Mazda 3《e-SKYACTIV X》壓燃引擎(八)淺談結構設計 但依然是機密
Mazda SKYACTIV-X壓縮點火汽油引擎並沒有在第一時間引進台灣,主要原因有二點:第一點是「在地調校」問題,第二點是「產能有限」問題,但在此可以直截了當下個結論~先前的SKYACTIV-X直四引擎沒進台灣真的不可惜,但未來相對重要,因為「車廠整體碳排放量管制」壓縮到某種境界,Mazda將被迫停止生產傳統火星塞點火汽油引擎,不論是NA或Turbo,屆時汽油引擎大概就只會剩下e-SKYACTIV X這種壓縮點火汽油引擎,直到內燃機末日來臨,但或許到2050年內燃機都還不會除役,因為還有氫氣引擎!
▲第一階段的SKYACTIV-X直四引擎依然需要反向平衡軸維持運轉精緻度,加上調校仍在不斷精進當中,因此油耗表現並不會太好,相信近期的調校會有更出色的表現,此外如果能應用在直六引擎,油耗成績應該不會太差,因為直六引擎不需要消耗能量的反向平衡軸,而且動力更強勁、更有特色。因機密問題,原廠並沒有提供太多相關技術圖片,相信之後會越來越多。
SKYACTIV-X引擎未能進台灣,相信很多人都認為是結構複雜、成本很高、台灣汽油品質不好等問題,其實這只說對了一半。
SKYACTIV-X引擎結構其實不算複雜或是非常昂貴,如果和BMW的雙連續可變汽門正時+進氣端連續可變汽門揚程+雙渦流渦輪增壓器+缸內直噴+高轉速等複雜引擎相比,或者是端出Nissan的連續可變壓縮比引擎,SKYACTIV-X真的還稱不上複雜。
SKYACTIV-X引擎較為昂貴的成本,大概就是機械增壓器、汽缸壓力感測器、電子式雙可變汽門正時機構,不過SKYACTIV-X並非高增壓設計,充其量只是輕增壓,所以不需要動用到太昂貴的機械增壓裝置。至於電子式可變汽門正時機構,VW集團新一代四缸動力幾乎全數採用,目前已相當普及,Toyota RAV4身上也有,不算是高科技或昂貴的設計。
其它方面,初期SKYACTIV-X引擎之壓縮比設定為16.3:1,目前已經下修至15.0:1,仍比馬自達自家SKYACTIV-G自然進氣汽油引擎的14.0:1~13.0:1還要高出不少,所以結構方面SKYACTIV-X依然要進行某種程度的強化才行,也是成本。
但基本上Mazda不會去設計複雜又昂貴的引擎,因為賺不到錢!試想一輛Mazda才賣多少摳摳?又不是Lexus,而且整體銷售量不夠高、工廠生產規模不夠大,因此SKYACTIV-X新引擎研發初期無法滿足所有市場。
▲SKYACTIV-X引擎上端可以看到扭曲管線「共軌高壓供油系統」,扭曲的意義在於四缸噴油嘴的金屬管線必須等長,方能達到四缸壓力一致的最佳條件,而且一定要用金屬管,橡膠管有彈性會膨脹,面對高壓設定會產生減壓、不精確等問題。因調校工程過於龐雜,所以第一批SKYACTIV-X引擎可使用HCCI壓縮燃燒的轉速範圍僅1000~4000rpm,節能表現仍不夠理想,目前已經調整到1000~5000rpm更寬廣的範圍,如能再次強化增壓效率,如使用電動渦輪增壓器,相信SKYACTIV-X科技未來10年或20年仍大有可為。
此外SKYACTIV-X引擎的調校工程非常困難與漫長!之前已經提到其它車廠對於HCCI均質壓縮燃燒之研究都停留在實驗引擎階段,主因就是壓縮燃燒範圍窄、並且存在壓縮燃燒失敗的可能,無法對應一般道路行駛狀態,困難點就在於引擎轉速、不同的節汽門角度、燃燒室壓力與溫度難以精確控制,即便藉助特殊火星塞點火進行溫度控制,也難以改變這些實驗引擎的命運。
實驗引擎的困境轉換到SKYACTIV-X引擎身上「麻煩並沒有比較少」!因此SKYACTIV-X引擎可說是祭出Mazda對於引擎調校之18般武藝,雖然都是一堆細節,並沒有結構上的重大變革,如導入馬自達自家專利《米勒循環》系統,也就是進氣汽門延遲關閉設計,藉此微調最精確的壓縮比,基本上調校此系統就具有相當的難度。
此外還有電子控制水冷式EGR廢氣循環系統,以及壓力高達1000bar的缸內直噴系統,壓力大約是一般直噴渦輪引擎的5倍,但仍比不上柴油引擎的2000bar,成本相對高、但說非常昂貴也不盡然。不過SKYACTIV-X引擎是真的採用柴油引擎之共軌均壓設計,結構比較複雜,就是為了達到最精確的供油控制,整體來說硬體成本雖然不高,但調校工程就是不容易。
而且別忘了,SKYACTIV-X乃是「壓縮點火」與「火星塞點火」雙模式並進的特殊引擎,因此除了精確控制溫度、壓力、壓縮比、含氧量、供油量、點火時機之外,其它還要考慮到「各種情況下都能順暢轉換」的問題,整個調校工程的複雜與耗時問題,相信不亞於Nissan的連續可變壓縮比引擎,甚至更困難!
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(六) 非用不可~最強稀薄燃燒
(七) 非用不可~最快點火速度
(八) 淺然結構設計 但依然是機密
(十) 直接點名缺點在哪裡!
(十一) 此時此刻在台銷售是哪招?高招!
(十二) 值得買嗎?首先看人品!沒有開玩笑!
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