壓燃的誘惑 賽道體驗馬自達全新發(fā)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(xiàn)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(zhàn)知識邊界，重構對世界認知的過程。就像現(xiàn)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(fā)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(fā)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(fā)動機。

說起這款發(fā)動機，就是馬自達創(chuàng)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(xiàn)代相繼產生了技術成果，但清華大學也完成了壓燃發(fā)動機的首次點火。然而，這相當于許多公司現(xiàn)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(fā)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(chuàng)馳藍天科技發(fā)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(fā)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(chuàng)建。

第二代創(chuàng)馳藍天發(fā)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(fā)動機的理解。

●自吸還是增壓？

就發(fā)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(fā)動機，為什么是帶增壓器的自然吸氣發(fā)動機呢？

判斷的依據(jù)在于使用。傳統(tǒng)的增壓發(fā)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(xiàn)更強的動力輸出?？湛諝夂腿加偷年P系更控制在14.7左右，這也是發(fā)動機教科書中提到的最好的空燃油比。根據(jù)能量守恒定律，噴油量與功率有直接關系，所以說增壓發(fā)動機省油并不嚴謹。

馬自達發(fā)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(xiàn)1000Bar噴射壓力的供油系統(tǒng)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(tǒng)發(fā)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(fā)動機技術發(fā)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(zhí)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(xiàn)多點火芯的狀態(tài)。如果能夠實現(xiàn)，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(tài)的技術術語是均質燃燒，曾經被各大廠商津津樂道，各地區(qū)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(tài)更為極端。

既然可以實現(xiàn)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(fā)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(xiàn)是基于每個氣缸的壓力傳感器。

綜上所述，實現(xiàn)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(fā)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(xiàn)在市面上阿特金森循環(huán)發(fā)動機的工作邏輯，沒有人能說出它和奧托循環(huán)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(guī)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(fā)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(wěn)定也沒用。

但是有一次我在稍微上坡的路段上拿到了連續(xù)CI模式，油門行程很小，小到上坡的時候車速逐漸下降，發(fā)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(wěn)，轉速為1800rpm時，發(fā)動機將繼續(xù)以CI模式工作。

●問題:

1.寒冷條件下的怠速

搭載第一代創(chuàng)馳藍天發(fā)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(xiàn)象。

2.批量生產后的穩(wěn)定性

很多人關心油品的適應性。在我看來，這款發(fā)動機對不同標號油品的適應性可能和大多數(shù)直噴發(fā)動機沒有太大區(qū)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(jié)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?，F(xiàn)象。曲軸箱通風系統(tǒng)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(jù)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(tǒng)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(yè)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(xiàn)，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(guī)劃。

馬自達的R&D隊首先設定了一個目標。以發(fā)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(yè)的現(xiàn)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(xiàn)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(jié)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(fā)系統(tǒng)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。