涡轮增压 马自达（热效率50偏执狂马自达真有这么厉害）

涡轮增压 马自达（热效率50偏执狂马自达真有这么厉害）HCCI原理类似于柴油发动机的点火方式：压燃（不需要火花塞点火），也就是说HCCI是一种通过压燃点火的汽油发动机技术，有以下几点主要优点：HCCI的全称为Homogeneous Charge Compression Ignition，翻译过来大致意思是：均质稀薄压燃，说简单点就是稀薄燃烧技术。目前，最高热效率发动机为丰田在2016年底发布的全新2.5L直列四缸发动机，热效率为41%，已经很逆天，马自达这次提出冲击50%，表示已惊呆。说起50%这个数字，我想起了丰田发动机先行设计部部长友田晃利早在2015年就向公众发表了自己对未来发动机的想法：“稀薄燃烧、可变压缩比、燃料改质，这三项技术将对今后汽油机的发展至关重要。如果解决了现有发动机所存在的冷却及爆震问题，丰田可凭借这些技术的进步，使量产机型的最高热效率快速达到50%。”50%这个数字恰好是上面马自达第二代创驰蓝天所号称能够达到的目标，更

Andrew S. Grove先生著作《Only the Paranoid Survive》，中文名为《只有偏执狂才能生存》，很喜欢这个书名。在汽车行业，就一直存在着各种各样的偏执狂。有偏执的认为后驱才是王道的奔驰，也有偏执的认为自吸才是良药的宝马，当然还有很多很多。但是，发展至今，当宝马奔驰都不再那么偏执了，却还有一位在偏执的道路上越走越欢，那就是马自达。

马自达是一个在发动机技术领域具有创新精神的车企，不轻易跟随流行趋势，始终坚持自己的主见。马自达曾经在量产车上采用转子发动机，这个即使到现在都被广大车迷津津乐道；也曾在全球都进入“增压发动机时代”的时候，仍然坚持不断改进自然吸气发动机。

创驰蓝天（SKYACTIV）是马自达于2010年10月提出的全新技术理念，并于2011年6月得到了量产。创驰蓝天发动机确实称得上当时最优秀的自然吸气汽油发动机之一，在大多数汽油发动机的压缩比还只有10：1的时候，就首次将量产汽油发动机的压缩比提高到了14：1。高压缩燃烧大幅提升了发动机的工作效率，节油性与动力性能提升了15%以上，在汽车业界名噪一时。

在2015年年中的时候，马自达对外公布将开发第二代创驰蓝天技术。马自达设想在第一代创驰蓝天技术的基础上，进一步改善发动机燃烧效率，并将融合顶级燃烧技术和电动化技术，将汽油发动机的压缩比提高到18:1，热效率也将达到50%的目标。按照马自达的规划，第二代创驰蓝天技术将在2016至2018年度投入使用，2019年全面普及，2020年实现热效率达到50%。现在已经进入2017年了，而第二代创驰蓝天技术也慢慢浮出了水面。然而，对于2020年热效率能够提高到50%，暂且持保留意见。

目前，最高热效率发动机为丰田在2016年底发布的全新2.5L直列四缸发动机，热效率为41%，已经很逆天，马自达这次提出冲击50%，表示已惊呆。说起50%这个数字，我想起了丰田发动机先行设计部部长友田晃利早在2015年就向公众发表了自己对未来发动机的想法：“稀薄燃烧、可变压缩比、燃料改质，这三项技术将对今后汽油机的发展至关重要。如果解决了现有发动机所存在的冷却及爆震问题，丰田可凭借这些技术的进步，使量产机型的最高热效率快速达到50%。”

50%这个数字恰好是上面马自达第二代创驰蓝天所号称能够达到的目标，更巧的是第二代创驰蓝天发动机正是集这三项技术于一身，难道马自达完全克服了冷却及爆震难题吗？马自达又是如何玩转这三项技术的呢？我们一起往下面看。

均质稀薄压燃技术（HCCI）

HCCI的全称为Homogeneous Charge Compression Ignition，翻译过来大致意思是：均质稀薄压燃，说简单点就是稀薄燃烧技术。

HCCI原理类似于柴油发动机的点火方式：压燃（不需要火花塞点火），也就是说HCCI是一种通过压燃点火的汽油发动机技术，有以下几点主要优点：

① 相比于传统汽柴油发动机，HCCI发动机中的燃火点遍布整个气缸，这意味着气缸内所有燃料能够在同一时间被压燃，这样就消除了火焰扩散中的能量损失，提升了燃烧效率；

② 因采用压缩点燃，可以采用相当稀薄的混合气，因此可以按照变质调节的方式，直接通过调节喷油量来调节扭矩，不需要节气门，这样就使得发动机的泵气损失大幅度降低；

③ HCCI发动机的燃烧温度低，对燃烧室壁的传热很低，能够减少辐射热的传递，还能大幅降低氮氧化合物的形成。

但是问题来了，既然HCCI技术这么好，为什么一直得不到应用甚至普及呢？因为HCCI技术主要面临以下几点困难：

① 容易产生爆震（高压缩比发动机最普遍也是最难克服的难题）。由于采用压燃方式，气缸和活塞会收到瞬时强大的压力，很容易产生爆震；

② 转速区间狭窄。也是因为压燃方式，类似于柴油车，HCCI发动机也面临着转速拉不高，功率较小等问题；

③ 电气化配合要求很高。在燃烧时刻的控制上，HCCI发动机靠汽缸的压力和温度自燃，油气混合气的密度、气缸的温度和压力等都需要进行精确的检测和控制，所以发动机的ECU管理程序和其它电子控制技术也要进行相应的加强。

可变压缩比

飞灵君曾写过一篇文章《可变压缩比技术，内燃机的续命丸？》，这篇文章主要讲解了英菲尼迪在量产车型上搭载了真正意义的可变压缩比发动机，使用了一套复杂的曲柄连杆机构来完成压缩比的可变控制，原理完全有别于丰田等使用的双循环（奥拓循环 阿特金森循环）来实现压缩比可变，最高压缩比可达到14:1。而为了解决上述HCCI发动机转速区间狭窄的问题，马自达的解决方案是采用双循环，再加上HCCI技术加特，第二代创驰蓝天汽油发动机的最高压缩比可以达到18:1。

事实上，第一代创驰蓝天汽油发动机已经使用了双循环技术。但是在第一代，马自达通过对进排气门开闭时间的控制，在奥托和米勒（阿特金森）两种循环间切换。在高负载工况下（如爬坡、加速超车等）采用压缩比为13（国内因燃油品质问题，压缩比由14降到了13）的奥托循环；而在其余工况下则采用压缩比小于13的米勒循环。所以说13:1高压缩比只在极少数情况下才会被用到。不过这种情况在第二代将会有所改善。

第二代在采用HCCI技术后，发动机燃烧效率得到了显著提升，尤其是在中低转速区间内，应对车辆怠速以及拥堵路况中蠕行阶段。此外，基于HCCI压燃的特性，在低扭时也能爆发出强大扭矩，相信在起步阶段会有质的飞越。这样的设定显然要比第一代仅在高负载工况下使用高压缩比要实用的多。但是你一定会问：在高转速下，发动机能持续使用18:1压缩比吗？对于第二代来说，答案是否定的。因为在长时间高转速工况下，HCCI气缸温度会高居不下，更容易产生爆震，马自达目前并未克服这个问题。因此，第二代发动机中HCCI技术并未实现全工况，只是在部分工况下才会被激活使用，而常规点火（火花塞点火）方式还是会保留。

燃料改质

说到燃料改质，其实就是用除了汽柴油以外的其他燃料驱动汽车。目前来讲包括盐水驱动、空气驱动（氮气）、氢气驱动以及太阳能驱动等。

工程师此前曾提出过多种方案，但近段时间更受关注的一种方案（也是丰田最先实现的方案）是将燃料变成氢并与尾气再循环(EGR)组合的方法。具体而言是使汽油燃料和尾气通过催化剂变成氢，与吸入空气混合燃烧;氢的燃烧速度极快，可加快发动机缸内的燃烧，而大量尾气再循环降低了缸内气体的温度，同时抑制爆震，以此大幅提高汽油发动机的热效率。

而对于马自达，其燃料改质又是什么呢？就是氢气，其原因主要有以下二点：

1) 因为HCCI技术。HCCI采用压燃的方式工作，这势必会使发动机气缸处在高温高压的环境下，爆震几率大大增加。而氢气的燃点低、可燃性高，可大大降低气缸内压燃时的温度，降低爆震发生几率，从而拓宽了HCCI技术所适用的转速范围，实现双赢；

2) 因为与丰田合作。马自达与丰田合作或将降低采购DENSO电装产品成本，而另一大合作目的在于，马自达垂涎丰田FCV氢燃料电池很久了。

其实马自达在过去的几年中，一直尝试独自开发氢能源动力，并有意将其应用在消失已久的转子发动机上。不过也许是因为技术局限的因素，最终决定与丰田汽车合作共享其燃油汽车技术。马自达社长小饲雅道在记者会上表示，“将借丰田之力，提高SKYACTIV的价值”。其实，或许有一天热效率真能达到50%，但最先达到这个目标的不一定是马自达。

飞灵总结：

马自达近些年在自然吸气发动机领域做出的努力以及对汽车行业做出的贡献有目共睹，旗下现款车型所搭载的第一代创驰蓝天技术发动机的实力确实不容小觑。但是，马自达所声称的第二代同时搭载稀薄燃烧、可变压缩比、燃料改质这三项技术，尤其是稀薄燃烧和燃料改质技术，笔者表示步子是不是迈得过大了。按照马自达的规划，第二代创驰蓝天技术将在2016至2018年度投入使用，2019年全面普及，2020年实现热效率达到50%。马自达是否真的能够克服以上所述的那些难题，实现量产车型的热效率逐步达到50%，我们一起见证吧，希望不要扯着蛋，被其他看热闹不嫌事大的车企笑话。