压燃点火发动机将量产 汽车内燃机开始自我救赎?

文章来源:中国汽车报网 点击数:31 发布时间:2017-08-30
当前,欧洲多个国家纷纷表态,要禁止柴油车甚至内燃机汽车上路。与此同时,汽车电动化的趋势日益明显,新能源汽车产业化的步伐不断加快。内燃机一统天下的局面被打破,甚至唱衰之声四起。
压燃点火发动机将量产 汽车内燃机开始自我救赎?

8月8日,马自达宣布,即将推出配装SPCCI压燃点火发动机的量产车型。

马自达独有的SPCCI可归属为均质混合气压燃(HCCI技术。HCCI因具备突出的燃油经济性在内燃机行业有较高的“江湖地位”,追随者众多,不乏奔驰、通用等跨国车企,我国清华大学、吉利汽车等也位列其中。但三十多年来,HCCI技术一直没有被完全攻克,未能应用于量产车型。因此,马自达即将量产压燃点火发动机的消息一出,立即受到业内人士的密切关注。

当前,欧洲多个国家纷纷表态,要禁止柴油车甚至内燃机汽车上路。与此同时,汽车电动化的趋势日益明显,新能源汽车产业化的步伐不断加快。内燃机一统天下的局面被打破,甚至唱衰之声四起。在这样的背景下,马自达竟然要让“搁浅”多年的HCCI发动机技术高调登上全球汽车业舞台,这会是内燃机自我救赎的开始吗?

  ■HCCI发动机即将量产

据外媒报道,马自达计划于2019年推出包含全新一代SKYACTIV-X发动机在内的一系列革新性技术。该款产品通过活塞压缩汽油和空气的混合气体实现自动点火,将成为全球范围内采用HCCI技术的首款量产发动机。

“马自达敢于推出压燃点火汽油机,说明它找到了治疗‘癌症’的关键解药。”天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室副主任姚春德接受记者采访时表示,马自达在避免发动机爆震方面很有经验,在此基础上进行了大量研究,能够实现火花点火和压燃点火之间的无缝切换。

资料显示,通过压燃点火的超稀薄燃烧,马自达全新一代发动机的油耗改善率可比现款产品最高提升20%~30%;而对比马自达2008年推出的同排量汽油发动机,其油耗改善率最高可提升35%~45%。也许正是看到这一潜力,马自达坚持在提高内燃机燃油经济性上下功夫。

不过,标榜要将内燃机路线走到底的马自达也并非“铁板一块”,近来该公司在电动汽车技术领域进行布局。去年年底,马自达官方宣布,自2021年起推出一系列新能源车型,以应对越来越严格的二氧化碳排放标准。

  ■创新技术值得研究

清华大学汽车工程系研究员王志称:“HCCI代表一种内燃机新型燃烧方式,即均质混合气被活塞压缩到上止点附近时发生自燃着火。因其均质混合、低温燃烧和快速放热,使得PM、NOx排放及油耗都低。”但同时他也表示,HCCI技术存在着火时刻难控制、运行范围窄的挑战。江淮汽车发动机实验开发研究院院长钱多德认为:“该技术优势是泵气损失低,燃烧温度低,NOx排放少,燃烧效率高,可以大幅提高热效率,难点是控制稳定燃烧。”

据悉,国内外相关企业和机构早已开展对HCCI技术的研发,有的甚至已经超过三十年。我国国家重点基础研究发展计划(973计划)还专门为HCCI立项,奇瑞、长安等车企曾研制过HCCI样机,清华大学也为此研究了十多年。

在采访中,记者发现,国内外内燃机行业人士都非常关注马自达这一技术的新动向。艾尔维汽车工程技术(上海)有限公司发动机研发总监袁益禧表示,虽然目前还没有看到马自达压燃点火汽油机的具体数据,但这个方向可行,应该加强研发。

除了关注,这项进展也让人感到很振奋。中国内燃机工业协会副秘书长魏安力向记者表示,马自达SPCCI技术的成功,说明汽车内燃机还有很多创新技术值得进一步研究,对我国汽车行业而言更是如此。

事实上,在汽车内燃机行业,具有研究价值的领域很多,不同国家和企业的侧重点也不尽相同。魏安力介绍称,日本汽车制造丰田聚焦双喷射系统直喷技术,以实现低油耗、低排放及发动机的平稳运行,该技术广泛应用在丰田和雷克萨斯品牌车型上。我国鼓励使用清洁能源,在内燃机领域坚持寻找替代燃料。甲醇燃料在碳排放方面优势突出,其碳含量远少于柴油及汽油。目前,我国在甲醇燃料发动机方面已取得不错进展,可以说技术处于领先地位。

魏安力表示:“日本马自达、丰田倾向从内燃机点火方式上寻找突破口;欧美国家重视研究燃烧技术,比如缸内直喷、停缸等技术;中国则另辟蹊径从燃料来源上着手研究,并没有受到外界干扰。”

  ■节能减排有潜力可挖

在魏安力看来,我国内燃机技术潜力大,见效快,远没到达“天花板”。目前及未来很长一段时间内,市场上还将以内燃机汽车为主,因此提升发动机燃油经济性对节能减排的贡献效果会非常显著。他提出,目前政府反而应该加大对汽车内燃机的研发支持力度。“我国每年消耗商品燃油超过2.9亿吨,如能提高10%的燃油效率,即可节省2900万吨燃油,按汽油每吨6000元计算等于节约了1700亿元。如果政府每年拿出20亿元用于支持内燃机工业的技术研发及产品应用,节能减排效果会非常明显。”魏安力说。

从这个意义上说,汽车内燃机工业不应被边缘化,更不应就此被唱衰。魏安力向记者强调:“为更好地落实节能减排发展战略,我国一定要‘双轮’协同发展,切不可一个快一个慢。”

王志则从另一个角度揭示了内燃机的生命力。他表示,乘用车动力的发展趋势是能源多元化,全球未来相当长的一段时间内燃机动力和混合动力仍将占主导地位。混合动力结合了内燃机的高能量密度和电机的高能量转换效率,通过能量管理联合优化实现节能减排。而且,混合动力系统中内燃机可以运行在固定工况点,这就为内燃机提供了挑战热效率极限的可能性,因此混合动力专用发动机将是内燃机研究的重要方向。

“先进燃烧和清洁燃料都可以用于混合动力专用发动机,除HCCI等先进燃烧技术外,天然气等替代燃料、炼油工业中采用浅加工的燃料如低辛烷值汽油都值得针对混合动力专用发动机的需求进行深入研究。”王志称。