[汽車之家 發(fā)動(dòng)機(jī)解析] 年輕的時(shí)候認(rèn)為世界非黑即白、非對(duì)即錯(cuò)，后來有人一次又一次的用現(xiàn)實(shí)向我證明，世界是彩色的，至于對(duì)錯(cuò)要用利弊來衡量。這確實(shí)是一個(gè)挑戰(zhàn)知識(shí)邊界且重構(gòu)對(duì)世界認(rèn)知的過程，就像現(xiàn)在很多人都在說內(nèi)燃機(jī)沒有未來，它應(yīng)該茍延殘喘的走完余生，事實(shí)上，發(fā)動(dòng)機(jī)還沒有被放棄，甚至還在一次又一次的被定義著，就像擺在你面前的發(fā)動(dòng)機(jī)，明明掛著機(jī)械增壓器、插著火花塞，馬自達(dá)工程師卻告訴你這是一臺(tái)靠壓燃的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
說起的這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)是馬自達(dá)創(chuàng)馳藍(lán)天的第二代技術(shù)，2019年它會(huì)以量產(chǎn)的身份進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，在我們編輯部自己的內(nèi)部溝通中，我始終堅(jiān)定HCCI，也就是壓燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)都不具備量產(chǎn)的可能，盡管先后有奔馳、現(xiàn)代拿出了技術(shù)成果，清華大學(xué)也完成了壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的首次點(diǎn)火，但這就相當(dāng)于現(xiàn)在很多公司都在聲稱自己擁有L3甚至更高級(jí)別的自動(dòng)駕駛技術(shù)一樣，或者此前炒的很熱的石墨烯電池概念，它們都屬科研范疇，科研和產(chǎn)品之間還隔著很長(zhǎng)一段路要走，甚至很多都是死路。
關(guān)于這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，去年我同事特意去歐洲做了它的解析（相關(guān)鏈接請(qǐng)點(diǎn)擊），也開了搭載第二代創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)的昂克賽拉試制車，事實(shí)上，馬自達(dá)一共做了6輛用于驗(yàn)證、調(diào)校工作的試制車，這次，我來到馬自達(dá)在日本的測(cè)試場(chǎng)，更全面的對(duì)這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況適應(yīng)性進(jìn)行體驗(yàn)，相比此前的開放道路，封閉道路更容易通過對(duì)賽道的限制，創(chuàng)造出有針對(duì)性的體驗(yàn)路段。
第二代創(chuàng)馳藍(lán)天發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)部分之前已經(jīng)做過很詳細(xì)的解析了，我會(huì)先對(duì)它進(jìn)行個(gè)簡(jiǎn)要的介紹，之后，結(jié)合一天的駕駛體驗(yàn)，我再說說我對(duì)這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的理解。
● 自吸還是增壓？
就發(fā)動(dòng)機(jī)類型來說，自吸和增壓的定義是清晰的，說的是進(jìn)氣形式，那么對(duì)于這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)來說，為什么掛著機(jī)械增壓器卻要說是一臺(tái)自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)呢？
判斷的依據(jù)在于用途，傳統(tǒng)的增壓發(fā)動(dòng)機(jī)是為了讓氣缸進(jìn)更多的氣，進(jìn)而通過噴更多的油實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)勁的動(dòng)力輸出，空氣和燃料的關(guān)系更多被控制在14.7左右，也是發(fā)動(dòng)機(jī)教材中提到了最佳空燃比。根據(jù)能量守恒定律，噴油量和動(dòng)力有直接關(guān)系，所以說增壓發(fā)動(dòng)機(jī)省油都是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/p>
而馬自達(dá)這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械增壓器同樣是為了進(jìn)更多的氣，只不過，噴油量并不會(huì)以14.7這個(gè)比例增加，反而是通過可實(shí)現(xiàn)1000Bar噴射壓力的供油系統(tǒng)將噴入氣缸的燃油進(jìn)行極致霧化，再與過量的空氣進(jìn)行混合。
理論上，要讓空燃比達(dá)到30以上，在這個(gè)狀態(tài)下，用火花塞點(diǎn)火的效果非常差，傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火是從中心火焰引燃整個(gè)燃燒室的混合氣，而當(dāng)空燃比趨于30時(shí)，火花塞基本就是個(gè)擺設(shè)了，但當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展到某個(gè)階段后，必須要用一些極限的工況來打破效率的瓶頸，而在解決發(fā)動(dòng)機(jī)效率這條路上，稀薄燃燒是個(gè)相對(duì)“成熟”的想法，之所以說它成熟是因?yàn)槊考?a class="ShuKeyWordLink" target="_blank">廠商都在嘗試，但基本都因油品差異的原因沒能在量產(chǎn)階段完全適用。
● 壓燃還是點(diǎn)燃？
要想實(shí)現(xiàn)更高的熱效率，必須要推進(jìn)稀薄燃燒技術(shù)，于是，執(zhí)著的廣島工程師就開始“鉆牛角尖”，壓燃！
說到壓燃，大家第一想到的肯定是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，壓燃所呈現(xiàn)出的是一種多點(diǎn)火核的狀態(tài)，如果能夠?qū)崿F(xiàn)，這是不是就能夠解決稀薄燃燒狀態(tài)下點(diǎn)火火焰無法傳播的問題了？
多點(diǎn)火核的狀態(tài)換成技術(shù)名詞就是均質(zhì)燃燒，它曾經(jīng)也是被各大廠商掛在嘴邊的技術(shù)，而各地區(qū)的油品就像劊子手一樣逐一將其“閹割”，均質(zhì)燃燒跟稀薄燃燒有一定的共通性，分層燃燒是另一種技術(shù)詮釋，只不過，相比之下，均質(zhì)燃燒的狀態(tài)更為極限。
既然可以實(shí)現(xiàn)汽油的壓燃，那為什么還要保留火花塞？
汽油的壓燃需要條件，顯然，僅憑壓燃還無法覆蓋所有使用工況，比如在啟動(dòng)或者急加速的時(shí)候，還是需要火花點(diǎn)火（SI）的方式，而真正的技術(shù)突破點(diǎn)在于通過將壓燃產(chǎn)生的均質(zhì)燃燒和火花點(diǎn)火兩種狀態(tài)相結(jié)合，起初我真的不是很明白甚至誤解了點(diǎn)火的意義，在馬自達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)工程師的教條里，這次，火花塞產(chǎn)生的火焰并不是為了點(diǎn)火，而是為了獲得混合氣被引燃后產(chǎn)生的壓力，將這部分壓力與活塞上行建立的缸壓相結(jié)合，以此讓壓燃的過程受控。
換句話說，在空燃比趨于30的時(shí)候，如果沒有源自火花塞火焰膨脹后建立的“額外”壓力，可能也不會(huì)有很好的均質(zhì)燃燒效果，所以，在SPCCI（火花控制壓燃點(diǎn)火）模式下，火花塞是一個(gè)控制器，而它執(zhí)行的依據(jù)則源自每個(gè)氣缸的壓力傳感器。
總結(jié)下來就是，實(shí)現(xiàn)更高的熱效率是目標(biāo)，稀薄燃燒算是一個(gè)技術(shù)方向，為了更廣泛的應(yīng)用稀薄燃燒而采用壓燃方案，均質(zhì)燃燒隨之而來，得以保留的火花塞則扮演雙重身份，一個(gè)是在高負(fù)荷狀態(tài)下的點(diǎn)火，一個(gè)是在中等和低負(fù)荷狀態(tài)下控制氣缸壓力。
● 開起來怎么樣？
試裝車內(nèi)有個(gè)平板電腦，它會(huì)顯示發(fā)動(dòng)機(jī)3種工況變化，分別是SI（火花點(diǎn)火）、SPCCI（火花控制壓燃點(diǎn)火）、CI（壓燃點(diǎn)火）。
試駕跟技術(shù)理論分析的結(jié)論基本相符，在整個(gè)體驗(yàn)過程中，大部分處在SPCCI工況，當(dāng)急加速時(shí)會(huì)切換到CI工況，切換的過程駕駛員感受不到，或者你也分不清到底是來自變速箱的降擋，還是來自動(dòng)力輸出導(dǎo)致的車身俯仰，總之，你可以把這個(gè)過程理解為現(xiàn)在市面上阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作邏輯，誰也分不清它和奧托循環(huán)的之間的聯(lián)系。
至于CI工況，我試了兩圈之后才逐漸找到激活他的規(guī)律，一般是在升擋后適當(dāng)收一點(diǎn)油門或者踩下三分之一油門踏板行程后再收一點(diǎn)油門，原則上，三擋狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在1300-1500rpm之間，此時(shí)的車速大概在40km/h左右，但是在這樣的行駛工況下，CI模式轉(zhuǎn)瞬即逝，就算穩(wěn)住油門也沒用。
不過，有一次我在一個(gè)輕微上坡的路段卻獲得了持續(xù)性的CI模式，油門行程很小，小到車輛在上坡時(shí)車速逐漸下降，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也從1400rpm掉到1200rpm左右，變速箱沒有降擋動(dòng)作，此時(shí)聽到了輕微的爆震聲音，當(dāng)CI模式退出時(shí)，爆震聲音消失。
高速巡航應(yīng)該會(huì)是CI模式最好的使用場(chǎng)景，在觀眾臺(tái)前的直道上，車速保持在90km/h，穩(wěn)住車速和油門的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)速在1800rpm時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)持續(xù)性的以CI模式進(jìn)行工作。
● 問題：
1、冷車狀態(tài)下的怠速問題
搭載第一代創(chuàng)馳藍(lán)天發(fā)動(dòng)機(jī)的馬自達(dá)車在中國(guó)保有量很大，有些用戶反饋，他的馬自達(dá)在冬天冷啟動(dòng)后的怠速轉(zhuǎn)速很高，幾乎達(dá)到2000rpm，由此帶來的怠速噪音是很難接受的，對(duì)于這點(diǎn)，馬自達(dá)工程師表示他們非常清楚這樣的問題，在第二代技術(shù)中會(huì)盡可能的避免這種現(xiàn)象。
2、量產(chǎn)后的穩(wěn)定性問題
很多人都在關(guān)心油品的適應(yīng)能力，在我看來，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)不同標(biāo)號(hào)的油品適應(yīng)能力與大多數(shù)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)可能不會(huì)有太大差異，無非就是在使用高標(biāo)號(hào)汽油時(shí)，動(dòng)力性更強(qiáng)，而低標(biāo)號(hào)油就會(huì)面臨一些動(dòng)力衰減，因?yàn)橥ㄟ^進(jìn)排氣兩側(cè)的電動(dòng)VVT對(duì)氣門的開閉時(shí)刻進(jìn)行調(diào)節(jié)，就可能彌補(bǔ)辛烷值導(dǎo)致的油品性能差異，當(dāng)然，動(dòng)力會(huì)被損失掉。
讓我覺得可能存在的問題在于積碳，氣缸形成積碳本應(yīng)是個(gè)正?，F(xiàn)象，燃燒不充分、曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)油機(jī)分離不充分都會(huì)導(dǎo)致缸內(nèi)積碳的行程，積碳占據(jù)本就不大的燃燒室，進(jìn)而可能會(huì)改變內(nèi)部的壓力結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重的情況下會(huì)影響到SPCCI的工作。當(dāng)然，一切要等到拿到量產(chǎn)車后才能下結(jié)論，到時(shí)我肯定申請(qǐng)一臺(tái)長(zhǎng)測(cè)車。
開完車后我就拉著馬自達(dá)的工程師聊，技術(shù)方面其實(shí)沒什么可說的，我唯一關(guān)注的是你們?yōu)槭裁催@么做？
原來，“問題”是出在馬自達(dá)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)在做事的邏輯上，傳統(tǒng)的研發(fā)邏輯是我先確定一個(gè)產(chǎn)品的市場(chǎng)定位，之后在市場(chǎng)中看誰是我的競(jìng)品，或者通過一些商業(yè)情報(bào)得知未來誰會(huì)成為我的競(jìng)品，第三步是分析這些競(jìng)品各方面的性能，比如他的動(dòng)力性，我自己的技術(shù)能不能達(dá)到他的水平，最后完成一款產(chǎn)品的企劃。
馬自達(dá)研發(fā)團(tuán)隊(duì)首先確定的是一個(gè)目標(biāo)，就拿發(fā)動(dòng)機(jī)來說，他們會(huì)定一個(gè)理想的目標(biāo)，以這個(gè)理想的目標(biāo)為視角去看整個(gè)行業(yè)的現(xiàn)狀，找到平衡點(diǎn)，這就導(dǎo)致了馬自達(dá)做事會(huì)讓人覺得摸不著頭腦，明明大家都在渦輪、直噴、新能源技術(shù)上使勁，他卻要在壓縮比、進(jìn)氣方式、壓燃上動(dòng)腦筋，走一條新的技術(shù)路線終究是孤獨(dú)的，供應(yīng)商體系中沒有成熟的技術(shù)解決方案，基本所有的技術(shù)都得自己做，或者牽頭供應(yīng)商一起做。另一個(gè)比較現(xiàn)實(shí)的問題在于，技術(shù)的攻克大多都是項(xiàng)目組制，項(xiàng)目推進(jìn)的進(jìn)度不同，不可能所有的項(xiàng)目都能夠在產(chǎn)品的研發(fā)節(jié)點(diǎn)上拿出實(shí)質(zhì)性結(jié)果，這與項(xiàng)目開啟時(shí)間，供應(yīng)商效率等因素有關(guān)，所以，有時(shí)候就要退而求其次，拿出階段性最好的成果填入整車開發(fā)體系之中，在工程師來看，這樣的做事方式才是人馬合一的前提。（文/汽車之家 李博旭）
