汽油引擎部份,以下是日本馬自達技術原文:
近年ハイブリッド車や電気自動車の市場導入が活発化し,電気デバイスによる燃費改善技術の採用が進んでいるが,2020年時点でも自動車の多くは内燃機関を搭載していると考えられている。
ハイブリッド等の電気デバイスの効果を十分発揮させるには,そのベースとなる内燃機関の効率が高いことが重要である。それを具現化するSKYACTIVエンジンの第1弾として新型デミオ(也就是MAZDA 2)に搭載され,世界一の圧縮比14.0とハイブリッド並みの30km/lという低燃費を実現した新
開発1.3Lエンジンの諸性能と織り込み技術を紹介する。
這個意思是說,由於油電系統的普及化,在2020年時的汽車將有許多類似的機電整合節能技術,而這些類似系統的高效能基本上的重點是更高的引擎效率。而MAZDA實現這個目的第一步,就是在MAZDA 2上面配備世界最高壓縮比14:1、並且能媲美油電系統每公升30公里的低油耗1.3公升SKYACTIV引擎。
維基百科相關內文:
1.在量產的汽油引擎裡,壓縮比首度達到14.0:1。
2.高壓縮燃燒大幅提升引擎的工作效率,油耗與扭力比過去提升15%以上。
3.加大低、中速域的扭力。
理論上將壓縮比從10.0提升至14.0(維基寫15),燃燒效率可提高約9%,但是高壓縮比使壓縮衝程上死點附近的溫度升高,引發爆震並使引擎輸出功率下降。因此該項技術藉由減少燃燒室內的殘留氣體,以達到高壓縮比。
呃…維基百科寫得實在有點簡略,一般人我想一定有看沒有懂。由於引擎理論實屬複雜,我會盡力以一般人可以看懂的方式寫看看。
開始說明SKYACTIV引擎之前,先大略說明一下傳統引擎的方式與原理。
汽油引擎吸入空氣與汽油,並將其混合氣體壓縮之後點燃,在引擎的汽缸內點燃產生爆發膨脹以推動活塞而產生動力。引擎壓縮含汽油的混合氣到點火前的體積比例稱為壓縮比,簡單的說,如果壓縮比越高,爆發膨脹之前的燃燒的空間就越小,燃燒完成的時間將會越短,爆發膨脹後的時間可以加長,也就越能充分利用引擎爆炸膨脹的動力輸出。但這有個問題,就是在超過12.5的壓縮比之後,汽油引擎燃燒狀況容易不穩定,如果硬要催出高輸出而不預留安全措施,將使燃燒過程中產生對引擎傷害極大的爆震。爆震是種燃燒異常,是因引擎在點火時引燃的膨脹壓力與混合氣自行引燃的壓力相互撞擊產生的,而汽缸裡的燃燒氣體同時受到兩次燃燒膨脹壓力的撞擊與再加壓,就會對引擎產生極高的溫度與破壞。

SKYACTIV解決這個問題的方式是以往引擎設計沒有被想到的。在上圖的SKYACTIV引擎裡,MAZDA修改了排氣系統,延長排氣路徑,使得排氣產生的壓力擴散花費更多時間到達其他汽缸,減少了排氣壓力擠回旁邊汽缸而殘留排氣(學名排氣干涉)的機會。由於爆震是種燃燒,需要溫度的促成,這個對策使的引擎內部高溫廢氣減少,排氣後汽缸內溫度降低,減少了爆震發生的機率。


另一個進一步對策是活塞設計,這是SKYACTIV引擎的一大重點。傳統汽油引擎的活塞設計,為了加快燃燒速度,在點火區域的四周通常是平的,便於燃燒的火焰可以不受阻擋的擴散,但在SKYACTIV引擎的設計上則採用一個小凹孔,如同上圖所示。傳統汽油引擎的燃燒方式不是像柴油引擎循序漸進的層狀燃燒,因為汽油揮發性高、火焰燃燒速度很快,燃燒產生的壓力與溫度會壓縮與加熱汽缸裡其他尚未引燃的混合氣而增加爆震的機率。SKYACTIV引擎活塞的小凹孔是將燃燒先限制在一個小空間裡,點燃這個小空間後火焰才會往外高速擴散,降低了混合氣被高壓燃燒氣體加溫加壓的程度與時間,使其燃燒的反應循序漸進,並以冷EGR(廢氣再循環)的輔助延遲混合氣的異常自燃以抑制爆震,就能安全的提高壓縮比,提昇引擎的燃燒效率。此外,由於一開始的燃燒空間被限制住,在點火瞬間產生的溫度也不容易在火焰接觸活塞表面時被冷卻,可以確保整個燃燒順利而有效的被進行。
至於其他方面,如引擎氣門系統進排氣的流量與流體性能、潤滑系統的損耗降低、輔機系統(冷氣、水泵、油泵)的驅動形式改良、引擎機械基礎設計的慣性減輕也是SKYACTIV引擎的革新部份,這些下次再討論。
