壓燃的誘惑 賽道體驗馬自達全新發動機

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年輕的時候，我以為這個世界不是黑就是白，不是對就是錯。后來，有人用現實一次又一次向我證明，世界是多彩的，對錯要用利弊來衡量。這的確是一個挑戰知識邊界，重構對世界認知的過程。就像現在很多人說內燃機沒有未來一樣，應該在有生之年茍延殘喘。事實上，發動機并沒有被放棄，甚至被一次又一次的定義，就像你面前的發動機，有增壓器和火花塞，馬自達工程師告訴你，它是一臺壓燃式自然吸氣發動機。

說起這款發動機，就是馬自達創馳藍天的第二代技術。2021年將以量產的能力進入中國市場。在我們編輯部自己的內部溝通中，我一直堅持HCCI的說法，那就是壓燃式汽油機是不可能量產的。雖然奔馳、現代相繼產生了技術成果，但清華大學也完成了壓燃發動機的首次點火。然而，這相當于許多公司現在聲稱擁有L3或更高的自動駕駛技術，或者之前猜測的熱門石墨烯電池概念。都屬于科研范疇，科研和產品之間還有很長的路要走，甚至很多都是死胡同。

至于這款發動機，去年我同事特意去歐洲分析了一下，還開了搭載第二代創馳藍天科技發動機的吳哥塞拉試駕車。事實上，馬自達已經制造了6輛試驗車進行驗證和校準。這次，我來到馬自達在日本的試驗場，更全面地體驗這臺發動機的工況適應性。與以前的開放道路相比，封閉道路更容易通過限制軌道來創建。

第二代創馳藍天發動機的技術部分之前已經詳細分析過了。我先簡單介紹一下，然后結合當天的駕駛經驗，再來說說我對這款發動機的理解。

●自吸還是增壓？

就發動機的類型而言，自吸和增壓的定義很明確，它們的意思是進氣形式。那么，對于這臺發動機，為什么是帶增壓器的自然吸氣發動機呢？

判斷的依據在于使用。傳統的增壓發動機是向氣缸內噴射更多的空氣，然后通過噴射更多的油來實現更強的動力輸出。空空氣和燃油的關系更控制在14.7左右，這也是發動機教科書中提到的最好的空燃油比。根據能量守恒定律，噴油量與功率有直接關系，所以說增壓發動機省油并不嚴謹。

馬自達發動機的增壓器也是為了吸入更多的空氣而設計的，但是噴油量不會增加14.7。而是噴入氣缸的燃油會被能實現1000Bar噴射壓力的供油系統霧化到極致，然后與過量的空空氣混合。

理論上，為了使空燃油比大于30，在這種條件下，用火花塞點火的效果很差。傳統發動機的點火是從中心火焰點燃整個燃燒室的混合氣，而當空燃油比趨于30時，火花塞基本上是一個擺設，但當發動機技術發展到一定階段，必須采用一些極端工況才能打破效率瓶頸，而Lean燃燒是一個相對“成熟”的想法，之所以說成熟是因為每個廠家都在嘗試，但由于油品的差異，在量產階段基本上不完全適用。

●壓燃還是點火？

為了獲得更高的熱效率，必須推廣稀薄燃燒技術。于是，執著的廣島工程師們開始“鉆死胡同”，壓縮燃燒！

說到壓燃，首先想到的肯定是柴油機。在柴油機領域，壓燃呈現多點火芯的狀態。如果能夠實現，能否解決稀燃時點火火焰無法蔓延的問題？

多點點火芯狀態的技術術語是均質燃燒，曾經被各大廠商津津樂道，各地區的油品像劊子手一樣被一個個閹割。均質燃燒與稀薄燃燒有一定的共性，分層燃燒是另一種技術解釋，但相比之下，均質燃燒的狀態更為極端。

既然可以實現汽油的壓燃，為什么還要保留火花塞？

顯然，只有壓縮點火并不能涵蓋所有工況，例如在快速啟動或加速時，仍然需要火花點火，真正的技術突破在于壓縮點火產生的均質燃燒和火花點火的結合。一開始，我真的不太理解甚至誤解了點火的含義。按照馬自達發動機工程師的教條，這一次，火花塞產生的火焰不是為了點火，而是為了獲得混合氣體。

換句話說，當空燃料比趨于30時，如果沒有火花塞火焰膨脹后建立的“額外”壓力，可能不會有很好的均質燃燒效果，所以在SPCCI模式下，火花塞是一個控制器，其實現是基于每個氣缸的壓力傳感器。

綜上所述，實現更高的熱效率是目標，稀薄燃燒是技術方向。為了更廣泛地應用稀薄燃燒，采用壓縮點火方案，并遵循均勻燃燒。剩下的火花塞起到雙重作用，一是高負荷下點火，二是中低負荷下控制氣缸壓力。

●它是如何驅動的？

測試車內有一臺平板電腦，會顯示發動機三種工況的變化，分別是SI、SPCCI和CI。

與技術理論分析的結論基本一致。在整個體驗過程中，大部分都處于SPCCI模式，在快速加速時會切換到CI模式。駕駛員感覺不到切換過程，或者你分不清是變速箱降檔還是動力輸出導致的車身俯仰。簡而言之，你可以把這個過程理解為現在市面上阿特金森循環發動機的工作邏輯，沒有人能說出它和奧托循環的關系。

至于CI工況，我在跑了兩圈后逐漸找到了激活它的規律。一般我升檔后放一點油門回來，或者踩下油門踏板行程三分之一后放一點油門回來。原則上三檔時發動機轉速在1300-1500rpm之間，此時車速在40 km/h左右，但在這樣的行駛條件下，CI模式稍縱即逝，即使油門穩定也沒用。

但是有一次我在稍微上坡的路段上拿到了連續CI模式，油門行程很小，小到上坡的時候車速逐漸下降，發動機轉速也從1400rpm降到了1200rpm左右。變速箱沒有降檔。這時，我聽到輕微的敲門聲。當CI模式退出時，爆震聲消失。

高速巡航應該是CI模式的最佳使用場景。在觀眾席前的直道上，當車速保持在90km/h，車速和油門平穩，轉速為1800rpm時，發動機將繼續以CI模式工作。

●問題:

1.寒冷條件下的怠速

搭載第一代創馳藍天發動機的馬自達汽車在國內擁有大量，有用戶反饋他的馬自達在冬季冷啟動后怠速很高，幾乎達到2000轉，怠速噪音讓人無法接受。對此，馬自達工程師表示，他們非常清楚這個問題，會盡最大努力在二代技術中避免這種現象。

2.批量生產后的穩定性

很多人關心油品的適應性。在我看來，這款發動機對不同標號油品的適應性可能和大多數直噴發動機沒有太大區別，只是在使用高標號汽油時，動力更強，而低標號機油會面臨一些動力衰減，因為通過進排氣兩側的電動VVT調節氣門的開閉時間，可能會彌補辛烷值帶來的機油性能差異。當然，力量會喪失。

我認為可能的問題在于積碳，這應該是氣缸中的正常現象。曲軸箱通風系統內燃燒不充分，油-機分離不充分，會導致氣缸內積碳的沖程，積碳會占據小燃燒室，可能改變內壓結構，嚴重時會影響SPCCI的工作。當然，要拿到量產車才能下結論。那我肯定會申請長測車。

開車后，我拉著馬自達的工程師聊天。事實上，關于技術沒什么好說的。我唯一擔心的是你為什么這么做？

原來，“問題”在于馬自達的R&D團隊做事的邏輯。R&D的傳統邏輯是我先確定一個產品的市場定位，然后看市場上誰是我的競爭產品，或者通過一些商業智能知道未來誰會是我的競爭產品。第三步是分析這些競品在各個方面的表現，比如他們的實力，我自己的技術能不能達到他的水平，最后完成一個產品的規劃。

馬自達的R&D隊首先設定了一個目標。以發動機為例，他們會設定一個理想的目標，從這個理想目標的角度看整個行業的現狀，找到一個平衡點，這就導致了馬自達的困惑。當每個人都在渦輪、直噴和新能源技術上下功夫時，他不得不考慮壓縮比、進氣方式和壓燃。畢竟走新的技術路線是孤獨的，而供應商體系。另一個比較現實的問題在于，大部分技術突破都是項目團隊制，項目推進的進度不同，不可能所有項目都在產品的R&D節點上產生實質性的成果，這與項目啟動時間、供應商的效率等因素有關。因此，有時需要退而求其次，分階段填寫整個車輛開發系統的最佳結果。從工程師的角度來看，這種做事方式是人馬合一的前提。