馬自達百年獻禮（六）減排：從氫轉(zhuǎn)子到汽油壓燃

　　其實氫能車和電動車在十九世紀就誕生了，并且都比內(nèi)燃機汽車更早，但十九世紀人類不論在氫能源還是在電磁學領域的技術實力都非常有限，導致這兩種比汽油更適合用來驅(qū)動車輛的能源技術一直停滯不前，無法進入民用市場。

　　在新世紀開始的十年，氫能源應用的研究再次掀起熱潮，不過大家失望地發(fā)現(xiàn)它依然不具備推廣的天時地利人和。因此在第二個十年，電驅(qū)動有了空前的發(fā)展，絕大多數(shù)品牌也已經(jīng)走上了電動化道路。

　　但馬自達是個偏執(zhí)狂，就喜歡在燃油機上面鉆牛角尖。為了進一步提高發(fā)動機熱效率，馬自達想出了把柴油發(fā)動機上的“壓燃”用到汽油機上。

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

　　HCCI（Homogeneous Charge Compression Ignition）——均質(zhì)壓燃。為什么燃料可以被“壓”燃，這里就需要復習一下中學物理了。壓縮（外力對其做功）可以使得物體內(nèi)部分子熱運動增強，內(nèi)能增加，溫度就會升高。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？壓燃技術正是運用了這個原理，這也是柴油發(fā)動機的特性。

　　HCCI除了能實現(xiàn)很高的壓縮比，還能讓燃料快速且完全地燃燒，多點大面積同時著火實現(xiàn)稀薄燃燒。沒有了傳統(tǒng)火花塞點燃火焰的傳播延遲過程，壓縮點火可以在極短的時間內(nèi)完成燃燒放熱，以提高發(fā)動機效率。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)動機上很難實現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，因為燃燒的氧化反應過程復雜，從氧化反應開始，到混合氣引燃期間，會有一段從冷焰到熱焰的著火延遲。這個著火延遲與缸內(nèi)溫度、壓力和燃料濃度都有關系（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)速期間用火花塞來點火呢？

　　可以是可以，但前面說了，HCCI的著火時刻如迷一般難以捉摸，使得火花塞點火時機的把握變得極為困難，因此兩種引燃模式之間的切換，無法做到完美的銜接，這就不利于發(fā)動機的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)和壽命。

　　為了實現(xiàn)將混合氣先點燃小部分再壓燃大部分，SKYACTIV-X發(fā)動機采用分段噴油，在進氣行程中先噴入少量汽油，點火增壓后，繼續(xù)在壓縮行程中再噴入足量的汽油進行壓燃。因此分段噴油是一個關鍵的小細節(jié)，它能夠降低發(fā)動機在高壓縮比的設定下，缸內(nèi)混合氣過早爆燃的可能性，大大優(yōu)化壓燃穩(wěn)定性。

　　簡而言之，火花塞的存在，不是為了點火，而是一個為壓燃創(chuàng)造條件的輔助手段。

　　那么加入了壓燃技術的SKYACTIV-X發(fā)動機有什么優(yōu)勢？

　　1、燃油經(jīng)濟性的顯著改善

　　在排量為2.0L的發(fā)動機中，創(chuàng)馳藍天SKYACTIV-X的燃油經(jīng)濟性與SKYACTIV-G相比提高了20%。同時，當長時間處于低速工況，由于使用超級稀薄燃燒，燃油經(jīng)濟性可提高30%。得益于超稀薄燃燒，全新一代馬自達3上搭載的SKYACTIV-X熱效率已經(jīng)達到了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)動機。

　　2、 顯著提高輸出性能和響應能力