馬自達(dá)百年獻(xiàn)禮（六）減排：從氫轉(zhuǎn)子到汽油壓燃

　　其實(shí)氫能車和電動(dòng)車在十九世紀(jì)就誕生了，并且都比內(nèi)燃機(jī)汽車更早，但十九世紀(jì)人類不論在氫能源還是在電磁學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力都非常有限，導(dǎo)致這兩種比汽油更適合用來(lái)驅(qū)動(dòng)車輛的能源技術(shù)一直停滯不前，無(wú)法進(jìn)入民用市場(chǎng)。

　　在新世紀(jì)開(kāi)始的十年，氫能源應(yīng)用的研究再次掀起熱潮，不過(guò)大家失望地發(fā)現(xiàn)它依然不具備推廣的天時(shí)地利人和。因此在第二個(gè)十年，電驅(qū)動(dòng)有了空前的發(fā)展，絕大多數(shù)品牌也已經(jīng)走上了電動(dòng)化道路。

　　但馬自達(dá)是個(gè)偏執(zhí)狂，就喜歡在燃油機(jī)上面鉆牛角尖。為了進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率，馬自達(dá)想出了把柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上的“壓燃”用到汽油機(jī)上。

　　那么SPCCI的突破點(diǎn)在哪里？首先我們要先了解一下HCCI均質(zhì)壓燃技術(shù)。

　　HCCI（Homogeneous Charge Compression Ignition）——均質(zhì)壓燃。為什么燃料可以被“壓”燃，這里就需要復(fù)習(xí)一下中學(xué)物理了。壓縮（外力對(duì)其做功）可以使得物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，內(nèi)能增加，溫度就會(huì)升高。還記得物理老師用一根管子快速壓縮，瞬間把管中的羽毛引燃嗎？壓燃技術(shù)正是運(yùn)用了這個(gè)原理，這也是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的特性。

　　HCCI除了能實(shí)現(xiàn)很高的壓縮比，還能讓燃料快速且完全地燃燒，多點(diǎn)大面積同時(shí)著火實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒。沒(méi)有了傳統(tǒng)火花塞點(diǎn)燃火焰的傳播延遲過(guò)程，壓縮點(diǎn)火可以在極短的時(shí)間內(nèi)完成燃燒放熱，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率。因此，HCCI是一種非常理想的燃燒模式。

　　難處在哪兒？HCCI在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上很難實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，因?yàn)槿紵难趸磻?yīng)過(guò)程復(fù)雜，從氧化反應(yīng)開(kāi)始，到混合氣引燃期間，會(huì)有一段從冷焰到熱焰的著火延遲。這個(gè)著火延遲與缸內(nèi)溫度、壓力和燃料濃度都有關(guān)系（不同的駕駛條件下，壓縮沖程中存在溫度和壓力的變化），因此HCCI的著火時(shí)刻不易控制。

　　如圖所示，HCCI只適合于中低轉(zhuǎn)速的工況，那么能否在其他轉(zhuǎn)速期間用火花塞來(lái)點(diǎn)火呢？

　　可以是可以，但前面說(shuō)了，HCCI的著火時(shí)刻如迷一般難以捉摸，使得火花塞點(diǎn)火時(shí)機(jī)的把握變得極為困難，因此兩種引燃模式之間的切換，無(wú)法做到完美的銜接，這就不利于發(fā)動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)和壽命。

　　為了實(shí)現(xiàn)將混合氣先點(diǎn)燃小部分再壓燃大部分，SKYACTIV-X發(fā)動(dòng)機(jī)采用分段噴油，在進(jìn)氣行程中先噴入少量汽油，點(diǎn)火增壓后，繼續(xù)在壓縮行程中再噴入足量的汽油進(jìn)行壓燃。因此分段噴油是一個(gè)關(guān)鍵的小細(xì)節(jié)，它能夠降低發(fā)動(dòng)機(jī)在高壓縮比的設(shè)定下，缸內(nèi)混合氣過(guò)早爆燃的可能性，大大優(yōu)化壓燃穩(wěn)定性。

　　簡(jiǎn)而言之，火花塞的存在，不是為了點(diǎn)火，而是一個(gè)為壓燃創(chuàng)造條件的輔助手段。

　　那么加入了壓燃技術(shù)的SKYACTIV-X發(fā)動(dòng)機(jī)有什么優(yōu)勢(shì)？

　　1、燃油經(jīng)濟(jì)性的顯著改善

　　在排量為2.0L的發(fā)動(dòng)機(jī)中，創(chuàng)馳藍(lán)天SKYACTIV-X的燃油經(jīng)濟(jì)性與SKYACTIV-G相比提高了20%。同時(shí)，當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間處于低速工況，由于使用超級(jí)稀薄燃燒，燃油經(jīng)濟(jì)性可提高30%。得益于超稀薄燃燒，全新一代馬自達(dá)3上搭載的SKYACTIV-X熱效率已經(jīng)達(dá)到了43%，超越了豐田的41%成為目前世界上熱效率最高的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。

　　2、 顯著提高輸出性能和響應(yīng)能力