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马自达SKYACTIV－G发动机挑战燃烧极限，压缩比达到空前的14:1 |
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| http://cn.newmaker.com
12/12/2011 2:23:00 PM
日经BP社
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马自达车型的销售形式发生了巨大变化。尽管马自达表示“销售价格不打任何折扣”，但配备高效率汽油发动机“SKYACTIV－G”的车型仍销售旺盛。比如，2011年6月上市的紧凑车型“德米欧”中，配备高效率发动机的车型在价格上比配备原发动机的车型高出25万日元之多，但截至2011年9月的销售比例却占到了64％以上（小型车“德米欧”）＊1。
＊12011年9月，马自达开始在轿车及掀背车俱全的“Axela”中销售配备2L排量发动机“SKYACTIV-G 2.0”的车型。截至2011年10月，配备高效率发动机的车型的销售比例在“Axela”中达到了约65％。价格与原来相同，或者仅高出1万日元左右。此类车型的压缩比为12，与燃效性能相比更重视行驶性能。尽管如此，燃效仍达到了20.0km/L（10·15模式），除了HEV之外，在同级别汽油发动机车型中最为出色。
对于SKYACTIV-G及其带来的低燃效，不仅是汽车领域，其他领域的发动机技术人员也给予了很高关注。原因是在全世界首次实现了在面向量产用途的汽油发动机中公认“不可能”的“14”这一“高压缩比”。原来最多只有12左右。
凭借这一点，马自达成功将燃效比原来提高了15％之多。虽然该公司仅表示“与（压缩比高、与汽油发动机相比效率更高的）现有柴油发动机相当”，但SKYACTIV-G的最大热效率估计达到38～39％左右，比现有的公认高效率的汽油发动机一举提高了5～6个百分点。
另外，尤其值得一提的是，马自达在开发该汽油发动机的同时，还开发了高效柴油发动机“SKYACTIV-D”。与汽油发动机不同，在柴油发动机中高压缩比较常见，一般为16～18左右。而马自达通过SKYACTIV-D实现了在量产用柴油发动机中为世界第一的“14”这一“低压缩比”。由此燃效比原来提高20％之多。
试制压缩比为15的汽油发动机
从理论上来看，发动机压缩比越高，热效率（理论热效率）就越出色。一般公认“柴油发动机（压缩比为16～18）的燃效比汽油发动机（压缩比为12）要高”，其依据就在于此。
那么汽油发动机也将压缩比提高不就行了，但实际上并无法简单照搬理论。因为压缩比过高的话混合气体（燃料和空气）的温度就会过高，导致冷却损失＊2增加。因此，汽油发动机的理想压缩比此前公认为14。
＊2冷却损失是指膨胀（工序）中未用掉而通过气缸壁面逃逸到外部的热能量。
然而，这一压缩比“不可能”实现的看法在汽车业界已成为“常识”。原因在于高压缩比的状态下有发生敲缸（异常燃烧）的危险。汽油发动机依靠火花塞的火花点燃燃料，不过在过度高温和高压下，正常燃烧结束前容易发生未燃烧燃料自动点火的现象（敲缸）。为此技术人员认为“随着敲缸的发生，扭矩会大大降低”，所以认为汽油发动机的压缩比无法超过12这一“极限”。
而马自达对业界的这一“常识”勇敢地进行质疑，并付之于行动。这成为打破“极限”的突破口。具体而言，马自达大胆地试制了压缩比为15的汽油发动机，利用最新计测及分析技术，对发动机在高压缩比下发生的各种现象展开了研究。
结果获得了超出“常识”的重大发现。将压缩比提高到10以上时扭矩（敲缸极限下的扭矩）的确会下降，但达到13时却与预想的相反，扭矩基本到达下限值＊3。根据这一发现，“我们坚信将压缩比提高至14而牺牲的扭矩部分能够设法通过其他技术来弥补”（马自达动力传动系统开发本部主管仁井内进）。（未完待续，记者：高田宪一、近冈裕，《日经制造》）
＊3点火前会发生因汽油分子键在高压缩比下断裂而发热的低温氧化反应。马自达通过研究最终发现这一热能量能够阻止扭矩下降。
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