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马自达2.5T发动机吃力不讨好?

05-22 12870 李劭行  

之前讲过,小排量涡轮发动机在低负载低转速的情况是的确是比大排量发动机省油的,但是到了高负载时由于气缸温度、气缸压力等情况,车辆会自动调低空燃比来达到散热的目的,此时的燃油经济性就会比低负载时低,这也是为什么小排量涡轮发动机不是绝对省油的原因。但是大排量加上涡轮增压会不会省油?马自达告诉了我们答案,一向以来,马自达被称为偏执的技术男,看看他是怎么解决这个问题的。

 


今天要说的这台发动机是获得了2017年沃德十佳的奖项,装备于海外版本的马自达6以及CX-9上,国内消费者暂时无缘。也想不懂为什么马自达一个强调运动属性的品牌不引入这台大排量涡轮增压发动机。

 


马自达之所以能够将2.5T发动机做得兼顾舒适性以及动力性,有两个方面,一个是排气扫气,另一个是废气再循环冷却

 


在传统发动机中,一般来说厂家都会趋向于将排气歧管尽量缩短,这样的话排气的压力就会尽快送到涡轮,这样就能最大化程度利用废气中的能量并加快涡轮的响应。但是传统的4-1形式的排气有一个明显的缺点——排气压力会有重叠,使得气缸内的废气不能排干净。

 


举个例子,2号气缸点火后,由点火顺序1342可知,接下来是1号气缸点火,当2号气缸完成做功冲程后,1号气缸正要开始做功冲程,当1号气缸做功冲程完成时,排气门打开,2号气缸的排气门正要关闭,但是还没有完全关闭时,1号气缸的废气使得排气歧管内的压力增高,这个压力会使2号气缸内的废气被困在气缸内部,炙热的废气保留在气缸内部,就增加了爆震的几率;如果还有EGR系统的话,就需要冷却EGR。

 


马自达在这方面所做的就是改变排气歧管的设计,采用4-2-1设计,3号气缸和2号气缸一对,排出的废气并排在一起,所以点火顺序是1342,每个气缸点火总是交替并排的,并且排气都直接排出。

 


跟前面的情况对比,2号气缸刚刚结束排气,此时1号气缸的排气刚开始,1号气缸的废气排出后,会帮助2号气缸剩余的废气排出,这个就叫做喷射器效应,因为它们彼此并排在一起,并且方向都是一样的,当一个管道的气流留出的时候,它会把旁边的空气吸出。点火顺序1342,排气气流就在排气歧管中来回交替,一个管道里新的排气气流会把旁边管道里的剩余废气吸走,这种喷射器效应帮助改善排气扫气,让气缸能尽量被新鲜油气填满。

 


EGR系统,中文名叫废气再循环系统,主要的作用在于改善排放。排气从排气歧管排出时,会有阀门连接着EGR系统的管道,此时可以打开阀门让一部分废气进去管道中,然后再到EGR散热器,EGR散热器是一个水冷式散热器,布置在发动机顶部,废气在被送往进气歧管前,会在散热器进行散热。所以,EGR散热器会给进气歧管增加一些冷却后的气体,但是这个气体里面没有氧气,它不能再参与燃烧,所以把这些冷却的惰性气体和新鲜空气一起送进发动机,所以总体上的氧含量会比较低,也意味着燃烧后的温度会比较低,因为可以燃烧的油比较少。

 


因为这个EGR是带散热器的,所以不会像传统发动机一样给气缸输送炙热的气体或者让排气排不干净残留在气缸中,也正是因为增加了一个带冷却的EGR,也就说明发动机可以使用更高的增压值,使用增压来补偿这些惰性气体,这取决于厂家的标定。增加了增压值却不用担心爆震,就是带散热器的EGR带来的优势,同时还可以继续使用高压缩比设计,继续增加发动机动力输出。这是同时拥有高动力输出、高压缩比、高效率的关键点。

 


之前说过,小排量涡轮发动机在低转速低负载区间是可以使用理想的14.7:1的空燃比,一旦动力请求超过了该范围,就需要降低空燃比,喷入更多的燃油来降低气缸内的温度,以免发生爆震,但是马自达的做法是使用带散热器的EGR系统,通过这个带散热器的EGR就能让发动机运转在理想空燃比,并增加最大扭矩的区间。所以相对器其他发动机在高增压高负载工况下使用了更加稀的空燃比,这样就可以在没有牺牲燃油经济性,不需要喷入更多燃油的同时保持原有的动力输出,更加高效地输出动力。

 


这就是这个发动机用了散热器的EGR后,在保持理想空燃比的情况下依然可以输出高扭矩的真正核心点。

 


这台发动机在2000rpm时就能爆发出最大450N·m扭矩,而且在使用高标号燃油的情况下可以达到250匹马力的输出,压缩比是10.5:1,对于一台涡轮发动机来说已经非常高了,这对于提升发动机的效率有积极帮助。

 


关于排气,有三个优化策略,第一,短,连接涡轮增压器的排气歧管越短,能量损失越少,因为废气就在流经这些管路时会损失热量,为了保留这些热量和废气能量,就采用了短而直接的排气歧管连接增压器。

 


马自达的独特之处在于他们的废气调节阀和排气管的设计,采用了4-2-1的设计,而不是普通的4-1设计。废气调节阀也是马自达的精髓所在,原理有点类似于可变几何截面涡轮,只不过调节部分是在排气歧管里。当转速低于1620rpm时,因为发动机转速较低,废气流量不足,这时关闭阀门,所有的气流都通过更狭窄的通道,虽然气流的阻力会变大,但是气流的速度会变快,牺牲了一些效率换来更快的气流,在低转速时可以更快带动涡轮建立压力。

 


一旦发动机转速超过1620rpm,歧管中的阀门就会打开,为增加的废气流量降低阻力,这时候已经不用担心涡轮是否建压的问题,因为已经有足够多的废气去推动涡轮。所以这个设置在排气歧管中的精巧结构可以帮助涡轮快速起压,降低涡轮建立有效正压的转速,

 


马自达说,在采用了这个带散热器的EGR后,它的EPA油耗成绩没有任何改善,EPA油耗测试循环的动力需求很低,使得大部分的小排量涡轮增压发动机的运转工况都能在这个低负载低转速的区间,所以,加上冷却EGR后成绩也没有任何改善。

 


所以马自达在做的就是投入金钱和时间去研发一种让车主在实际使用过程中油耗比较低,但是在油耗测试中完全体现不出来的事情,换句话说,马自达的油耗测试成绩会更加接近真实使用的油耗。

 

在营销的角度看,增加这个冷却EGR在油耗参数上没有任何提升;但在实际使用中,就会发现它确实改善了油耗,这个发动机只使用低标号汽油下能输出227匹马力,使用高标号汽油能输出250匹,420N·m的扭矩,即便使用低标号汽油也能获得较高的扭矩输出,这是这台发动机最大的长处。

 


由于加入了这个冷却EGR系统,同时还能使用低标号燃油,而且能享受涡轮增压发动机的好处;此外,马自达愿意做一些在油耗测试不讨好,但是现实使用中能降低油耗的系统,值得我们称赞,也警示了其他厂家,不要功利性太强,只做在法规上有意义的事,多做对消费者有益的设计。

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全部评论
玩车教授
2020-05-27
谁都不服就服脸皮厚的
2020-05-22
压燃发动机为什么不引入,是马自达的问题还是其它不便明说的问题。
要做油品适配
玩车教授
2020-05-25
张生
2020-05-25
技术贴,估计能看懂的不多
哭~
玩车教授
2020-05-25
莜悠悠
2020-05-25
可是国内群众并不一定认可这种低调的实惠技术
因为在试验中效果不大
玩车教授
2020-05-25
Johnny dong
2020-05-25
马自达?小众牌子 [呲牙]
哈哈哈,的确是小众牌子
玩车教授
2020-05-25
“从来佳茗似佳人”,
2020-05-25
马自达牛逼!买了阿特兹不后悔!
牛逼!
马自达牛逼!买了阿特兹不后悔!
张生
2020-05-25
技术贴,估计能看懂的不多
莜悠悠
2020-05-25
可是国内群众并不一定认可这种低调的实惠技术
玩车教授
2020-05-25
꧁辣么俊嘞
2020-05-25
性能与舒适总是鱼和熊掌!
没错,令人唏嘘
玩车教授
2020-05-25
攜樟同行
2020-05-25
450N.m!排量仅仅比皇冠2.0T和天籁2.0T多了0.5公升,扭矩却分别大了100N.m和70N.m,开起来一定激情澎湃。
可惜……没来国内
玩车教授
2020-05-25
心宽目远
2020-05-25
有什么用,又没进来国内,等2.5T等多少年了?本以为杠八会上2.5T,后来还是自吸。。。杠九又死活不来,来个杠八又不出六座。。。对长马真服了
的确……一直在消耗我们的耐心
Johnny dong
2020-05-25
马自达?小众牌子 [呲牙]
玩车教授
2020-05-25
ak
2020-05-25
让你这么一逼逼好像其它品牌都是垃圾造车了。
幻觉幻觉
玩车教授
2020-05-25
Bill Tu
2020-05-22
车是好车,空间是硬伤
的确
玩车教授
2020-05-25
Wei
2020-05-25
马自达对造车的偏执是我选择他的理由,虽然空间很惨淡,但主要是他别具一格
喜欢的很喜欢,不喜欢的一点看不上
心宽目远
2020-05-25
有什么用,又没进来国内,等2.5T等多少年了?本以为杠八会上2.5T,后来还是自吸。。。杠九又死活不来,来个杠八又不出六座。。。对长马真服了
玩车教授
2020-05-25
飞驰
2020-05-22
牛逼啊
买吗老铁
攜樟同行
2020-05-25
450N.m!排量仅仅比皇冠2.0T和天籁2.0T多了0.5公升,扭矩却分别大了100N.m和70N.m,开起来一定激情澎湃。
Wei
2020-05-25
马自达对造车的偏执是我选择他的理由,虽然空间很惨淡,但主要是他别具一格
ak
2020-05-25
让你这么一逼逼好像其它品牌都是垃圾造车了。
玩车教授
2020-05-25
沈新星🐶
2020-05-22
可惜国内版的动力太弱鸡,同级动力最弱,还标榜运动
心理动力满分,哈哈哈
꧁辣么俊嘞
2020-05-25
性能与舒适总是鱼和熊掌!
小鸡快跑
2020-05-23北京
原谅我的学识尚浅,看到好看的只会说:好看!!!
33
2020-05-23北京
美就一个字,我只说一次
摄影大叔
2020-05-22广东广州
你是吃可爱长大的吧!!
玩车教授
2020-05-22
小小的太阳
2020-05-22
EGR不知道,知道EGM[旺柴][旺柴]
不是EDM吗
玩车教授
2020-05-22
远方
2020-05-22
好车,走自己的路 让别人说去吧!
是金子总会发光
玩车教授
2020-05-22
🌴 season
2020-05-22
主要是他贵
扎心
有车以后
2020-05-22江苏南京
我就是这样,你们谈弄我吧。
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