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密封动态:提高发动机热效率,“丰马”拒绝告别内燃机!2017.08.18
提高发动机热效率,“丰马”拒绝告别内燃机!
 

  前不久,丰田和马自达签署了合作协议,双方将共同研发下一代安全系统和动力系统。也许马自达也清楚的知道混动是今后自己发展的方向,而丰田也是想依靠马自达把内燃机做到极致,让未来的产品更有竞争力。

  目前市面上的车型充斥了各种各样的动力方式,越来越多的车型使用了新能源或是混合动力,就像即将上市的新凯美瑞。说实话,车叔自己是一个传统内燃机的“死忠粉”。自私点说,真不希望在有生之年看到内燃机消失。但是至少在国内,由于种种说不清或不能说的缘由,发展新能源似乎已是大趋势了。

  排放的要求以及马上要迎面而来的油耗要求,国家对自主品牌的保护和扶持等等原因,让本田这样的“自吸王者”搞起了涡轮增压,让马自达对创驰蓝天发动机敲敲打打“玩命”提高压缩比,不断研发各种“黑科技”。不论怎么做,这些都是为了提高发动机热效率。

  那究竟什么是发动机热效率?

  内燃机就是把燃油燃烧产生的热能转化为动能的机器,但是在转换过程中会有很大的热损耗。比如排气、冷却液、机油带走的热量;再比如发动机内部零件(活塞、曲轴、凸轮轴等)的摩擦也会损耗能量,除上述之外还有很多原因都会影响热效率……通俗讲热效率就是多少热能转化为有效的动能。

  提高热效率说起来容易,但是实际上想要提高1%都是极其困难的。普通的汽油发动机,1单位的汽油,最终能提供的动力能量也只有30%。直喷技术、废气再循环、稀薄燃烧等等都是提高热效率的方式,但是这些技术在提高热效率的同时如何保证发动机稳定性就又是个难题。

  丰田从发动机内部结构上入手,目标就是达到提升进气效率、提高燃烧质量,提升进气效率减少损耗。

  提升进气效率

  丰田在发动机进气道的末端形状设计上发生改变,进、排气门的夹角也扩大到41°。行程缸径比也改变到将近1.2,再加上活塞上表面的形状设计,使得进气产生更强涡流。

  提高燃烧质量

  不规则分布的喷油嘴喷口和改善过的双喷射控制,使空燃混合更加均匀,燃烧更加充分。

  减少损耗

  可变排量机油泵也减少了机油泵对发动机功率的损耗。而且丰田还把这款发动机配上了一个电动机,提高续航能力,另外这款发动机能在阿特金森循环和奥托循环进行切换。全新的变速箱可以减少传动过程中的损耗。

  燃烧充分带来的缺点就是,缸内工作温度会很高,并且排放的氮氧化物比例也会增加,但是丰田的EGR废气循环技术可以引入适当废气再次燃烧,从而减少氮氧化物的形成。

  这款这款名为Dynamic Force Engine的丰田2.5L发动机不是一切工况下都能达到41%的高热效率,在搭配混动系统的前提下,最高值可达41%,如果只是单纯的汽油机,那么最高能达40%。汽油机版本的压缩比已经达到了13:1,混动版本更是达到了14:1,将搭载在新凯美瑞上。

  说完了丰田,之后简单说说车企中的“奇葩”马自达。说到马自达,有时乐得你直打滚,而有时候又让你打心底佩服,从“三角转子”到“创驰蓝天”,马自达总是这么特立独行。在法兰克福车展开幕前夕,马自达公布了第二代创驰蓝天发动机一些技术细节,称燃油效率将比前代提升30%,热效率提升至50%……好像痴人说梦。

  从公布的技术来看这仿佛并不是“天方夜谭”。第二代创驰蓝天发动机“SKYACTIV-X”将使用均质压燃技术(HCCI),说白了就是像柴油机一样仅靠压力产生的高温使空燃混合气自燃,但是这样的状态只存在于特定的发动机转速区间,其余的还是要靠火花塞点燃。但是想要压燃,就需要很高的压缩比,所以马自达又要搞18:1……1.5L排量的“SKYACTIV-X”发动机油耗将达到3.3L/100km。

  汽油发动机高压缩比带来的弊端,比如发动机缸压过高、温度过高、发动机震动、机油的要求、燃油的要求,曲轴、曲轴连杆、凸轮轴的强度要求,冷启动,发动机寿命等,不知道这些问题马自达会怎么解决,是否还像之前一样采用米勒循环和奥拓循环两种活塞运动方式?充分燃烧后的排放问题马自达又如何去解决?这也许就是“丰马”合作的目的。

  为了提高发动机热效率,很多企业都不惜代价的设计甚至合作研发,这也就说明内燃机并没有走到尽头。在混动技术越来越成熟的情况下,新能源的优势也不再明显,缺点倒是一如既往,同时传统内燃机的极限仿佛也并没有被发掘和定义。新能源在短期内是不会完全取代内燃机的,市场上也会出现“百花齐放”的状态。

| 来源:汽车点评AC
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