馬自達H族引擎
馬自達H族引擎是由日本馬自達汽車公司研發、生產的往復式活塞直列四缸DOHC汽油引擎,全球首具量產的壓縮點火(將汽油以壓燃的方式燃燒,而非傳統的點燃)汽油引擎。該系列引擎自2020年起陸續發表,一般原廠統稱為SKYACTIV X引擎。
概要
編輯SKYACTIV X引擎採用火花控制壓燃點火技術(Spark Controlled Compression Ignition,縮寫成SPCCI),以柴油引擎的壓燃點火技術應用在汽油引擎上,達成稀薄燃燒的目的,利用火星塞控制壓縮點火的時機及15:1的超高壓縮比,實現兼具柴油引擎省油、高扭力以及汽油引擎高轉輸出、低排放的優點。先前美國通用汽車、德國戴姆勒汽車、韓國現代汽車均曾從事相關研發工作,最後卻無疾而終,主因在於難以控制引擎爆炸產生動力的時機[1]。
汽油噴入汽缸內燃燒的過程屬於預混燃燒,在空燃比的限制下不可能無止盡地縮減噴油量以達成節能之目的,因為一旦空氣與汽油的混合比低於可燃極限(flammability limits)便會造成不點火(misfire)。為了突破空燃比的限制必須讓汽油自燃,然而一般汽油的自燃溫度為280℃上下,因此營造汽缸內燃燒環境的條件要比柴油引擎嚴苛。在不大幅更動內燃機結構的前提之下,快速壓縮空氣(或混合氣體)是一種可以直接營造此種高溫燃燒環境的有效方式[2]。
馬自達提出的SPCCI火花控制壓燃點火技術,其運作原理是進氣行程時先噴入燃油,隨後進氣門關閉、活塞上行開始壓縮混合油氣。待活塞接近上死點時,噴油嘴再度噴入少許燃油,火星塞也在此刻同時點火,於是在燃燒室上端形成一個小型火焰球。隨著這團火焰球向下擴張(原廠稱為「空氣活塞」[3]),配合活塞上行的壓縮,因此「上下一起壓縮」將油氣壓燃。為了幫助壓燃進氣點火,進氣端還設置了一具魯氏機械增壓器。總括而言,SPCCI技術在同一個燃燒循環中融合了分層燃燒與均質燃燒的概念,亦可視為引擎在輕微爆震的狀態下運作。
嚴格來說SKYACTIV X引擎只是融入壓燃的概念,其運作方法與柴油引擎仍存在著相當大的差異。第一個差異是點火方式及點火正時,前者仍須仰賴火星塞,後者則是噴油即點火。其次SPCCI模式仍是以奧圖循環(Otto cycle)或阿特金森循環(Atkinson cycle)(馬自達習稱為「米勒循環」)運作,亦即學理上所謂的「等容循環」,與柴油引擎的「等壓循環」並不一樣。第三個差異是前者所壓縮的是混合油氣,後者則為純空氣。最後一點是原則上可將SKYACTIV X引擎當作均質燃燒,柴油發動機則是非均質燃燒。
2020年11月加入中度混合動力24V油電系統,原廠稱之為「e-SKYACTIV X」[4]。此套系統由ISG整合式啟動發電機(Integrated Starter Generator)、DC/DC直流電轉換器、24V鋰離子聚合物電池、煞車動能回收系統等四種元件組合而成,可將煞車動能回收儲存在電池裡,然後將電能供應給音響、全車燈光等電裝品使用,以減輕引擎發電的負擔,並且讓i-Stop怠速熄火系統的啟動更柔和。
2.0L(HF-VPH型)
編輯排氣量1,997c.c.的HF-VPH型引擎之缸徑為83.5mm、衝程91.2mm,壓縮比15.0:1(日規版)或16.3:1(歐規版)。採用水冷式直列四缸、DOHC、16閥門之設計,最大馬力為180ps / 6,000rpm或190ps / 6,000rpm(SPIRIT1.1改良版)、扭力峰值為22.8kg・m / 3,000rpm或24.5kg・m / 4,500rpm(SPIRIT1.1改良版)。車型:
參見
編輯參考資料
編輯- ^ 參看U-Car專題:世界首款量產壓燃式汽油引擎─Mazda Skyactiv-X引擎科技 (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館),第一段。
- ^ 香港第一車網:Mazda3 e-Skyactiv-X Fastback 壓炸出高效能 (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館),第三段。
- ^ 馬自達E-SKYACTIV-X技術 (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館),參見第三段以及影片 (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)。
- ^ (日語)CAR and DRIVER: マツダ3が商品改良を実施。e-SKYACTIV-XとSKYACTIV-Dのパワーユニットをバージョンアップ (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)。