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热效率高达50%,马自达的第二代创驰蓝天是怎么做到的呢?


在一片期待与质疑声中,马自达带来了自己的新产品:马自达3。在前几天的文中里,新马3疆哥已经给大家介绍过了,其中较大的亮点就是采用了第二代创驰蓝天发动机

其实新车搭载新的发动机,放别的品牌中也不是什么新鲜事,但是这次马自达真的制造了一个大新闻:第二代创驰蓝天发动机可以达到50%的热效率,这在汽车界内如同一枚重磅炸弹。

这时候不少人就要说了:才50%就出来吹牛,要是到了100%你不得上天。不得不说,没有对比就没有伤害,大家看看别家的发动机,就知道这个50%是多么可怕的一个数字。

之前世界热效率最高的丰田2.5L混动发动机,其实热效率也不过41%,涡轮增压车型中最高热效率的本田L15B发动机热效率仅有38%,号称“自主车型中热效率最高”的奇瑞1.5T发动机更是只有37%,果然是有了比对才知道差距。

但是,让一众汽车工程师伤透了脑筋的热效率,为什么就这么难提上去呢?这疆哥就不得不翻翻《工程热力学》,跟大家聊聊干货了,当然为了方便理解,疆哥就讲得通俗一点!

其一:燃料不能完全燃烧,以及排放尾气中含有的能量。这点非常好理解,发动机不能把汽油完全利用呗,许多货车在急加速时冒黑烟,就是燃料不能充分燃烧的表现,另外尾气带走的热量也是影响热效率的很大原因,这些大约能占到总能量的20%以上。

其二:发动机自身的能量损失,要知道发动机大多是金属构件,必须在一定温度下才能发挥作用,这就不得不引入发动机冷却系统,这中间损失的能量也不可小觑。

其三,便是发动机自身能量消耗。根据热力学定律,热效率不可能达到100%,发动机自身存在摩擦做工。

另外根据开尔文-普朗克表述,不可能从单一热源吸取能量使之完全转化为做功,在发动机运行过程中,活塞向上运动做功完成后是不可能自己回到初始状态的,这必然需要消耗自身的能量。这些种种原因都制约着发动机热效率的提高。

当然了,这些原理性的东西,人家汽车工程师自然都了如指掌,问题在于怎么解决这些困难。在这,疆哥就跟大家共同探讨一下,马自达的创驰蓝天究竟是如何做到汽车行业世界第一热效率的。

在这引入一个概念,即大家非常熟悉的压缩比,顾名思义,就是发动机燃烧时油气混合物的被压缩程度。前面提到了燃料不能充分利用的问题,而压缩比的提高能使得燃料燃烧更加充分。但是顾及到汽油发动机的爆震问题,又不能把压缩比提得太高。

而第二代蓝天创驰结合了汽油机和柴油机的特点,采用了SPCCI火花控制压燃点火技术,将压缩比提到了惊人的18:1(第一代14:1),使得燃料可以更加充分的燃烧,其采用的均质压燃技术完美解决了发动机爆震问题。

最重要的是相比于丰田混动那台2.5L只有160马力的发动机,马自达2.0L的发动机就可以爆发出189马力的最大功率,真正做到了吃得少又要跑得快。

然而,事情总是不那么完美,第二代创驰蓝天也是。50%的热效率并不是发动机的恒定热效率,由于柴油机压燃式发动机都存在点火慢的弊端,所以,在高转速工况下,这台发动机还是一台传统的火花塞点火的汽油发动机。

不过在发动机高转速工况下,汽油机就已经是在自己最合适的工况下工作了,这点上创驰蓝天的处理思路又像极了丰田混动。

看到这仿佛为马自达的工程师松了一口气,一直以来马自达的自吸发动机都被同级别的小涡轮增压碾压,但是马自达坚信提高发动机的压缩比才是未来发动机的出路。

毕竟涡轮增压都不可避免的存在压缩比低的问题,进而导致发动机热效率不高,而涡轮机之所以能解决排放问题无非是通过缩小排量,降低发动机低载时的负荷,但是内燃机根源的问题并没有解决。从这点上看,马自达的第二代创驰蓝天简直是神来之笔。

从技术上来看,疆哥认为这样的技术思路比新能源汽车更值得推广。众所周知,我国电力主要来自于火力发电,即便在2018年1-4月依旧占了整整75.08%,而火力发电也就是烧煤,而煤作为一种传统能源自然不会比汽油清洁多少。

另外从发电厂到汽车的电池组,这中间不可避免的存在能量损耗。而如果未来发动机若是能通过新材料、新工艺等把发动机的热效率提高到60%甚至70%,能源环保问题自然不攻自破。

说到最后,不少看不下去的粉丝要骂疆哥日吹了。汽车品牌是有国界的,但是技术是没有国界的,任何一项技术突破都可能会改变一个行业甚至人类生活方式的改变,马自达在技术上的坚持和深入,让疆哥不得不为创驰蓝天点赞。但汽车市场流传着一句:“黑人不黑古天乐,黑车不黑马自达”,作为唯一不被黑的日系车,可见马自达汽车在大众心中的形象了,你说呢?


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