汽油机压燃技术到底是什么？
[汽车之家 发动机技术] 他没有食言，新一代创驰蓝天SKYACTIV-X发动机即将面世！就像迷恋转子发动机那般，马自达对汽油机HCCI均质充气压燃技术也同样“执迷不悔”。被誉为创驰蓝天发动机之父的人见光夫，曾不止一次地阐明惊世骇俗的理论——自然吸气发动机能够达到50%的热效率，其二氧化碳排放水平甚至与纯电动汽车相当！而这仅仅是马自达的一小步，未来我们会看到怎样的一个马自达？下面来一起揭晓。
就连马自达自己也承认它只是一家“小厂”，相比同为日系品牌的丰田和本田来说，它的全球销量与后两者差了不止一个Level，可它从来不缺少关注度，“转子发动机”、“创驰蓝天技术”、“魂动设计理念”等等吸引了一波又一波的目光。最近这家日本“小厂”又要搞一个大事情了——即将发布汽油机HCCI均质充气压燃技术。
● 汽油机压燃很牛吗？
什么是压燃？其实这并不是什么新鲜科技，大家去看柴油机的原理就明白了。所谓压燃就是说，燃油混合气的燃烧不需要火花塞点火，而是直接靠气缸活塞运动将其压缩至燃烧（压缩体积能够使混合气温度上升）。
压燃曾经是用来区分柴油机与汽油机的一项特征，而如今它不再适用了。或许，我们也能将拥有HCCI技术的汽油机看成是汽油机与柴油机的结合体。
压燃带来的直接好处是能够实现超高的空燃比，达到稀薄燃烧，正如“既要牛干活，还能少喂草”的例子，喷入更少的燃油就能让发动机运转起来。HCCI技术打破了曾经被认为金科玉律的“黄金空燃比”14.7：1（空燃比是指气缸内泵入空气和燃油的比值），以马自达为例，其表示新一代创驰蓝天发动机能够在750rpm运转时，空燃比能够达到36.8:1。一句话来形容马自达：太抠了！
基于HCCI技术，马自达称发动机的燃效理论上能达到50%！稀薄燃烧能够更节省燃油，没错，但这不是HCCI技术实现超高燃效的全部因素。压燃过程中，混合气几乎是同时燃烧释放能力，免去了火花塞点火时火焰扩散燃烧的能力损失，这也是其提升燃效的秘籍。虽然这项技术很难实现，但全球很多车企并没有放弃探索，因为大家都知道它能很大程度上提升发动机的动力性和燃油经济性。
● 马自达并不是第一个提出HCCI的车企
早在两年前，马自达就对外公布了他们在研发HCCI技术的消息，但它并不是第一个萌生如此新奇想法的车企。再早之前通用、奔驰、现代等车企也都对HCCI技术进行了研发，可他们都只停留在了概念车或者试验原型机上。
● 汽油机实现压燃会遇到哪些问题？
虽然燃油经济性提升的很明显，但实现HCCI技术也面临着诸多问题，例如，通用的HCCI试验样机怠速转速最低只能下探到800rpm（一般乘用车在600-700rpm左右），并且发动机转速到达3000rpm后，噪音会非常巨大。相比传统汽油机，其颗粒物排放会增加，需要加装专门的颗粒物捕捉器；需要进一步强化废气再循环系统EGR等等。
面对未来逐渐严苛的排放法规，很多车企都知道HCCI是节能减排的一项“黑科技”，它在传统汽油发动机的基础上能压榨出更多的燃效。不过，由于压燃控制稳定性、NVH问题、颗粒排放物、废气进行再循环等等一箩筐的问题，HCCI一直是让车企们望而却步的高冷科技。
马自达的HCCI与未来战略
● 马自达如何实现了汽油机压燃？
就在大家对HCCI的技术已经快丧失信心的时候，马自达站了出来说：“2019年，新一代的SKYACTIV-X发动机将会实现HCCI汽油机压燃技术！”
前面我们提到过，通常说的HCCI全称是Homogeneous Charge Compression Ignition，然而马自达对“HCCI”的解释有所不同，他把其中的“CCI”解读为Controlled Compression Ignition，即可被控制的压燃点火燃烧技术。这其中又有什么“讲究”呢？
- 火花塞是秘密！
通用和奔驰的HCCI技术方案是可行性相对较高的一种，也就是保留原先的火花塞，在适合汽油压燃的工况下进行压燃点火，而在冷启动和高转速等工况下，采用火花塞点火，这就像两名接力跑队员，分别负责不同的赛程。
马自达的SKYACTIV-X发动机也是基于上述同样的原理，拓宽了压燃本身有限的工作区间。在此基础上，马自达进一步挖掘了火花塞的潜能，使之成为压燃点火的控制器，从而更好地实现了火花塞点火与压燃点火之间的无缝切换，因此马自达也称之为SPCCI（Spark Controlled Compression Ignition）火花控制压燃技术。
- 是否还能叫“自然吸气发动机”？
前面提到，压燃汽油机实现稀薄燃烧需要更大的空燃比，也就是说要泵入更多的空气，然而目前的创驰蓝天发动机大多为自然吸气形式，很难在全部工况下都能满足发动机所需的空气量，怎么办？马自达选择加装了专门的空气供给单元（air supply unit）,所以某种意义来说，它已不再是自然吸气发动机了。
电动增压器似乎在汽车上应用的越来越多，例如奥迪SQ7上的4.0T V8柴油机和奔驰最新一代的3.0T直六发动机（M256）上均加装了电动增压器，但它们的作用更多的是为了消除涡轮迟滞现象。奔驰M256发动机的电动增压器来自于供应商博格华纳。
- 比小排量涡轮增压车型有更强的加速性？
创驰蓝天之父人见光夫曾用几页PPT论证了自然吸气发动机的潜能还很大（马自达几页PPT吊打小排量涡轮和电动车），虽然后来马自达生产了2.5T汽油发动机，打破了不做涡轮增压发动机的誓言，但对于新一代的创驰蓝天发动机，马自达仍旧不会走小排量增压的路线。
马自达官方技术视频解析如下：
● 汽油机压燃技术只是马自达的一小步
虽然马自达一直坚信内燃机还有很大的开发潜力，尤其是对自然吸气发动机痴迷，但它并不是毫无创新性的守旧派，这家日本企业必然能感知到未来的能源危机，依赖传统燃油肯定不是长久之计，因此汽油机压燃技术只是现阶段的一种解决方案。未来马自达该何去何从？一纸《Zoom-Zoom可持续发展宣言》给出了他的答案。
马自达思考了“地球”、“社会”、“人”三方面的问题。节能减排并不是说采用新能源动力就够了，还要从汽车制造、使用、回收的整个生命周期中减少温室气体排放，制定了从燃料开采到车辆行驶（Well-to-Wheel）这一宏观的减排理念。
未来马自达会不断更新汽油机和柴油机技术，升级i-ACTIVSENSE系统，并坚持发动机自动启停和制动能力回收技术。说未来太远，那么我们来看看即将到来的2019年。2019年将会是马自达的一个大爆发：
- 量产新一代创驰蓝天SKYACTIV-X发动机；
- 推出混动、纯电动车型；
- 推出新的智能互联系统；
- 推出新一代魂动设计理念；
- 量产新一代创驰蓝天车身和底盘技术。
2020年是马自达诞辰的100周年，届时马自达会推出自家的CO-PILOT CONCEPT自动驾驶理念。不用说，其自动驾驶技术一定是基于目前的马自达i-ACTIVSENSE系统而衍生出的。马自达的部分车型上已经具备了SCBS(Smart City Brake Support低速刹车辅助系统)和SBS(Smart Brake Support中高速刹车辅助系统)。
面对未来的自动驾驶时代，和很多运动品牌一样，一直强调运动感和驾驶乐趣的马自达，该如何平衡自动驾驶与驾驶乐趣之间的矛盾，是值得探究的一件事。
总结：
马自达量产HCCI均质充气压燃技术的汽油机绝对是让全球车企震惊的一件事，车企的老板们或许都不淡定了，因为马自达还宣称要实现50%的热效率，甚至要达到纯电动的二氧化碳排放水平。我们知道，丰田最近又进一步拉近与这家“小厂”的关系，双方增持交叉股份，不过马自达还是表示，现阶段HCCI技术只会出现在自家的车型上。
关于未来愿景，马自达依旧会不断开发内燃机的潜力，同时也会发展纯电动、混动、燃料电池等新能源技术。总之，面对节能减排的压力，马自达不会一边倒地将重心转移到新能源技术上，因为它对内燃机保留了充分的自信！另外，它也会跟随时代的步伐，拿出升级的智能互联和CO-PILOT CONCEPT自动驾驶等技术。
据称，8月底马自达会在德国法兰克福正式发布搭载HCCI技术的新一代创驰蓝天发动机，届时我们会第一时间感受这款新动力的魅力，并为大家带来更多的技术细节。一起期待吧！（文/图 汽车之家 夏志猛 部分图片来自网络）
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