汽車已經(jīng)誕生百年有余，而作為汽車“心臟”的內(nèi)燃機(jī)其實(shí)要比汽車擁有更加悠久的歷史。從蒸汽機(jī)時(shí)代，到汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)經(jīng)歷了一次又一次技術(shù)革命，發(fā)動(dòng)機(jī)性能也一次次往前躍進(jìn)。到如今，在發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)很難有重大突破，而且排放法規(guī)日益嚴(yán)苛的背景下，大部分車企轉(zhuǎn)而去追逐電氣化。
當(dāng)然，這個(gè)世界也并不是人人都會(huì)去走捷徑，馬自達(dá)就是典型的代表，它也一直是筆者心中最獨(dú)特和值得欽佩的一家汽車制造商。面對(duì)電動(dòng)化浪潮，馬自達(dá)并沒有盲目跟從，而是堅(jiān)定內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的極致探索，這才有了這款革新性的 e-創(chuàng)馳藍(lán)天汽油壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)。而這款發(fā)動(dòng)機(jī)究竟厲害在哪，筆者就為您詳細(xì)解析。
壓燃技術(shù)這么神，為什么只有馬自達(dá)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)？
我們知道柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)最大的不同就是在點(diǎn)火方式上，汽油機(jī)是用火花塞點(diǎn)燃的，而柴油機(jī)是壓燃的，使用壓燃技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)超稀薄燃燒和勻質(zhì)燃燒。二者相比較而言，柴油機(jī)壓縮比和空燃比更大，熱效率更高，油耗也更低，經(jīng)濟(jì)性和扭矩都優(yōu)于汽油機(jī)。
既然壓燃技術(shù)這么好，為什么不應(yīng)用到汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上呢？事實(shí)上，奔馳、通用此前也嘗試過將這項(xiàng)技術(shù)引入到汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中，但是由于汽油的燃燒速度很快，燃燒過程不可控，而且采用高壓縮比后極易形成爆震，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性無法得到保證，因此沒法做到量產(chǎn)。
所以壓燃技術(shù)的難點(diǎn)在于如何實(shí)現(xiàn)超稀薄燃燒，如何控制高壓縮比帶來的爆震，如何實(shí)時(shí)控制氣缸內(nèi)的壓力等。而作為“技術(shù)狂人”的馬自達(dá)向來喜歡做別人都不敢輕易嘗試的技術(shù)，而且愿意花大功夫去攻堅(jiān)，此前的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)如此，如今的壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)亦然。正是帶著這種罕見 的專研精神，使得e-創(chuàng)馳藍(lán)天X汽油壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)打破了技術(shù)的壁壘，用創(chuàng)新性的 SPCCI 火花點(diǎn)火控制壓燃點(diǎn)火技術(shù)成為全球首款可量產(chǎn)“采用壓燃點(diǎn)火技術(shù)”汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。
馬自達(dá)全球首創(chuàng)的 SPCCI 是什么？
SPCCI是馬自達(dá)獨(dú)有的技術(shù)，英文全稱為“Spark Controlled Compression Igniton”，意思就是“火花點(diǎn)火控制壓燃點(diǎn)火技術(shù)”，通過整合汽油發(fā)動(dòng)機(jī)與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，將火花點(diǎn)火與壓燃點(diǎn)火技術(shù)完美結(jié)合。
與一般柴油機(jī)略有不同的是，這套系統(tǒng)是先通過火花塞點(diǎn)燃部分混合氣，壓縮燃燒室內(nèi)的混合氣體，使其瞬間達(dá)到壓燃點(diǎn)火所需的溫度和壓力，通過控制火花塞的點(diǎn)火時(shí)間，擴(kuò)大壓燃點(diǎn)火的工況范圍，與火花點(diǎn)火順利切換，從而實(shí)現(xiàn)行程急速的多點(diǎn)均質(zhì)燃燒。
采用傳統(tǒng)火花塞點(diǎn)火，缸內(nèi)混合氣的燃燒是慢慢傳導(dǎo)的，而采用壓燃點(diǎn)火是混合氣體自燃點(diǎn)火，燃燒室內(nèi)混合氣是在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)爆發(fā)性燃燒，對(duì)活塞的推動(dòng)作用時(shí)間長(zhǎng)，推動(dòng)力更大，可節(jié)省燃料，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力強(qiáng)勁的行駛。打一個(gè)簡(jiǎn)單的比方，就像放在紙板上的多米諾骨牌，火花塞點(diǎn)火是推倒第一個(gè)后，后面是一個(gè)接一個(gè)倒下，而壓燃點(diǎn)火是抽掉下面的紙板，骨牌會(huì)同時(shí)倒下，誰造成的動(dòng)靜更大一目了然。
另一項(xiàng)不得不提的技術(shù)是“超稀薄燃燒”，馬自達(dá)的壓燃技術(shù)使得這項(xiàng)技術(shù)成為可能。因?yàn)橐话闫蜋C(jī)，在燃料混合氣過于稀薄的情況下，燃料粒子間距增大，火花點(diǎn)火后的火焰無法傳播，不易引發(fā)煅燒。但是，在火花點(diǎn)火后無法燃燒的過于稀薄的混合氣，通過壓燃點(diǎn)火卻能迅速燃燒，這也是這款發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比高達(dá)36.8:1的原因。
為了達(dá)到更高的空燃比，即為了實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒，需要增加空氣的量，而且空氣和汽油也需要進(jìn)行更充分的混合。為此，馬自達(dá)為這款發(fā)動(dòng)機(jī)增加了超高壓燃油噴射系統(tǒng)和高響應(yīng)性進(jìn)氣輔助系統(tǒng)，其中超高壓燃油噴射系統(tǒng)甚至實(shí)現(xiàn)了世界最高的700氣壓噴射。
基于SPCCI，使得馬自達(dá)的這款發(fā)動(dòng)機(jī)在動(dòng)力和燃油經(jīng)濟(jì)性上都有了大幅的提升。其中發(fā)動(dòng)機(jī)的低速扭矩和峰值扭矩都有顯著的提高，油耗相比普通汽油機(jī)更是改善了10%-20%。筆者有幸也剛剛試駕過搭載這款全新壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的次世代 昂克賽拉，低速的動(dòng)力響應(yīng)確實(shí)快了不少，尤其是起步輕點(diǎn)油門就能直觀感受到，稍微踩多一點(diǎn)甚至能聽到輪胎打滑的聲音；而且后段的加速明顯相比之前的2.0L更有力，也更有底氣。
事實(shí)上，這款發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率已經(jīng)做到了180Ps，峰值扭矩也達(dá)到了230N·m，而且官方公布的百公里油耗也僅為5.2L。從數(shù)據(jù)上看，它的動(dòng)力已經(jīng)超過了思域身上的那臺(tái)1.5T渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，而油耗與全新飛度處于同一水平，確實(shí)讓人刮目相看。
不只是發(fā)動(dòng)機(jī)的改變，X 車型還大有文章
令人激動(dòng)地是，長(zhǎng)安馬自達(dá)旗下的全新世代車型，包括昂克賽拉和CX-30已經(jīng)率先搭載上了這款 e-創(chuàng)馳藍(lán)天X汽油壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)，消費(fèi)者已經(jīng)可以率先體驗(yàn)到這項(xiàng)發(fā)動(dòng)機(jī)黑科技帶來的直觀感受。當(dāng)然，好馬就得配好鞍，有了這么厲害的發(fā)動(dòng)機(jī)，車輛其它地方的升級(jí)自然必不可少。
首先，為了匹配更強(qiáng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，相應(yīng)零部件的強(qiáng)度自然需要提升。為此，馬自達(dá)全新開發(fā)了高剛性的傳動(dòng)系統(tǒng)，包括齒輪、變速器、離合器和扭力轉(zhuǎn)換器等都進(jìn)行了加強(qiáng)，如此帶來的好處是，提升了車輛整體的響應(yīng)性，減少車輛?9?0速狀態(tài)和發(fā)動(dòng)機(jī)頻率變化帶來的震動(dòng)和加速噪?9?1，動(dòng)?9?0傳遞更直接，駕駛者與車輛的融合更深?9?2。
另外，開過柴油機(jī)的朋友一定對(duì)其噪聲深有體會(huì)，這是壓燃點(diǎn)火帶來的影響，而馬自達(dá)針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的NVH也進(jìn)行了優(yōu)化。X車型采用了全新的發(fā)動(dòng)機(jī)艙構(gòu)造，采?9?2罩板覆蓋，隔斷聲?9?1共振及傳遞；為了適應(yīng)超?9?0壓縮?9?2帶來的強(qiáng)勁爆發(fā)?9?0，提?9?0了發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸鋼性和?9?5缸模塊厚度，降低震動(dòng)噪?9?1；發(fā)動(dòng)機(jī)背?9?7及下?9?7采?9?2貼合發(fā)動(dòng)機(jī)形狀的聚氨酯材料罩板覆蓋，實(shí)現(xiàn)前所未有的靜謐。
從實(shí)際的駕駛感受來看，這些針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)NVH的優(yōu)化確實(shí)起到了非常好的效果。無論是車輛起步，還是高速工況的拉高轉(zhuǎn)速加速，都不會(huì)有那種惱人的噪音和震動(dòng)，相反你能感受到這是一部運(yùn)轉(zhuǎn)精良的機(jī)器。
最后：量產(chǎn)的 X 發(fā)動(dòng)機(jī)究竟有何意義？
馬自達(dá)造壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)絕不是一拍腦門，其實(shí)從這些年的發(fā)展路徑來看，它反而是看得最透，和更值得尊敬的一個(gè)汽車品牌。從G系列到X系列發(fā)動(dòng)機(jī)，馬自達(dá)一直在追求極致的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)探索，通過提高燃燒效率來挖掘內(nèi)燃機(jī)潛力，降低排放，以此來一步步實(shí)現(xiàn)環(huán)保。因?yàn)榧幢阈Q環(huán)保的電動(dòng)車，其電能也主要來源于化石燃料的燃燒，而且轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)不及內(nèi)燃機(jī)。以G系列發(fā)動(dòng)機(jī)為例，全球暢銷已超過幾百萬臺(tái)，其熱效率依然領(lǐng)先目前絕大部分汽車品牌。
如果說X代表著未來內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展方向，G系列發(fā)動(dòng)機(jī)則是家用的絕佳選擇。事實(shí)上，內(nèi)燃機(jī)仍然有很大的潛能可以挖掘， 目前市面上的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率最高也才40%。在大部分車企面對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)瓶頸，選擇“知難而退”轉(zhuǎn)而投入到電動(dòng)化上時(shí)，只有馬自達(dá)作為堅(jiān)定的內(nèi)燃機(jī)守護(hù)者，用“壓燃點(diǎn)火技術(shù)”將汽油發(fā)動(dòng)機(jī)帶入了一個(gè)新的次元，對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步也有非常積極的意義；如果該技術(shù)能夠持續(xù)的進(jìn)化，未來能夠更多的普及，就能真正的降低全球二氧化碳的排放，對(duì)整個(gè)環(huán)境的改善所起到的作用也是巨大的，對(duì)環(huán)境保護(hù)也有實(shí)際的戰(zhàn)略價(jià)值。
