油耗狂降30%！马自达这黑科技发动机要逆天

提起马自达，人们首先想到的也许该品牌的三大特色：动感激情的“魂动”外观、“人马合一”的操控体验和创驰蓝天技术平台。第一代创驰蓝天技术引入中国已五年有余，累计在华销售车型突破100万台，足见消费者的认可。然而随着节能减排的不断提倡，加上各地政府的政策优惠及限号措施，新能源汽车愈发成为车市的新兴势力 ，全球车企纷纷加入研发大军，对此，向来对自然吸气内燃机比较轴的马自达同样没有按套路出牌，它认为内燃机的时代还没终结，并表示搭载它最新技术的发动机，不仅动力更强油耗还更低 ，这款名为“Skyactive-X”的最新一代创驰蓝天发动机，到底会颠覆时代还是技术狂人的最后挣扎？让我们来一探究竟。

开发背景

 如上图奥托循环热效率公式，要想提高发动机热效率η，只可能通过增加空燃比ε或比热比k值，第一代创驰蓝天Skyactive-G发动机高达13：1的超高空燃比（汽油内燃机理论最佳压缩比为14.7：1），是马自达追求极致内燃机的第一步，而Skyactive-X发动机在此基础上进一步提高比热比以达到更高燃烧效率则是第二步。

如何提高比热比？马自达的手段是引入稀薄燃烧技术。如上图，通过进一步提升空燃比能有效提高比热比,当空燃比达到30左右时，则几乎不会产生氮氧化物，而随着燃料的不断稀释，一般的火花塞点火已不能将混合气点燃并传播到整个气缸 ，如此稀薄的燃烧需要一种独特的点燃方式，此时马自达工程师想到了柴油发动机上的压燃点火，但汽油压燃的温度及压力要求比柴油要严苛得多，生搬硬套显然行不通，于是他们发明了独特的SPCCI（火花塞点火控制压燃点火）点火方式，颠覆的Skyactive-X发动机就此诞生。

SPCCI点火原理，极具创意

如上图，左侧为火花塞点火的扩散型燃烧，点燃一部分气体后慢慢扩散燃烧，所以可以看到燃烧室中中间最亮，最边处较暗；右侧为柴油机的压燃，由于是急速的同时燃烧，所以整个燃烧室的发光很均匀。同时由于燃烧速度快，没有扩散过程，压燃可以将燃烧产生的能量一瞬间全部传递到活塞做功，所以做工效率高。而火花塞点火一方面有燃烧扩散过程，能量不能一下子全部迸发出来做功，另一方面燃烧时活塞同时向下走，热量不可避免地从气缸壁上散发，热效率也因此降低。

所以如何将压燃应用到汽油机上？马自达并没有舍弃掉火花塞，而是将火花塞作为达到压燃条件的重要工具，当活塞行进到上止点，混合气被压缩到最小状态，此时通过火花塞点火，瞬间形成一个膨胀火球（就相当于一个空气活塞），进一步压缩缸内混合气体，一下子达到了压燃所需的温度压力要求，于是气缸内的混合气全部被压燃，没有复杂的机械设计，只通过一个小器件的灵活运用便解决了行业内的难题，不得不佩服马自达工程师们的强大创造力。

当然，光有火花塞还不行，还需要缸内压力传感器、高压燃料喷射系统、高响应空气供应器三大零部件的配合才能使SPCCI点火理论成为可能。缸内压力传感器能持续监测以上部件是否正确引导燃烧，同时实时校正理论和结果之间的偏差，以实现持续的理想燃烧；高压燃料喷射系统通过瞬间对燃油进行雾化处理，同时产生强烈湍流，大幅提升了点火稳定性和燃烧速度；过高的空燃比代表发动机工作时需要大量的空气，高响应空气供应器（相当于机械增压）保证了发动机在高负荷状态，也能有足够的空气提供。因此从严格意义上来说，Skyactive-X已不算自然吸气发动机。

实际表现，动力及油耗表现大有长进

动力方面改善，根据马自达官方测量数据，与Skyactive-G发动机相比，Skyactive-X实现了发动机转速全域10%以上，最大30%的大幅度扭矩提升。

 全转速域20%—30%的油耗改善，上图为展示2000转的时候，在各个不同的发动机负载值下Skyactive-X发动机燃效都有大幅提升。

 上图黄色部分为高燃效区间，传统发动机高燃效区间往往只集中在一个很小的范围，如大家通常说最省油的60—90km/h区间，而Skyactive-X可以做到更为宽泛。

 也许您会说，纵使新发动机比之前的省油，但毕竟是烧油的，凭何底气跟新能源汽车比？这里教授需要纠正一点，纯电动汽车二氧化碳排放是零吗？并不是，纯电动车所消耗的电能也是由煤炭、石油、LNG(液化天然气)、风能、水能等转化而来的，在发电过程中也会有二氧化碳排放。他们做了份统计，目前马自达搭载Skyactiv-G发动机的C-CAR百公里油耗为5.2升，通过换算，每公里的二氧化碳排放量为142克，而以纯电动C-CAR百公里电能消耗来看，大约需要21Kw.h，根据日本现有电力体系，发这21Kw.h的电大概会排放12800克二氧化碳，也就是平均每公里排放128克二氧化碳，从这个角度来讲，Skyactiv-G技术只要提升10%的节能水平，就能达到与电动车相媲美的环保标准，而Skyactive-X发动机的节能水平已远超10%。这就是马自达的“Well-to-Wheel（从燃料开采到车辆驾驶）”理念，从根本上减少二氧化碳的排放，不单以能源种类论英雄。

结语

 就如埃隆马斯克造出了Space-X一样，执拗的马自达人也研发出了属于他们的Skyactive-X，更好的动力，超越纯电动车的排放，他们走出了一条独特的节能减排之路，但同时倾向于高转速的运作方式会带来噪音问题等，摆在量产前的问题似乎还有不少。据马自达方面透露，2019年Skyactive-X发动机将会首先搭载在旗下等级较高车型上（估计为阿特兹、CX-5等），这是一台值得我们期待一年的发动机吗？也许到那天才能见分晓。

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