當(dāng)執(zhí)著的瘋子盯上了HCCI 馬自達(dá)Skyactiv-X

　　是的我們上面提到，傳統(tǒng)火花塞點(diǎn)火與HCCI點(diǎn)火之間對(duì)溫度、空燃比、EGR等的要求互相矛盾，這兩者切換之間所處的狀態(tài)難以實(shí)現(xiàn)任何一種點(diǎn)火，于是馬自達(dá)便想到了應(yīng)用人為手段去為壓燃創(chuàng)造條件，也就是通過(guò)火花塞輔助點(diǎn)火來(lái)提高氣缸內(nèi)的壓力和溫度。

　　為了讓火花塞點(diǎn)火和HCCI點(diǎn)火之間能更好地過(guò)渡，馬自達(dá)引入了火花塞輔助點(diǎn)燃的模式，利用火花塞點(diǎn)火輔助可以提高HCCI的點(diǎn)火能力，更好地控制混合氣著火時(shí)刻，同時(shí)也讓氣缸內(nèi)著火有很好的穩(wěn)定性。這個(gè)利用火花塞點(diǎn)火輔助的壓燃方式被馬自達(dá)命名為SPCCI。

　　SPCCI是通過(guò)在壓縮行程的過(guò)程中，先使用火花點(diǎn)燃一小部分混合氣，這部分混合氣爆炸并膨脹，為缸內(nèi)創(chuàng)造接下來(lái)壓縮自燃所需的壓力和溫度（但在活塞未到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)混合氣仍保持在自燃程度以下，如何控制這一舉動(dòng)下文我們會(huì)解釋），當(dāng)活塞繼續(xù)向上運(yùn)行，直到到上止點(diǎn)時(shí)，缸內(nèi)其余的混合氣通過(guò)壓縮同時(shí)被點(diǎn)燃。

　　所以本質(zhì)上SPCCI雖然有火花塞的介入，但是火花塞點(diǎn)火僅僅作為為壓燃創(chuàng)造條件的輔助手段，而且我覺(jué)得不需要糾結(jié)這是不是存在了火焰?zhèn)鞑ィ阈枰赖氖?，Skyactiv-X發(fā)動(dòng)機(jī)最終在SPCCI點(diǎn)火模式下，大部分的混合氣還是通過(guò)多點(diǎn)大面積點(diǎn)燃，同時(shí)還保持了整體放熱速率較高的水平。而Skyactiv-X則可以在大部分時(shí)候使用到的是SPCCI點(diǎn)燃，小部分區(qū)域可以實(shí)現(xiàn)HCCI。所以我們可以認(rèn)為，馬自達(dá)確實(shí)不僅將HCCI點(diǎn)火這個(gè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)，還將壓燃的范圍擴(kuò)大至了更大的區(qū)域。

　　為了實(shí)現(xiàn)SPCCI，馬自達(dá)更新了發(fā)動(dòng)機(jī)上一些硬件，包括新型活塞頭設(shè)計(jì)和超高壓燃油噴射系統(tǒng)，以幫助混合氣以及旋渦形狀的形成，以及采用了高響應(yīng)的空氣供給裝置，可以引入大量空氣，同時(shí)配合氣缸壓力傳感器等來(lái)精確控制發(fā)動(dòng)機(jī)，值得一提的是Skyactiv-X還搭載了輕度混合動(dòng)力系統(tǒng)，或許是用于發(fā)動(dòng)機(jī)啟停作用的。Skyactiv-X控制邏輯看起來(lái)相當(dāng)復(fù)雜，但與以前實(shí)現(xiàn)HCCI的那些概念來(lái)說(shuō)，復(fù)雜性降低了很多。下面我就具體介紹一下Skyactiv-X發(fā)動(dòng)機(jī)的部分重要細(xì)節(jié)。

·控制空氣燃料混合物以防止異常燃燒

　　因?yàn)镾PCCI需要非常高的壓縮比，高壓縮比使壓縮點(diǎn)火更容易實(shí)現(xiàn)，但它也增加了過(guò)早壓縮點(diǎn)火的可能性，這可能會(huì)嚴(yán)重?fù)p害發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)需要在保持高壓縮比的同時(shí)，防止在燃燒過(guò)程中發(fā)生壓縮著火，所以馬自達(dá)為Skyactiv-X引入了分段燃油噴射、超高壓燃油噴射系統(tǒng)和缸內(nèi)壓力傳感器。

　　１.分段燃油噴射

　　為了防止在壓縮稀薄的油氣混合氣中出現(xiàn)不正常的燃燒，SPCCI采用了分段式燃油噴射系統(tǒng)，其中一小部分燃油在進(jìn)氣過(guò)程中噴入，形成低密度稀薄混合氣，而更多的另一部分在壓縮過(guò)程中噴入。這不僅讓SPCCI更好實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火，還有效控制了混合氣的異常燃燒。

　?。?超高壓燃油噴射系統(tǒng)

　　為了盡可能地縮短壓縮沖程的時(shí)間以及使壓縮點(diǎn)火更加高效，燃料快速的霧化以及油氣混合氣更快地形成非常重要。于是馬自達(dá)采用了超高壓的噴油系統(tǒng)，噴油油壓達(dá)到1000bar，這能夠使得汽油瞬間霧化，同時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的湍流，大大提升點(diǎn)火穩(wěn)定性和燃燒速度。

　　３.采用缸內(nèi)壓力傳感器
　　除了采用上文所說(shuō)的防止不正常燃燒的技術(shù)外，Skyactiv-X還采用了缸內(nèi)傳感器作為監(jiān)測(cè)控制，將其與目標(biāo)配置文件進(jìn)行比較，通過(guò)不斷觀察噴射、點(diǎn)火等數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)噴油、點(diǎn)火等是否給預(yù)期結(jié)果帶來(lái)了適當(dāng)?shù)娜紵?，并?duì)任何偏差進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，確保持續(xù)優(yōu)化燃燒。

·新型活塞頭：

　　除了有良好的霧化效果，缸內(nèi)氣體流動(dòng)形式也是決定混合氣燃燒速度的要點(diǎn)之一，Skyactiv-X采用了新型的活塞頭，讓氣缸內(nèi)的混合氣形成漩渦狀，使氣體更好地被壓縮燃燒。

·機(jī)械增壓器：

　　這個(gè)小型的機(jī)械增壓器可以施加最大約0.5bar的壓力，這個(gè)增壓器作用并不是為了給發(fā)動(dòng)機(jī)增加多少的馬力，而是為了提高效率用的。增壓系統(tǒng)為氣缸帶來(lái)更多的空氣，即使在較高的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下也能保持混合氣足夠稀薄。這個(gè)增壓器是離合式的，在較低的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下可以解耦，避免空燃比變得過(guò)于稀薄。

　　在馬自達(dá)官稿中表示： 壓縮點(diǎn)火使得超級(jí)稀薄燃燒成為可能，與現(xiàn)款創(chuàng)馳藍(lán)天汽油發(fā)動(dòng)機(jī)“SKYACTIV-G”相比，“SKYACTIV-X”最大可縮減20%～30%的油耗。 SKYACTIV-X的燃油效率甚至等于或超過(guò)最新的SKYACTIV-D柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。

　　SKYACTIV-X油耗雖然降低了，但是燃油經(jīng)濟(jì)性并不是對(duì)動(dòng)力妥協(xié)換取而來(lái)的，反而在動(dòng)力上還有了很大的進(jìn)步，不管是最大功率還是最大扭矩，都有所上升。

 　　馬自達(dá)的追求是“造世界上最好的內(nèi)燃機(jī)”，但在這個(gè)新能源車(chē)早已被視為“未來(lái)”的時(shí)代，這樣的追求是否會(huì)被認(rèn)為是在為內(nèi)燃機(jī)做最后掙扎呢？并不，HCCI的或許可以說(shuō)是內(nèi)燃機(jī)的救命稻草。同時(shí)，馬自達(dá)的布局并不是我們想象中的這么簡(jiǎn)單，可能在與豐田的合作中，我們會(huì)看到SKYACTIV-X更加高光的時(shí)刻，拭目以待吧~（圖/文：太平洋汽車(chē)網(wǎng) 遲東寧）