不玩轉子，馬自達第二代發動機要用黑科技先撈一筆？

2017-08-08

本文是雅斯頓原創分享文章

撰文 ✎ 麥琪

說起發動機的未來發展方向，小型化、渦輪化、電氣化都是不可繞開的關鍵詞。從去年的沃德十佳發動機可以看到，小排量渦輪發動機、混合動力系統逐漸成為主流，而大排量、自吸發動機所占席位越來越少，則被解讀為終將被時代所淘汰。

除了馬自達，大概沒有哪個廠商還能如此堅定不移的採用自然吸氣發動機了。當然，馬自達的創馳藍天發動機在動力與燃油經濟性上的實力也已經被市場所認可，似乎沒有必要跟隨時代潮流去研發小排量渦輪增壓發動機。不過，馬自達創馳藍天之父人見光夫並不滿足於此，勢要在「非主流」的道路上越走越遠。

HCCI要量產了？

早在2015年，馬自達曾經向外界透露了第二代創馳藍天發動機的研發計劃，這是馬自達首次提到HCCI這個詞。HCCI的全稱是Homogenous Charge Compression Ignition Engine，中文名為「均質壓燃技術」。當時馬自達表達，這項全新的技術將會出現在第二代創馳藍天發動機上，最直接的性能提升包括熱效率提升30%、油耗降低至3.3L/100km。

這兩個數據看上去十分誘人，如果採用了HCCI的創馳藍天發動機能夠量產，那麼接近60%的熱效率將稱霸市場，要知道如今代表著發動機熱效率最高水平的豐田也僅有41%。不過，馬自達在當時吹出這樣的「承諾」，似乎沒有引來多大的質疑，畢竟這個「小而美」的日本企業一直都在跟發動機技術較勁兒，曾經的轉子發動機讓其破產，而後的日子似乎都在努力賺錢重新投入到轉子發動機里。

根據目前馬自達公開的少量數據，採用HCCI的第二代創馳藍天發動機將在今年的東京車展上亮相，而首款量產HCCI發動機將會搭載在2018年上市的全新馬自達3。簡單來說，這個HCCI的原理是結合汽油發動機與柴油發動機的優點，取消傳統汽油機的火花塞點燃步驟，借用柴油機的壓燃技術以實現更徹底的油氣混合物燃燒，從而達到燃效更好、排放更少的目的。

HCCI並非馬自達首創

事實上，均質壓燃技術並非馬自達的專利，只是它將前人的創意最終做成了現實。HCCI的提出最早可以追溯到上世紀80年代末90年代初，在提升內燃機能效的目標之下，汽車工程師們絞盡腦汁。有感於歐洲市場柴油發動機的高使用率，以及相比起汽油機具有的更大技術突破潛力，工程師們開始思考，能否利用柴油機的技術優勢彌補汽油機的技術瓶頸？

關於內燃機技術突破的思考，各家車企有著不一樣的打算。通用與歐洲率先提出了柴油機與汽油機的優勢結合思路，而戴姆勒與大眾出於其他原因的考慮並沒有走這條路，而是繼續投入到汽油機與柴油機的各自技術發展上。

柴油機與汽油機之間最大的差異之一，即柴油機採用壓燃方式、而汽油機則是點燃。目前汽油機在燃效方面的制約，其中一部分來自於油氣混合物在缸內點燃時高溫的熱損失無法得到更好的控制，如果借用柴油機的原理，則汽油和空氣的均勻混合物可以在氣缸內以較低的溫度進行壓燃，這種技術之下能夠帶來最直接好處有兩點：第一，油氣的均勻混合，可以避免物質部分過濃或者過稀，減少局部濃煙的生成；第二，混合物質在低溫下壓燃，能夠有效降低N0x的排放。

但是，要實現均質壓燃就需要高壓縮比，於是馬自達在量產HCCI發動機時，壓縮比要從如今的14:1提高到18:1，這已經是目前汽油發動機技術里壓縮比的最大值。量產後的馬自達HCCI發動機能否真正的做到這一水平，目前還是未知數。

HCCI就是最佳方案?

正如上文所言，HCCI早在多年前就已經納入了許多車企的技術規劃里，只不過經過了長時間的投入仍在沒有量產的消息，對於那麼仍然停留在實驗階段的HCCI方案，它始終有著無法解決的技術難題。

從技術角度考慮，HCCI的量產需要解決幾個問題：均勻混合的油氣物質進入缸內等待壓縮衝程，什麼時機之下才能實現順利的壓燃？當然，目前行業里探討的結果是通過發動機的各種控制機構以實現HCCI工作狀況的溫度、壓力、氧含量等條件保持穩定。而另一個問題則是，HCCI並不能在任何工況下工作，比如這種發動機的冷啟動就十分困難，而且HCCI發動機的轉速區間與扭矩十分有限，幾乎無法靠它啟動汽車。再者，就是均質壓燃的原理如何避免爆震的可能性。