不只是壓燃？解讀馬自達新一代發動機

　　[汽車之家 發動機技術]  他沒有食言，新一代創馳藍天SKYACTIV-X發動機即將面世！就像迷戀轉子發動機那般，馬自達對汽油機HCCI均質充氣壓燃技術也同樣“執迷不悔”。被譽為創馳藍天發動機之父的人見光夫，曾不止一次地闡明驚世駭俗的理論——自然吸氣發動機能夠達到50%的熱效率，其二氧化碳排放水平甚至與純電動汽車相當！而這僅僅是馬自達的一小步，未來我們會看到怎樣的一個馬自達？下面來一起揭曉。

　　就連馬自達自己也承認它只是一家“小廠”，相比同為日系品牌的豐田和本田來說，它的全球銷量與后兩者差了不止一個Level，可它從來不缺少關注度，“轉子發動機”、“創馳藍天技術”、“魂動設計理念”等等吸引了一波又一波的目光。最近這家日本“小廠”又要搞一個大事情了——即將發布汽油機HCCI均質充氣壓燃技術。

● 汽油機壓燃很牛嗎？

　　什么是壓燃？其實這并不是什么新鮮科技，大家去看柴油機的原理就明白了。所謂壓燃就是說，燃油混合氣的燃燒不需要火花塞點火，而是直接靠氣缸活塞運動將其壓縮至燃燒（壓縮體積能夠使混合氣溫度上升）。

　　壓燃曾經是用來區分柴油機與汽油機的一項特征，而如今它不再適用了。或許，我們也能將擁有HCCI技術的汽油機看成是汽油機與柴油機的結合體。

　　 壓燃帶來的直接好處是能夠實現超高的空燃比，達到稀薄燃燒，正如“既要牛干活，還能少喂草”的例子，噴入更少的燃油就能讓發動機運轉起來。HCCI技術打破了曾經被認為金科玉律的“黃金空燃比”14.7：1（空燃比是指氣缸內泵入空氣和燃油的比值），以馬自達為例，其表示新一代創馳藍天發動機能夠在750rpm運轉時，空燃比能夠達到36.8:1。一句話來形容馬自達：太摳了！

　　基于HCCI技術，馬自達稱發動機的燃效理論上能達到50%！稀薄燃燒能夠更節省燃油，沒錯，但這不是HCCI技術實現超高燃效的全部因素。壓燃過程中，混合氣幾乎是同時燃燒釋放能力，免去了火花塞點火時火焰擴散燃燒的能力損失，這也是其提升燃效的秘籍。雖然這項技術很難實現，但全球很多車企并沒有放棄探索，因為大家都知道它能很大程度上提升發動機的動力性和燃油經濟性。

● 馬自達并不是第一個提出HCCI的車企

　　早在兩年前，馬自達就對外公布了他們在研發HCCI技術的消息，但它并不是第一個萌生如此新奇想法的車企。再早之前通用、奔馳、現代等車企也都對HCCI技術進行了研發，可他們都只停留在了概念車或者試驗原型機上。

● 汽油機實現壓燃會遇到哪些問題？

　　雖然燃油經濟性提升的很明顯，但實現HCCI技術也面臨著諸多問題，例如，通用的HCCI試驗樣機怠速轉速最低只能下探到800rpm（一般乘用車在600-700rpm左右），并且發動機轉速到達3000rpm后，噪音會非常巨大。相比傳統汽油機，其顆粒物排放會增加，需要加裝專門的顆粒物捕捉器；需要進一步強化廢氣再循環系統EGR等等。

　　面對未來逐漸嚴苛的排放法規，很多車企都知道HCCI是節能減排的一項“黑科技”，它在傳統汽油發動機的基礎上能壓榨出更多的燃效。不過，由于壓燃控制穩定性、NVH問題、顆粒排放物、廢氣進行再循環等等一籮筐的問題，HCCI一直是讓車企們望而卻步的高冷科技。

● 馬自達如何實現了汽油機壓燃？

　　就在大家對HCCI的技術已經快喪失信心的時候，馬自達站了出來說：“2019年，新一代的SKYACTIV-X發動機將會實現HCCI汽油機壓燃技術！”

　　前面我們提到過，通常說的HCCI全稱是Homogeneous Charge Compression Ignition，然而馬自達對“HCCI”的解釋有所不同，他把其中的“CCI”解讀為Controlled Compression Ignition，即可被控制的壓燃點火燃燒技術。這其中又有什么“講究”呢？

- 火花塞是秘密！

　　通用和奔馳的HCCI技術方案是可行性相對較高的一種，也就是保留原先的火花塞，在適合汽油壓燃的工況下進行壓燃點火，而在冷啟動和高轉速等工況下，采用火花塞點火，這就像兩名接力跑隊員，分別負責不同的賽程。

　　馬自達的SKYACTIV-X發動機也是基于上述同樣的原理，拓寬了壓燃本身有限的工作區間。在此基礎上，馬自達進一步挖掘了火花塞的潛能，使之成為壓燃點火的控制器，從而更好地實現了火花塞點火與壓燃點火之間的無縫切換，因此馬自達也稱之為SPCCI（Spark Controlled Compression Ignition）火花控制壓燃技術。

- 是否還能叫“自然吸氣發動機”？

　　前面提到，壓燃汽油機實現稀薄燃燒需要更大的空燃比，也就是說要泵入更多的空氣，然而目前的創馳藍天發動機大多為自然吸氣形式，很難在全部工況下都能滿足發動機所需的空氣量，怎么辦？馬自達選擇加裝了專門的空氣供給單元（air supply unit）,所以某種意義來說，它已不再是自然吸氣發動機了。

　　電動增壓器似乎在汽車上應用的越來越多，例如奧迪SQ7上的4.0T V8柴油機和奔馳最新一代的3.0T直六發動機（M256）上均加裝了電動增壓器，但它們的作用更多的是為了消除渦輪遲滯現象。奔馳M256發動機的電動增壓器來自于供應商博格華納。

- 比小排量渦輪增壓車型有更強的加速性？

　　創馳藍天之父人見光夫曾用幾頁PPT論證了自然吸氣發動機的潛能還很大（馬自達幾頁PPT吊打小排量渦輪和電動車），雖然后來馬自達生產了2.5T汽油發動機，打破了不做渦輪增壓發動機的誓言，但對于新一代的創馳藍天發動機，馬自達仍舊不會走小排量增壓的路線。

　　馬自達官方技術視頻解析如下：

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● 汽油機壓燃技術只是馬自達的一小步

　　雖然馬自達一直堅信內燃機還有很大的開發潛力，尤其是對自然吸氣發動機癡迷，但它并不是毫無創新性的守舊派，這家日本企業必然能感知到未來的能源危機，依賴傳統燃油肯定不是長久之計，因此汽油機壓燃技術只是現階段的一種解決方案。未來馬自達該何去何從？一紙《Zoom-Zoom可持續發展宣言》給出了他的答案。

　　馬自達思考了“地球”、“社會”、“人”三方面的問題。節能減排并不是說采用新能源動力就夠了，還要從汽車制造、使用、回收的整個生命周期中減少溫室氣體排放，制定了從燃料開采到車輛行駛（Well-to-Wheel）這一宏觀的減排理念。

　　未來馬自達會不斷更新汽油機和柴油機技術，升級i-ACTIVSENSE系統，并堅持發動機自動啟停和制動能力回收技術。說未來太遠，那么我們來看看即將到來的2019年。2019年將會是馬自達的一個大爆發：

- 量產新一代創馳藍天SKYACTIV-X發動機；

- 推出混動、純電動車型；

- 推出新的智能互聯系統；

- 推出新一代魂動設計理念；

- 量產新一代創馳藍天車身和底盤技術。

　　2020年是馬自達誕辰的100周年，屆時馬自達會推出自家的CO-PILOT CONCEPT自動駕駛理念。不用說，其自動駕駛技術一定是基于目前的馬自達i-ACTIVSENSE系統而衍生出的。馬自達的部分車型上已經具備了SCBS(Smart City Brake Support低速剎車輔助系統)和SBS(Smart Brake Support中高速剎車輔助系統)。

　　面對未來的自動駕駛時代，和很多運動品牌一樣，一直強調運動感和駕駛樂趣的馬自達，該如何平衡自動駕駛與駕駛樂趣之間的矛盾，是值得探究的一件事。

總結：

　　馬自達量產HCCI均質充氣壓燃技術的汽油機絕對是讓全球車企震驚的一件事，車企的老板們或許都不淡定了，因為馬自達還宣稱要實現50%的熱效率，甚至要達到純電動的二氧化碳排放水平。我們知道，豐田最近又進一步拉近與這家“小廠”的關系，雙方增持交叉股份，不過馬自達還是表示，現階段HCCI技術只會出現在自家的車型上。

　　關于未來愿景，馬自達依舊會不斷開發內燃機的潛力，同時也會發展純電動、混動、燃料電池等新能源技術�？傊�，面對節能減排的壓力，馬自達不會一邊倒地將重心轉移到新能源技術上，因為它對內燃機保留了充分的自信！另外，它也會跟隨時代的步伐，拿出升級的智能互聯和CO-PILOT CONCEPT自動駕駛等技術。

　　據稱，8月底馬自達會在德國法蘭克福正式發布搭載HCCI技術的新一代創馳藍天發動機，屆時我們會第一時間感受這款新動力的魅力，并為大家帶來更多的技術細節。一起期待吧�。ㄎ�/圖 汽車之家 夏志猛 部分圖片來自網絡）