追求纯粹的马自达 展望SKYACTIV技术未来发展

  记得在过去，笔者曾经阅读过马自达官方一篇关于开发RX-7的文章，时至今日，虽然文章里的具体内容，笔者已不太能记得清了，但是文章里多次提到的“纯粹”车型开发理念，笔者倒是至今记忆犹新。因为马自达这种追求“纯粹”的开发理念，并没有随着转子发动机的没落而一同消逝，反而一直延续至今。


  众所周知，马自达如今开发车型，会在技术上追求“创驰蓝天”，在设计上追求“魂动”，以达到“人马一体”的最终目的。这些对于性能及设计的纯粹追求，看似是车型的卖点，但笔者更愿意将其看作是马自达造车的原则，造车的坚持。


  好在，这份坚持最终是得到回报的。在2017年11月份的广州车展上，马自达中国的董事长渡部宣彦先生宣布“马自达提前完成29万台的年度销量目标，品牌在华销量有望突破30万台大关”时，渡部先生那溢于言表的喜悦神态，就像是一直以来坚持的东西，得到欣赏与认同似的。

  这对于马自达来说，确实不容易，马自达的规模不算大，有这番优异成绩全靠对于技术的坚持。因此，马自达没有停下追求技术的脚步，反而在技术的道路上越走越远，在笔者眼中看来，马自达才是这个年代真正的“技术宅”。


  下面笔者就给大家介绍一下，马自达未来的一些技术方向：

  SKYACTIV-X 前所未有的汽油压燃技术

  毫无疑问，汽车未来是肯定要往电动化发展的，但马自达在电动化的战略布局上，并不像其它厂商那样来得那么早。马自达觉得内燃机身上还有很多潜力没有被挖掘，因为汽油的能量密度是锂电的28倍左右，如今的内燃机在压缩冲程下，有不少能量都被流失浪费掉了，想办法把内燃机的燃烧效率提上去，其实比盲目发展电动机更具实际意义。


  因此，马自达结合自己近几年在汽油SKYACTIV-G与柴油SKYACTIV-D方面所积累到的技术，开发了新一代创驰蓝天技术SKYACTIV-X，以汽油压燃技术将两者的优点结合在一起。SKYACTIV-X中的“X”，正有“Crossover（混合）”的含义，标志着SKYACTIV-G与SKYACTIV-D两者的技术混合为一体。


  SKYACTIV-X采用HCCI（Homogeneous Charge Compression Ignition，均质混合压燃技术）作为技术主体，简单来说，就是该发动机能将汽油压燃，能让其像柴油机那样工作。那么，为什么要采用这种方式去让发动机运转呢？


  众所周知，汽油机在动力输出、发热、尾气排放方面有着许多优势，而柴油机的优势在于其燃油经济性好、高扭矩以及迅速的动力响应。采用汽油作为燃料，并通过压燃的方式将其点燃，能将两者的优点融为一体，在提供极佳的环保表现同时，还满足了马自达对马力输出和动态表现的要求。


  另一方面，当下的汽油发动机想继续在燃油经济性得到突破，只能从稀薄燃烧方面入手，让发动机尽量少喷油，以稀薄的混合气体进行做功，从而起到降低油耗及排放的作用。但是，稀薄的混合气体极难被点燃，因此传统的点燃式发动机无可避免会遇到技术瓶颈，无法进一步提高燃油经济性以及排放水平。

  压燃式汽油发动机则没有这方面的问题，在SKYACTIV-X技术支持下的发动机，能够在油气混合气体中空气达到理论空燃比2倍以上的条件下实现超稀薄燃烧。以怠速情况下为例，传统点燃式汽油发动机空燃比为29.4，压燃式汽油发动机的空燃比能做到36.8。


  该技术看似简单，但其实极难实现。因为压燃式汽油发动机的做功过程，是靠压缩冲程中不断上升的压力和温度，达到某一个点让汽油发生自燃来实现。由此可见，不同浓度的混合气就会有不同的自燃点，而且压燃式汽油发动机不像传统发动机那样，能简单通过火花塞或喷油来控制点火。


  因此，压燃式汽油发动机的动力输出极不稳定，目前还无法做到全工况压燃。在低速环境下，很难实现对汽油的压燃，在高速环境下，汽油又会过度“活跃”，容易发生爆震或敲缸的现象。这么一台在低速容易“缺缸”，高速容易发生爆震的发动机，显然是不符合马自达的要求。


  如果要让压燃式汽油发动机正式商品化，那就必须让压燃变成可控的。对此，马自达特意开发了SPCCI（spark controlled compression ignition，火花控制压燃）的技术，其原理就是在发动机上追加火花塞，辅助发动机在某些压燃困难的工况下点火，以及在高转速工况时，直接以火花塞点燃代替压燃。


  简单来说，这台发动机在中、低速时会以压燃为主要工作模式，高速时为传统的点燃式。在低速某些压燃困难的工况下，会让火花塞充当“导火索”辅助点火，从而实现压燃。
 

  此外，马自达还使用了EGR（排气再循环）、机械增压、控制压缩比等方式控制气缸内的温度及压力，让压燃变为可控的，能稳定为车辆输出动力。

  另一方面，SKYACTIV-X在开发之初，就提出了该发动机必须能在低标号汽油下使用，不像某些日系厂商那样，仅针对日本国内的100号汽油开发发动机，而导致无法简单实现全球化。允许低标号汽油的使用，能让搭载SKYACTIV-X发动机的车型未来被引进到国内成为可能。


  但目前马自达仍面临着许多困难，压燃及高压喷油系统的使用，会产生大量的噪音，所以在试驾车上你能看到，发动机作了大面积的封装，发动机舱位置周围也有特殊的泡沫用于防振及隔音。


  而且三种不同的点火方式（压燃、火花塞辅助压燃、点燃）之间如何做到无缝切换，这对于马自达来说是一个极大的挑战。除了需要在发动机各部位追加传感器采集数据外，还需针对发动机标定做大量的计算与实验。

  同时，压燃的燃烧方式对发动机内部强度提出了很高的要求，因此必须加强，新发动机与原有2.0L SKYACTIV-G发动机没有一个零件是共享的，这就意味着新发动机的研发及制造成本都会有所提高。据厂家的工作人员介绍，这套压燃系统的成本高是肯定的，不过价钱方面仍然会比混动车有优势。


  对于马自达来说，SKYACTIV-X技术所带来的额外重量也是迫切需要解决的，因为与SKYACTIV-G发动机相比，其追加了EGR（排气再循环）、机械增压系统、高压油轨等部件，这些部件都会大幅度增加发动机舱的重量。马自达的对策是在底盘及车身方面寻找减重的可能，从而弥补新技术所带来的额外重量。

  2  SKYACTIV-G/D/R发展介绍

  SKYACTIV-G 持续强化 不断提高

  SKYACTIV-G面世接近6年了，这一代技术也差不多走到了尽头，但是马自达在开发新一代技术的同时，并没有忘了对旧有技术进行继续强化。


  虽然SKYACTIV-G是以自然吸气发动机为主，但针对CX-9此类车重较高，对动力有进一步需求的车型，涡轮增压还是最为简单有效提高动力的手段，对此马自达开发了SKYACTIV-G 2.5T发动机，搭载在CX-9身上，该发动机同时也会搭载在新款阿特兹上。


  此外，SKYACTIV-G在未来还会追加闭缸技术，例如在高速巡航时能关闭两个气缸以降低油耗，但又不会影响目前的驾驶体验。同时，新款发动机改进了缸内设计，获得了更强的缸内滚流，配合更高压力的多阶段燃油喷射，使得油气混合更加均匀，燃烧后的尾气更加清洁。国内一汽马自达的阿特兹及CX-4极有可能会在未来改款车型里引进该项技术。

  最近，马自达官方还放出消息称，新一代SKYACTIV-G将继续提高压缩比，让发动机的热效率进一步提高到57%，实现碳排放减少25%。新一代SKYACTIV-G是和SKYACTIV-X并行的产品，但目前马自达还没有放出任何技术细则，因此这究竟是空穴来风还是蓄势待发，还有待时间去验证。

  SKYACTIV-D 压燃技术的根基

  马自达在日本及欧洲市场推出的SKYACTIV-D柴油系列车型一直都获得不错的评价，该发动机有着柴油机有史以来最低的压缩比14:1，并且采用了双涡轮增压，实现从低速到高速顺畅的线性功率响应，以及低速状态下扭矩的大幅度提升。同时，尾气排放也做到了在不依赖后处理的前提下，达到各国的排放标准。


  去年，马自达在面向日本市场发售的新车CX-8上，搭载改良后的SKYACTIV-D 2.2T柴油发动机。该发动机采用“急速多段燃烧”技术，透过使用全新设计的传感器、喷油嘴以及活塞，使发动机得到了更为理想的燃烧状态，提高了动力性能，并降低爆震声音。


  SKYACTIV-D作为压燃技术的根基，马自达自然不愿轻易放弃这得来不易的技术成就，因此马自达将会在2019年推出第二代的SKYACTIV-D技术。据猜测，早前丰田与马自达签订合作协议，正是丰田看中了马自达在柴油发动机方面的技术研究，欲拿自家的混动技术和马自达作技术交换。

  SKYACTIV-R 情怀依旧

  熟悉马自达的朋友应该都知道，马自达是世上唯一一家将转子发动机成功推向市场的厂商，其它部分车厂虽也曾经开发并发售过搭载转子发动机的车型，但没有一款能达到马自达的高度。


  与传统往复式发动机相比，转子发动机有着结构简单、体积小、动力强等特点。但转子发动机的缺点也非常明显，糟糕的燃油经济性和排放水平，以及需要经常“开缸”维护的特点，正是转子发动机多年来没有后继机的原因。


  不过，转子发动机作为马自达品牌的精神信仰，马自达绝对不会轻易放弃该技术。在过去的几年里，官方也不时对外宣称转子发动机的研发一直在进行中，甚至还在2015年发表了名为RX-Vision的转子概念跑车，SKYACTIV-R计划也一同正式向外公布。

  只是，从前文提到的技术来看，3种技术的开发优先级都明显比转子发动机要高，而且马自达的高级管理执行官、研发部部长藤原清先生在面对媒体时也坦承，目前马自达没有多余的资金能投入到转子发动机的开发中去。


  即使未来会有全新的转子发动机面世，也先会是针对混动车型所开发的增程型转子发动机。因为转子发动机有着体积小、动力强的特点，十分适合安装至小型混动车上，而电动机的使用，也能在一定程度上弥补转子发动机燃油经济性不佳的特点。至于性能取向的转子发动机开发，估计在短期内亮相的可能性并不大。

  全文总结：马自达虽然在规模上与大型车企仍有不少差距，但在技术上的投入甚至还超过了不少大厂，而且在造车方面对开发理念近乎偏执般的坚持，更是打动了不少对个性有追求的消费者。究竟马自达的工程师们能否再一次惊艳世界，就让我们拭目以待吧。