“趨勢”，是一個高深的詞匯，約等于預(yù)見未來。但有趨勢就不乏有逆趨勢者，畢竟趨勢與世界一樣并非非黑即白，而逆趨勢者也并非一定是行業(yè)翹楚、處于主導(dǎo)地位，可能是單純因為沒有受到過多邊界制約而可以更加靈活，或者單純因為沒有足夠的資源去追逐趨勢而選擇了自己的方式。

比如馬自達，即便是在電動車趨勢非常明顯的當下，它還是保持極大的鎮(zhèn)定，雖然有一臺純電動車MX-30，也時不時地把會轉(zhuǎn)子發(fā)動機+PHEV的搭配拿出來講講故事，但它對內(nèi)燃機依然是有著非常明確的認知：

■  2030年，90%的乘用車依然采用內(nèi)燃機作為動力來源；

■  按照大多數(shù)國家電網(wǎng)的碳排量，內(nèi)燃機可以在碳排量上保持競爭優(yōu)勢；

■  內(nèi)燃機依然具有開發(fā)潛力。

所以馬自達做了什么？

●  Skyactiv-X

這肯定不是一臺轉(zhuǎn)子發(fā)動機，可能馬自達也不會再做一臺。

2012年馬自達正式提出的Skyactiv技術(shù)路線，是一個包含動力系統(tǒng)以及車身懸架技術(shù)的一攬子計劃。關(guān)于內(nèi)燃機發(fā)展計劃有一張技術(shù)路線圖，圖上有兩個重要的維度，一是內(nèi)燃機自身的影響因素，馬自達將其分為七類：壓縮比、等熵系數(shù)、燃燒時間、燃燒時刻、熱損失、工質(zhì)交換損失、機械摩擦損失；二是實現(xiàn)方法：提高壓縮比、實現(xiàn)稀薄均質(zhì)燃燒、減小燃燒時長、確定燃燒時刻、減小熱損失直至實現(xiàn)絕熱過程、減小工質(zhì)交換與機械摩擦。最終的目標是通過燃燒過程的高度統(tǒng)一實現(xiàn)內(nèi)燃機的完全模塊化，馬自達認為如果完全實現(xiàn)目標燃燒過程，不僅不再有汽柴油發(fā)動機之分，不同排量發(fā)動機的進排氣控制系統(tǒng)也將實現(xiàn)通用。

▲Skyactiv 發(fā)動機技術(shù)路線圖

但面臨的問題是：

■  高壓縮比和高空燃比可以帶來高熱效率，但二者會導(dǎo)致在汽油機的燃燒狀況惡化?？杖急瘸^2以上時，點燃燃燒過程很難達到完全燃燒，完全不利于保證發(fā)動機的排放。如果改為HCCI（Homogenous Charge Compression Ignition）燃燒，現(xiàn)階段的均質(zhì)壓燃燃燒過程不甚理想，工質(zhì)燃燒速度快、缸壓變化快，容易局部發(fā)火或者爆震，發(fā)動機運轉(zhuǎn)不平順、NVH性能較差；

■ 解決方案是分層燃燒，但工質(zhì)的形成方式難以保證燃燒覆蓋所有工況，分層燃燒也會帶來局部燃燒溫度過高的問題。這會導(dǎo)致較多的NOx排放物，進而需要額外的尾氣后處理措施。

▲現(xiàn)代試過，通用也試過，最后都不了了之了

所以馬自達Skyactiv-X的解決方案是：

■  通過火花塞控制燃燒過程，形成可控的HCCI過程，馬自達將其稱為SPCCI（Spark-Plug Controlled Compression Ignition）；

■ 進一步通過帶有冷卻系統(tǒng)的低壓廢氣循環(huán)EGR、缸壓傳感器、高壓力噴射等裝置控制燃燒溫度。

SPCCI是一個平衡各方需求、揚長避短的一個方案。

SPCCI燃燒過程有四個重要參數(shù)：工質(zhì)溫度、EGR率、工質(zhì)分布情況以及點火時間。按照不同參量的相互組合，SPCCI實現(xiàn)了基本可以覆蓋大部分工況區(qū)域。根據(jù)馬自達發(fā)表的論文，按照負載不同，SPCCI有三種不同的控制方式。

以中間負載（Air/Fuel Lean SPCCI）為例來看SPCCI燃燒過程。進氣時氣流通過進氣道的翻板產(chǎn)生滾流，以形成更加均質(zhì)的工質(zhì)。缸內(nèi)噴油嘴會在進氣過程中首先噴入汽油，形成較為均質(zhì)的工質(zhì)，隨后在壓縮行程終點附近短暫噴入少量汽油，在火花塞附近形成較濃工質(zhì)用于火花塞發(fā)火點燃。火花塞點燃的較濃工質(zhì)產(chǎn)生額外的缸壓與溫度，進而引起其余工質(zhì)達到壓燃燃燒條件，進行燃燒。

▲HCCI與SPCCI兩種燃燒過程的特性對比

SPCCI并不完全依靠點燃燃燒的火焰前鋒面進行傳播，卻也不是完全的HCCI均質(zhì)壓燃燃燒過程，而是二者的混合體，由此SPCCI燃燒過程具有：

■  穩(wěn)定的燃燒過程；

■  較低的燃燒溫度，對于NOx排放物較好的控制而無需尾氣后處理裝置；

■  HCCI燃燒過程的高熱效率。

但是，SPCCI需要一些比較獨特的硬件配置，比如：

■  缸壓傳感器（上圖紅圈內(nèi)）。馬自達認為，通過進排氣門正時以及節(jié)氣門控制點火時間無法滿足對于SPCCI燃燒過程的精確控制。但馬自達沒有說明如何用缸壓傳感器通過先驗算法對于下一個工況進行判斷和控制。

■  最大壓力700bar、10孔高壓噴射系統(tǒng)（上圖，目前大多數(shù)缸內(nèi)直噴汽油機的最大噴射壓力為250bar、6孔），由馬涅利Magneti Marelli提供。高壓噴射系統(tǒng)的作用是：1、形成均質(zhì)工質(zhì)；2、實現(xiàn)短暫的二次短噴射；3、適用于高壓縮比、高缸壓環(huán)境；4、高速噴束對工質(zhì)進行冷卻。

■  帶有冷卻裝置的低壓EGR，用于調(diào)整工質(zhì)溫度、控制NOx排放物。

■  進氣道羅伊茨式雙葉片機械增壓器。最大增壓壓力只有0.7bar，并非用于提升功率，而是為了實現(xiàn)高空燃比。機械增壓器通過一個電磁離合器控制通斷，進氣道上有旁通閥控制氣流走向。

■  電動進排氣氣門正時系統(tǒng)，用于提高低負載、低轉(zhuǎn)速下發(fā)動機的充氣效率。

世界第一臺量產(chǎn)的壓燃式汽油機比再造一臺轉(zhuǎn)子發(fā)動機合理多了，至少對于未來更有意義，這也許解釋了為什么要用一個代表未知的字母X來命名。

●  Skyactiv-X的實際體驗

形式不重要，重點看療效，Skyactiv-X有諸多優(yōu)點，但也有明顯缺陷。

先說優(yōu)點。

■  出色的NVH性能

可能你不會想到，高壓縮比、高缸壓、高噴射壓力、帶有機械增壓器的Skyactiv-X發(fā)動機最為出色的特征是NVH性能，甚至比高一級的車型表現(xiàn)還要好一些。

個人認為出色的NVH性能來自于幾個原因：

◆  24V mHEV裝置

Skyactiv-X發(fā)動機搭載了24V mHEV皮帶起動機，峰值功率4.8千瓦，東芝的外掛式鋰電池布置在副駕駛員區(qū)域車身下方。采用24V而不是更高電壓系統(tǒng)背后可能的原因是除了ISG外沒有需求，因此整個電網(wǎng)的功率需求有限，不需要太高電壓提供容量，類似還有奧迪采用的12V mHEV系統(tǒng)。

ISG理論上有Boost功能，實際體驗認為幾乎可以忽略不計，因此ISG主要的目的是提升啟停系統(tǒng)的性能和工作范圍，實現(xiàn)動力回收。實際來看，啟停系統(tǒng)可實現(xiàn)的速度范圍廣且邏輯清楚，但馬自達并沒有實現(xiàn)高速滑行和熄火功能，手自動變速器車型都一樣，對于這一功能的設(shè)定依然比較保守。由于功率限制，動力回收帶來的制動力基本可以忽略，0.216kWh的電池也沒有太多能量空間。

空擋緩慢降低車速，啟停系統(tǒng)會在時速低于大約18公里/小時時介入。此時發(fā)動機運轉(zhuǎn)的阻力已經(jīng)較低，ISG提供了發(fā)動機熄火后的部分反拖制動力，因此不會出現(xiàn)制動力降低或者加速度的突然變化。如果以較大加速度減速，發(fā)動機會在車輛完全靜止后才熄火。

駕駛員可影響的退出方式有四種：功能按鍵、油門開度、擋位位置（而非離合器位置）以及方向盤轉(zhuǎn)角。具體方式是：1、啟停系統(tǒng)介入后，不論車輛是否靜止，踩下離合器并不會啟動發(fā)動機，需要踩下離合器+掛入任一擋位。從操作流程來看，擋位位置要晚于離合器位置變化，發(fā)動機需要在啟動后迅速到達起步轉(zhuǎn)速，起動機要有足夠的功率。2、車輛靜止前轉(zhuǎn)動方向盤，啟停系統(tǒng)會立即啟動發(fā)動機；車輛靜止后方向機的助力消失，轉(zhuǎn)動方向盤不會啟動發(fā)動機。3、不論在何種狀態(tài)，操作油門踏板同樣會啟動車輛。

方向盤轉(zhuǎn)角的邏輯設(shè)定恐怕不太適應(yīng)國內(nèi)的使用場景。

對于NVH性能而言，24V mHEV系統(tǒng)的作用是：更快的啟動速度、發(fā)動機快速達到怠速甚至擋位結(jié)合轉(zhuǎn)速、起動機本身幾乎毫無噪音、并且可以避免發(fā)動機進入怠速、低轉(zhuǎn)速高負載等NVH不利區(qū)間。

◆  車身結(jié)構(gòu)

▲Next Generation指的是新一代馬自達3

從車身的整體結(jié)構(gòu)來看，馬自達3更像是上一代車型的繼續(xù)演化，馬自達更改了部分應(yīng)力集中區(qū)域的結(jié)構(gòu)，通過修改尺寸或者加入額外結(jié)構(gòu)減少應(yīng)力，在車身地板與橫梁、車頂與B柱等交接點增加結(jié)構(gòu)支撐件與緩沖膠，兩項措施均可以降低結(jié)構(gòu)形變、增加剛度、提高NVH性能。

◆  Engine Capsule

打開機蓋，機艙內(nèi)有復(fù)雜且完整的“包裹”。包裹內(nèi)壁有毛氈，頂層有橡膠密封條，各種管路也有自己的包裹層，甚至在出入包裹連接區(qū)域有額外的膠套，從而將發(fā)動機完全隔絕在內(nèi)。雖然更多是為了能耗，但對于NVH性能也有一定的幫助。

發(fā)動機機體例如油泵、機械增壓器附近也有大量隔音材料。

■  出色的油耗

馬自達3 Skyactiv-X的另外一個優(yōu)勢是能耗。從BSFC圖上來看，Skyactiv-X的低油耗區(qū)域面積著實比Skyactiv-G大了不少，尤其是在低負載、低轉(zhuǎn)速區(qū)域。言外之意，Skyactiv-X發(fā)動機容易在城市工況中取得不錯的油耗。但是受制于手動變速器較小的傳動范圍，看似寬大的低油耗區(qū)域并沒有在高速工況中體現(xiàn)優(yōu)勢，考慮到自動變速器的速比范圍比手動變速器更大一些，搭載自動變速器的Skyactiv-X動力系統(tǒng)油耗可能會更好一些。

▲Skyactive-G/X對比

600公里包含各種工況、以不限速高速公路為主的實測平均油耗僅為6.1升/100公里，甚至好過以油耗為賣點的豐田卡羅拉Touring Sport 2.0 Hybrid。各種工況油耗如下：

低油耗來自下面幾點：

◆  全工況SPCCI燃燒

前面提到過，SPCCI目的之一是將壓燃過程盡量覆蓋到全工況，而從上一章的三種燃燒過程圖上也能看到除外特性區(qū)域發(fā)動機幾乎處于SPCCI工況。這一點在測試中得到了證實，車機能耗頁面中有一個SPCCI燃燒過程的狀態(tài)顯示，如果采納車載信號的可信度，發(fā)動機甚至在極速測試和高負載上坡時也依然處于SPCCI工況中。

◆  熱管理

▲注意包裹連接處的密封結(jié)構(gòu)

Engine Capsule實現(xiàn)了某種程度上的被動熱交換，比如冷啟動后發(fā)動機快速升溫、避免為催化裝置加熱而提高噴油量；還可以通過選擇包裹內(nèi)較熱的空氣以及進氣端冷空氣的配比影響進氣溫度，選擇有利于燃燒工況的進氣溫度。此外，冷卻系統(tǒng)散熱器帶有主動散熱格柵，使得發(fā)動機得以形成一個完全隔絕的整體，最大程度上利用發(fā)動機產(chǎn)生的熱量。

發(fā)動機冷卻系采用變排量水泵，按照冷卻液溫度控制多通路開關(guān)閥門，比如可以按照當前冷卻液的溫度以及各部件的熱負荷分別控制發(fā)動機缸蓋/缸體冷卻循環(huán)、散熱器循環(huán)以及空調(diào)熱交換循環(huán)通路的冷卻液分配。

◆  變排量油泵

按照負載調(diào)節(jié)油泵工況，減小潤滑系對發(fā)動機產(chǎn)生的摩擦損耗。

不幸的是，省油又靜音的Skyactiv-X發(fā)動機有一個致命缺點——

■  動力差

不是差，而是非常差。

▲ISG顯示支持動力，但無實際效果

馬自達3搭配的Skyactiv-X發(fā)動機標稱最大功率為180馬力（132千瓦），數(shù)據(jù)可觀；最大扭矩為224牛米，相比增壓機是弱項，整個動力特性偏向于米勒循環(huán)自然進氣發(fā)動機，比如豐田M20A-FKS。但后者常與混合動力系統(tǒng)接駁，發(fā)動機的動力劣勢可以得到補償。雖然馬自達3 Skyactiv-X也通過Hybrid銘牌進行宣傳，但24V mHEV ISG系統(tǒng)甚至在起步階段都不能提供防止熄火的扭矩支持，從任何一種期望出發(fā)開馬自達3 Skyactiv-X，它的動力都只會讓你感到失望。

▲MX-5車主選擇……不換擋

MX-5上的那臺Skyactiv-G發(fā)動機不也只有184馬力、204牛米嗎？但是MX-5有幾個不同之處：1、比馬自達3輕了300公斤；2、在MX-5上你幾乎是抱著一臺發(fā)動機在開車，而馬自達3的NVH性能非常出色；3、MX-5和馬自達3變速器的手感以及速比設(shè)定完全不同。

好在與MX-5相同的落地式油門踏板貢獻20馬力。

▲極速尚可，需要耐心等待

馬自達3 Skyactiv-X MT 0-100公里/小時加速的標稱數(shù)據(jù)為8.2秒，實測大約為9秒，只是扭矩導(dǎo)致區(qū)間加速性能較差，以至于需要不停地降擋，但降擋后又發(fā)現(xiàn)并沒有什么動力變化，用盡轉(zhuǎn)速之后又憤憤升擋，令人非常沮喪。MX-5上每一次擋位操作都是一種直觀的沖擊，四擋2000轉(zhuǎn)/分鐘與三擋2600轉(zhuǎn)/分鐘完全是不同概念，而在馬自達3上一切都毫無差異，除了換擋提示和更高的油耗。

▲AMS測試數(shù)據(jù)

沒有任何理由選擇搭載手動變速器的馬自達3 Skyactiv-X。況且離合器液壓助力缸的行程與踏板的位移行程并不統(tǒng)一，以至于離合器動作遲滯于離合器踏板的操作，接合后發(fā)動機會出現(xiàn)莫名闖動，而分離后短暫時間內(nèi)發(fā)動機還在繼續(xù)噴油，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速上揚。

▲體驗出色的手動變速器無法彌補動力缺失

●  Skyactiv-X意向如何？

那么除了技術(shù)路線上的里程碑外，Skyactiv-X到底有什么意義？

……

文｜Allen

圖｜網(wǎng)絡(luò)