要不断的提高压缩比，来达到严格环保规则下的标准。这时控制爆震的方式如果还仅仅依靠高辛烷值汽油，就不符合汽车市场的客观规律了，因为开几万、十万出头车型的朋友们很难承受95、98号汽油。那么控制爆震的其它方式就开始产生。

什么是爆震？

爆震是由混合气自燃（压燃）所导致的，但自燃并不等于爆震，这个概念要清楚。传统汽油机会点燃混合气，而柴油机则是压燃混合气。点燃、压燃在一个循环内单独存在都没有问题，但如果在内燃机一个循环内同时出现点燃、压燃，这两簇不同传播方向的火花来一次对冲，就形成了爆震。

内燃机在压缩冲程快要结束时（活塞接近上止点前）会开始点火，电火花会率先点燃火花塞附近的混合气，之后火花从上至下进行传播。此时若缸内温度、压力过大，那么活塞附近会形成局部高热，从而导致部分混合气自燃，自燃火花则是从下至上传播。点燃火花、自燃火花相向传播，一旦接触就会形成冲击，这就是—爆震。这也解释了为什么柴油机不会爆震，因为它没有火花塞，所以不存在另外的火花传播方向。

爆震是如何产生的？

爆震产生的原因很简单，就是缸内过高的温度，也就是高温。所以控制爆震很简单，只要控制住高温，就抑制了爆震。所以内燃机以不再拘泥于利用高标号燃油来抑制爆震的产生。新一代抑制爆震手段为加快散热、抑制突然出现的燃烧室高温、加快混合气点燃的速度等等，这些技术的加持在根源上减少了热堆积，对于燃烧室的温度就变得更加可控。

发动机结构理念与材料的升级

如上图所示，发动机在不断进化中缸体结构所发生的变化。早期的高转速自吸时代，缸体结构往往都是大缸径、短行程，因为更短的曲柄力臂对曲轴带来的负荷更低，转速攀升速度也更快。但过大的缸径等同于增加了火花横向传播的距离，火花横向传播点燃混合气所需要的时间拉长，就容易出现混合气还没完全点燃就已经出现压燃的现象。

现在的气缸结构都是窄缸径、长冲程，曲柄力臂更长，发动机扭矩特性好，但过长的行程也告别了高转速，至此发动机进入了高扭低转时代。更窄的缸径降低了火花横向传播的距离，让火花传播所需要的时间更短。可以理解为在还没有压燃火花出现时，混合气已经被全部点燃。这种理念的衍生产物就是盆形活塞，更极致的就是湍流喷射技术。除此之外铝合金材质的大量使用，使得缸体导热性大幅度增加。

盆形活塞的逐渐普及

盆形活塞的理念与窄缸径是一样的，只是更适合应用在比较极端的工况下，比如马自达创驰蓝天13压缩比烧92号汽油（注意奥托循环下能达到13），这就是比较极端、苛刻的条件了，所以在活塞顶部开了个小孔，等于在窄缸径的基础上进一步缩短了燃烧室的半径，活塞到达上止点后，混合气会被压入孔中，点燃火花传播时常进一步被缩短。盆形活塞不仅仅是马自达再用、也并非独有，本田、丰田也有相应的使用。

湍流喷射技术

这项技术与马自达创驰蓝天就没啥实际关系了，因为这是竞技场上应对高压缩比发动机爆震问题的手段。但本质也是利用点燃、自燃比拼传播速度的原理。湍流喷射技术多了一个预燃烧室，主燃烧室跳火前会先在预燃烧室内喷油、点火，在这之后主燃烧室进行点火，同时预燃烧室已经完成点燃的火花会大量喷出，增加主燃烧室火花传播过程中所需要的能量，使其更快的完成点燃。简单理解为人多力量大，一个火花所蕴含的能量肯定不如10个、100个、1000个火花蕴含的能量大。

更丰富的控制策略

自从缸内直喷技术普及后，内燃机的控制策略就变得更加丰富。喷油嘴在燃烧室内，一次或多次的喷油就是压制气缸温度的有效手段之一，液体变气体的过程会吸收大量的热量。气缸所堆积的热量被吸收，那么温度就会有所下降。实际上这些年来无论自吸以及增压发动机的压缩比普遍在10以上，还能烧92号汽油的原因首功在缸内直喷。当然奔驰M133那类高增压机的压缩比另当别论。

爆震传感器与自动微调点火角的配合使得发动机在出现爆震问题后，可以得到及时且有效的解决。几十年前的内燃机电控技术并不发达，也没办法判断爆震是否产生，所以高标号燃油是最好的保障。但现如今的内燃机都配备爆震传感器，一旦发现爆震，系统就会立刻滞后几度点火角。点火时机滞后，混合气发生膨胀的过程就会变短，活塞上行挤压时混合气释放的热量就更少，从而在一定程度上规避了爆震。

4-2-1排气歧管提高了排热效率

对于4-2-1排气相信各位朋友都懂，鄙人就不做过多赘述了。简单点说就是4-2-1排气避免了传统4-1排气所存在的排气干涉，使得蕴含大量热的废气能更快的排出，热量排得足够快也是降温的一种手段。当然4-2-1排气也并非马自达独有的技术，很多品牌发动机也有采用这种技术，只是没有被拿来当卖点去宣传。毕竟这些优势都是在为高压缩比状态下抑制爆震服务的。

但高压缩比的本质在于更省油，不妨换个思路去思考，省油是最终目的，而高压缩比仅仅是个过程，只要能省油，并不是一定要高压缩比。总而言之上述就是马自达创驰蓝天发动机高压缩比能烧92号汽油的原因，上述这些技术都是朴实且实用的方式，但绝对算不上黑科技。因为只要是追求更高、更极端的压缩比，任何车企都会用到上述的这些技术。说到底就是抑制发动机爆震的手段已经不再拘泥于高标号汽油了。过去那套压缩比大于10、用95号汽油的惯性思维理论在当今看来已经不再适用。

▍♙阿特兹创驰蓝天发动机是如何实现高压缩比还能加92号汽油的“？

92号汽油属于低辛烷值汽油，这种汽油比高辛烷值汽油燃烧更快，在提高压缩比的同时控制爆震确实是有难度。而马自达“SKYACTIV”技术核心的“SKYACTIV-G（汽油）”均实现了14的压缩比，震惊了全世界的发动机工程师。“SKYACTIV-G”抑制了爆震的发生，将压缩比提高到14，大大提高了热效率。

提高压缩比对于提高汽油发动机的热效率是有效的。但是，增加压缩比会使爆震更容易，因此请将压缩比设置为勉强足以防止爆震的值。在汽油发动机中，如果提高压缩比，则压缩上止点处的混合气温度上升，容易发生爆震，因此提高压缩比是有限度的。

为了实现 14.0 的压缩比，采用了以下抑制爆震的燃烧技术

1. 通过直接喷射（缸内直接喷射）系统促进汽油汽化

将汽油直接喷射到气缸内时，由于汽油汽化的潜热，汽缸内温度下降，不易发生爆震。此外，为了使汽油更容易汽化，采用了分流喷射，通过 6 孔喷射阀将喷射分成两部分。

2. 通过半球形燃烧室缩短燃烧周期通过

在活塞顶面形成半球形空腔燃烧室，缩短燃烧周期。

3. 通过冷却的 EGR 降低燃烧温度

空气燃料混合物的温度通过冷却返回到 EGR（废气再循环）系统的进气系统的废气来降低。

4.提高排气歧管的排气吸入效果

通过避免排气的气缸间的干扰，减少了残留在气缸内的燃烧气体（残气），降低了混合气的温度。

马自达提高压缩比使用的技术与其他制造商不同，一般制造商都是通过控制气门来提高压缩比。不过，使用低辛烷值燃油可以降低用车成本，这对于马自达来讲有助于提高市场竞争力。俗话说，黑车不黑马自达，能降低养成成本才是王道。

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