汽油機也可採取壓燃點火,還最省油!

日本汽車 馬自達 豐田 汽車 深圳通達汽修培訓 2017-05-18

燃油費是汽車運行花費最高的,要最大幅度的省汽油,就要使用“熱效率”高的汽油機。所謂熱效率是指燃燒汽油產生的熱量,轉化為機械能的效率,它是衡量發動機技術水平的一個重要指標。但現汽油機的熱效率只有26%左右,可見燃燒產生的熱能,從各種途徑跑掉的多,只有小部分熱能轉化為有效的機械能。

汽油機也可採取壓燃點火,還最省油! (原圖從網上摘下,感謝原圖製作)

圖一、現代汽油機的熱效率很低只有26%

日本豐田和馬自達公司,正在積極研發一種“均質壓燃”HCCI的技術,這種技術不用火花塞點火,而用類似柴油機的“壓燃”方式,可把汽油機的熱效率提高到40-50%左右。將於2018年推出的第二代馬自達“藍天”汽油發動機,油耗水平比第一代下降約30%!百公里油耗只有3.3升,達到當前全球的最高水平!拋開民族感情,日本的先進發動機技術還是值得學習的。

通常發動機混合氣的著火方式,分為壓燃式和點燃式二種。

汽油機也可採取壓燃點火,還最省油! (原圖從網上摘下,感謝原圖製作)

圖二、發動機的點燃、傳統壓燃和均質壓燃

壓燃式發動機不靠電火花點火,而是依靠氣體在壓縮終了時,缸內的高溫高壓氣體引起混合氣自燃的內燃機。柴油機就是典型的壓燃式發動機,其壓縮比比點燃式汽油發動機大一倍以上,柴油的自燃溫度低約為220℃左右、黏度大且不易蒸發。柴油依靠壓縮行程將混合氣壓縮溫度升到燃點,使其自動著火起動,這種點火方式為壓燃點火。

點燃式發動機需電火花點火,汽油機就採取點燃方式。汽油的自燃溫度達480℃左右遠高於柴油,而且黏度小易蒸發,在壓縮行程快結束時通過火花塞跳火將油氣混合氣點燃著車。這時燃燒是以包圍火花塞為火焰中心,然後從火焰中心開始向外擴散到整個燃燒室。

世界主要汽車製造商,如奔馳、豐田、美國通用、馬自達,以及我國奇瑞、比亞迪等,均在積極研究汽油機的壓燃技術。日本的“均質壓燃”技術的核心,“均質”指的是充入缸內的遍佈混合氣,其汽油濃度是均勻的。通過活塞對缸內均質混合氣進行壓縮,導致混合氣升溫至一定程度時,氣缸各處的混合氣會同時被“壓燃”,而不需火花塞的點燃,實現均質燃燒。由於自行燃燒會形成極多的著火點,遠比火花塞點燃的速度更快、燃燒得更均勻,減少了火焰擴散過程中的能量損失,從而使得燃油熱效率大幅提升,燃油消耗量顯著下降!

汽油機也可採取壓燃點火,還最省油! (原圖從網上摘下,感謝原圖製作)

圖三、實驗中的均質壓燃式汽油機

均質壓燃發動機壓縮比可提升到18:1,汽油的過量空氣係數λ值甚至達2的水平!熱效率將超40%,甚至達到50%!就是說汽油燃燒的化學能,有一半都可轉化為機械能!隨著技術的進步,展望壓燃發動機油耗水平還可更低。

實際使用的“均質壓燃”技術,不能在發動機全工況下都用。冷啟動時氣體溫度很難達到壓燃的溫度,發動機還要靠火花塞來起動。在高負荷工況下,也還需火花塞模式。但在中低負荷的穩定轉速下,如高速巡航工況下,氣缸溫度、三元催化器和排氣溫度等都達到理想溫度後,才可切換到壓燃模式,不使用火花塞點火。

這裡說明一點,“均質壓燃”技術的核心是“壓燃”著火,當然屬於“好”發動機,過去認為好發動機應用高標號辛烷值高的汽油。但對壓燃式汽油機,若汽油的抗爆性太好,反而會使汽油“壓不著”,故對均質壓燃式汽油發動機來講,高標號汽油並不適合使用,客觀上也減少了車主的用車負擔。

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