馬自達壓燃黑科技——SKYACTIV-X 自然吸氣最後的倔強

馬自達壓燃黑科技——SKYACTIV-X 自然吸氣最後的倔強

上週四,我跑去參加了一趟馬自達在北京舉辦的“可持續發展戰略2030”說明會。而和我們車友(尤其是馬自達粉兒們)最直接相關的,當然還是重頭戲:創馳藍天SKYACTIV-X的講解,也就是堪稱內燃機黑科技的SPCCI汽油壓燃技術。

馬自達壓燃黑科技——SKYACTIV-X 自然吸氣最後的倔強

不過,在今天的這篇文章中,我嘗試以最簡短的篇幅把技術原理簡要的講解完畢,而之後我們會一起聊聊,如何理解這一技術對馬自達未來可能的影響,這才是最關鍵最有價值的,畢竟早在去年年底就有一波媒體的技術科普了,這次的會議也沒有什麼新鮮的內容,再詳細講解就成復讀機啦。

正式開始:

馬自達壓燃黑科技——SKYACTIV-X 自然吸氣最後的倔強

SKYACTIV-X 邏輯鏈

無論是目前應用的SKYACTIV-G,還是即將實裝在量產車上的SKYACTIV-X,馬自達的核心思路都是儘可能的壓榨出內燃機在燃燒效率方面的極限。現在的阿特茲和昂克賽拉等車型的發動機,主要是通過提高壓縮比來實現更好的燃油經濟性,而未來的SKYACTIV-X則是力圖提升比熱比。

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也就是讓同等分量的燃料,混入更多空氣,進行稀薄燃燒。但在空燃比超過30以後,常規火花塞點火的燃燒擴散效率不足。所以馬自達從柴油機的壓燃獲得靈感,通過壓燃汽油的方式來彌補火花塞點火的缺陷。一直以來這個思路有很多廠商都嘗試過,但有一點難題,就是如何解決超高空燃比之下,汽油壓燃穩定性問題,因為它對溫度的波動極其敏感。

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馬自達最終的解決方案是,用火花塞來輔助控制壓燃的技術,這也是SPCCI的全拼,既Spark Controlled Compression Ignition。他們在氣缸內安裝了燃燒壓力傳感器,在廣域的轉速區間內都可以實現可控的壓燃。在壓燃運作模式下,火花塞的點火動作主要是為了形成膨脹火球(也被稱為空氣活塞),進一步壓縮缸內混合氣體,從而實現壓燃的條件。簡單一句話總結,就是將柴油壓燃的優勢結合到了汽油發動機裡,還能繼續上北京牌。

除了這些技術原理之外,這次戰略大會還有Well-To-Wheel的環保理念宣傳,強調了馬自達認為內燃車型進一步優化之後,相對電動車的排放並不佔劣勢。理念非常值得讚賞,但這次也不再做詳細解讀。畢竟能源結構背後,是涉及到國家戰略和個體需求的博弈,一句兩句也說不完,咱還是具體談談,一些我認為值得注意的信息吧。

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1 SKYACTVI核心思路轉速換動力

發動機排量因為環保、政策和成本原因,很難繼續做大,對於馬自達的市場定位來說,用到2.0L或者2.5L已經是極限了,沒有渦輪增壓,自然吸氣的動力輸出也很難有大幅度強化,但是憑藉壓燃技術,燃油經濟性卻可以顯著提升。馬自達的思路也是以提升燃油經濟性為核心:我的發動機在更廣域的轉速區間具備更高的熱效率,那麼就意味著可以用更激進的油門調校方式,以及更大的變速箱齒比去維持一個高轉速的發動機環境,在同等甚至更少的燃油消耗下,給消費者更好的動力輸出。

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在這一代SKYACTIV-G上已經能看出為這種理念的預備了,創馳藍天6AT的響應速度同級別幾乎無“箱”能敵。不過這一代感覺是風格塑造未完成的狀態,比如阿特茲的2.5L版本,雖然油耗非常優秀,降檔響應也快,但發動機出力特性,如果你仔細感覺的話是很平淡的,甚至不如上一代搭載MZR發動機的睿翼更有ZOOM-ZOOM的感覺——儘管馬自達這次大會上沒少把MZR的效率拿出來對比鞭屍,但睿翼的動力順暢程度,個人認為是更優秀的,就算刨除了油門響應因素也是如此。

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所以除了燃油經濟性的提升,我真正期待的是SKYACTIV-X能帶回ZOOM-ZOOM的樂趣,畢竟這一次發佈會也特意提到了,發動機轉速全域10%以上的扭矩提升,並且對動力請求的響應速度也有了大幅度的強化。資料裡也表達了未來2.0的SKYACTIV-X車型(應該是昂克賽拉這個級別),加速性能將提升到現役MX-5的水準。

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不過說真的,MX-5 2.0也不算多快,0-100km/h大概在8秒出頭而已,所以關鍵還是看駕駛感受是否能有大幅度的提升,這和很多因素有關。

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唯一有點疑惑的是,看效率圖,在5000轉之前都是高效率區域,可是去年一些媒體報到過,SPCCI發動機只在1000到4000轉這個範圍內執行壓燃,4000轉以上轉化為常規的SI火花塞點燃模式,那麼是如何依然保持很高效率的?這次大會,人見先生也迴避了談及發動機效率區間的問題,可能相比去年有了調整,所以暫時打個問號吧。

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2 很遺憾的是沒有小排量發動機的優化方案

由於採用SPCCI技術會造成發動機成本的提升(比如為了提高空氣流量而添加的進氣增壓組件等,嚴格意義上來說其實它已經不算完全的自吸了),所以廠方人員透露出一點,就是SKYACTIV-X會先應用在相對等級和配置較高的車型上,根據目前資料,排量也是從2.0起步。如果真是如此,馬自達目前面臨的最大問題並沒有得到解決——就是在小排量領域的相對不足,

至少從SKYACTIV-G的表現來看,需要發動機排量超過一定水準,才能發揮出其燃油經濟性的優勢。像是1.5L的昂克賽拉,動力表現非常一般,和豐田大眾的同排量自吸相比都沒什麼優勢,就更別提定價有一定重疊的思域1.5T了,而油耗優勢也發揮不出來,畢竟對手們這個排量也都挺省油……

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3 噪音和NVH問題?高轉必然噪音大

傾向於更高轉速的運作方式,必然就更容易帶來噪音問題。我們的何元同學,下週馬上就要去日本參加馬自達的試駕,看看大半年過去以後,現在的SKYACTIV-X原型車到底有沒有解決發動機SPCCI模式的敲擊聲響,以及高轉速噪音控制表現如何。大家要明白很多時候,不同廠商都有自己的取捨。舉個例子,這一代阿特茲4-2-1排氣,就有冷啟動噪音大的副作用,這也是為了排放而不得已為之。對於馬自達這個有信仰加成的品牌還好,但是對一些豪華品牌,以及怕被責罵“爛車”的自主品牌,很可能要保守得多。

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最後再隨意聊點其他的。

曾經背水一戰賭命轉子發動機,而後絕地逢生的經歷決定了,馬自達骨子裡就認為去和那些大廠拼“主流路線”是不明智的,劍走偏鋒並且形成有效的競爭力,品牌形象轉化成忠實擁躉的銷量,才符合馬自達的最大利益。

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換言之,馬自達在以一己之力對決整個主流汽車行業的走勢。現在,我們是站在常規汽車和未來電動化的十字路口,道路的分歧程度甚至還要大於當年的轉子發動機時代。不管是新推出的這批PHEV插電混動車型,還是豐田本田的HEV車型,也能做到同時對油耗和駕駛品質有明顯的提升。雖然採取的技術路線不同,但從結果來看,死磕內燃機並不一定是唯一的解決方案。技術的進化,很多時候也在遵循“適者生存”而非“強者生存”,以前同樣研究過HCCI壓燃技術,發佈過原型機但最終放棄實用化的車企,除了技術上的難點之外,也可能含有戰略因素的考量。

馬自達壓燃黑科技——SKYACTIV-X 自然吸氣最後的倔強

當然,SPCCI技術也可以和混動融合,但顯然優勢就沒有和純內燃機相比那麼大了。馬自達在會上也很含蓄的提出,將針對中國市場開發符合新能源政策的產品,可是對於一個體量有限的車企來說,研發精力就那麼多,SKYACTIV-X依然是一場豪賭。或者你也可以認為,馬自達全力押寶壓燃技術是一種“有限資源的最大化利用”,能和豐田在混動與電動技術交換時作為籌碼使用,但無論如何,這種藝高膽大的精神值得欽佩。

馬自達壓燃黑科技——SKYACTIV-X 自然吸氣最後的倔強

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至於上面提到的幾點擔憂,大元同學也會帶著這些問題去日本真正體驗SKYACTIV-X的2018版原型車,看看相比去年有了怎麼樣的進化吧,大概就在這一兩週啦。:)

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