马自达SKYACTIV-G 2.5T直列四缸涡轮增压发动机技术介绍

文章来源:汽车动力总成 发布时间:2021-03-12
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马自达SKYACTIV-G 2.5T直列四涡轮增压发动机,这是SKYACTIV系列中的第一款汽油涡轮增压发动机,其增压规格基于PY-VPR,最大输出186kW / 5000rpm,最大扭矩434Nm / 2500rpm。
马自达SKYACTIV-G 2.5T直列四涡轮增压发动机,这是SKYACTIV系列中的第一款汽油涡轮增压发动机,其增压规格基于PY-VPR,最大输出186kW / 5000rpm,最大扭矩434Nm / 2500rpm。该发动机采用了4-2-1长路径排气系统、缸内直喷技术、6孔高压喷油、动态压力可变涡轮增压系统、气缸休止和新型热管理控制等核心技术,改善摩擦损失、泵气损失和轻量化设计,进一步提高效率。

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SKYACTIV-G 2.5T发动机基本参数


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SKYACTIV-G 2.5T发动机关键技术


1、4-2-1长路径排气系统:以传统直列四缸引擎来讲,若排气路径过短,从第三个气缸排气阀排出的高压排气压力波会进入已完成排气冲程、即将开始吸气冲程的第一个气缸。这就造成了已排出的气体再次进入燃烧室,使得高温残留气体过多,,这样对缸内气体的温度有影响,容易产生爆燃,也会导致气缸内混入废气。


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爆震发生的主要原因是残留气体,减少残留气体的方法之一就是使用4-2-1排气系统(把1号气缸和4号气缸的排气管先并在一起,同样把2号气缸和3号气缸的排气管也并在一起,最后,把这两个管子再并成一根排气管,就形成了4-2-1排气管。这样,等于把会产生干扰的1-3缸和2-4缸给隔离开了)。不过,4-2-1排气系统延长排气路径,使得高压气体会花费更多时间到达其他汽缸,以减少排气残留的机会。但加长的路径使排气温度下降,延缓催化时间。所以工程师在确保稳定燃烧的前提下,延迟点火时间以保持排气温度。另外,为了提高常用区域的扭矩,通常需要配置超过600mm以上的管长,为节省空间,而采用了环状排气管。

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2、缸内直喷、6孔高压喷油技术:采用缸内直喷技术可以增强空气流动、加大喷射压力,进一步提高汽油机热效率与降低汽油机排放。6孔高压喷油改善了喷射性能,产生更均匀、流动性更强的气体。同时对活塞冠面的形状进行调整,压缩比从13调整到10.5。高增压下为了让燃烧室内的气体流动和2.5L自然吸气保持一致,对气缸盖中的进气门上端面进行切除,强化了进气指向性流动,气门下端也对边缘进行特殊工艺让气缸内的滚流比提高了12%。


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3、可变排量机油泵:可变排量机油泵能够根据发动机润滑和冷却需求调整泵油量,主动控制使机油流和压力满足发动机需求,从而消除过量机油流并降低发动机曲轴上的负载,以便节省燃油。与之前2段式可变机油泵相比,最大工作流量增加了75%。


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4、水套垫片:发动机的设计采用了优化的气缸套水套和树脂水套垫片,通过插入了垫片,控制气缸衬垫周围的冷却水量和流速。水套指汽缸体和汽缸盖的内外壳间之空间,冷却液即在其间循环,水套的作用是将发动机燃烧室和缸体内壁的温度通过热传导将热能转移到冷却液由于液体是可流动的经过水泵循环到散热器由散热器通过外界空气的流动给冷却液散热,再由散过热冷却液循环到发动机水套接收发动机工作时产生的热量,安装垫片,可以使冷却液在气缸顶部附近更密集的循环,从而改善散热并有助于热负荷均匀分配。


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5、动态压力可变涡轮增压系统:这台2.5T发动机还搭载了马自达的独门技术——动态压力可变涡轮增压系统(Dynamic Pressure Turbo),这套系统能够结合排气的脉冲情况与驾驶条件进行变化,在低转速区域,利用排气压力脉冲振幅,获得气缸扫气效果并同时得到较高的涡轮驱动力,在高转速区域,降低脉冲振幅,让涡轮在高效区域工作。实现与大排量自然吸气发动机同等的加速响应性。这项技术其实是将排气管分成粗细两根流路,在粗流路上设置阀门。这样在低转速时,可以关闭阀门,只有细流路工作,这样可以增加空气流速,加速带动涡轮。



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低温EGR系统:废气再循环系统(Exhaust Gas Recirculation)简称EGR,是将发动机产生废气的一小部分导入进气侧再度燃烧。再循环废气由于具有惰性将会延缓燃烧过程,也就是说燃烧速度将会放慢从而导致燃烧室中的压力形成过程放慢,这就是氮氧化合物会减少的主要原因。另外,提高废气再循环率会使总的废气流量(mass flow) 减少,因此废气排放中总的污染物输出量将会相对减少。EGR系统的任务就是使废气的再循环量在每一个工作点都达到最佳状况,从而使燃烧过程始终处于最理想的情况,最终保证排放物中的污染成份最低。


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注:文章中引用的图片来源网络


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