8月份,馬自達狠狠地秀了一波存在感。8月4日,全球最大的汽車公司之一豐田汽車公司居然宣布要跟馬自達聯姻,雙方將交叉持股,並且要在技術和產品上形成深度合作與互補。2016年,豐田汽車公司銷量全球第二,馬自達位居第十四名,豐田為什麼這麼看得起馬自達?面對質疑,馬自達似乎坐不住了,8月8日,馬自達宣布將於2019年推出第二代 「創馳藍天(SKYACTIV-X)」發動機,技術突破近似逆天的存在。今天,疆哥就與大家聊一聊馬自達最近推出的第二代「創馳藍天」。


「自吸之王」這個自吸發動機界的最高稱號,現在基本就在兩家日本車廠之間交替。一個是號稱「買發動機送車」的本田技研,另一個就是今天的主角馬自達。

但在節能減排的大環境下,自吸之王似乎也在向渦輪增壓發動機靠攏,本田思域就裝上了渦輪增壓發動機。自然吸氣發動機逐漸被渦輪增壓發動機取代,而渦輪增壓發動機能夠更容易地實現小排量,高參數的效果,甚至成為不少人眼中先進技術的代名詞。而這次,馬自達帶來的第二代「創馳藍天」發動機,就是向渦輪增壓發動機們宣戰:自吸發動機遠不止於此。

馬自達第二代「創馳藍天」發動機,首先在參數上就已經為自然吸氣發動機找回了面子:媲美混合動力的3.3L百公里油耗表現,壓縮比18:1,熱效率達到歷史新高的50%;其次,難度高的HCCI均質壓燃燃燒技術屬於首次應用,似乎要帶起一波自然吸氣發動機逆天的節奏。


那麼第二代「創馳藍天」有沒有這麼牛?按照馬自達方面的說法,第二代「創馳藍天」發動機將會比第一代「創馳藍天」發動機在油耗上降低30%。據說,1.5L的第二代「創馳藍天」發動機實現了1L油行駛30公里的好成績,換算過來,就是每百公里油耗僅需3.3L。這是什麼概念呢?疆哥找到幾款排量相近的混合動力車進行油耗數據對比,數據表明馬自達1.5L第二代「創馳藍天」的油耗表現與混合動力油耗表現已經非常接近了。馬自達僅僅是一個純油的發動機就跑出了百公里3.3的油耗,假如馬自達研發了第二代「創馳藍天」為主體的混合動力系統,疆哥已經開始憧憬半年加一次油的日子了。


第二代「創馳藍天」發動機在油耗表現方面的確讓我們足夠驚喜。燃油經濟性固然是消費者最關心的命題之一,但是如果實現了低油耗卻沒有了足夠的動力表現,「魚和熊掌不可兼得」似乎並不是消費者樂意看到的。

「自吸之王」馬自達想要挑戰渦輪增壓發動機,自然會讓「魚和熊掌兼得」。目前馬自達應用的第一代「創馳藍天」,在自然吸氣發動機裡面依舊算得上是主流,當然對比渦輪增壓發動機,動力還是相對較肉,不過自吸的輸出平順,響應迅速並不是渦輪發動機能比的。

而第二代「創馳藍天」將在動力上有一個較大的提升。新一代的2.0L發動機最大功率達到了170匹馬力,將能夠在參數上超越大眾1.4T的EA211,也非常接近1.8T的EA888。而第二代的2.5L發動機功率最大功率達到了210馬力,最大扭矩上也有不同程度的提升,假如現款馬自達中級車全面換裝第二代「創馳藍天」,將更加有底氣與大眾、別克等的渦輪增壓中級車較量。


看完直觀的數字,疆哥再來跟大家談談這些數字背後第二代「創馳藍天」最為驚艷的技術 ——HCCI(均質壓燃燃燒技術)。在談HCCI之前,疆哥先跟大家講個故事。相信談到馬自達的發動機,除了現在的「創馳藍天」,不少人還能想到馬自達的轉子發動機。

20世紀初期,德國人菲力斯•汪克爾發明了體積小,加速性能好,結構簡單的轉子發動機,但是因為高耗損、工藝材料要求極高等技術難題並沒有將其成功應用。來自日本的馬自達卻迎難而上,克服重重困難,將轉子發動機成功應用在汽車上(比如馬自達RX-8)。儘管節能環保壓力越來越大,高油耗的轉子發動機被暫時停產,馬自達依舊執著於轉子發動機的研發。所以馬自達的工程師,就是一群執著的技術狂,什麼難突破就要做什麼。而HCCI與當年的轉子發動機相比,技術難度有過之而無不及。


HCCI,英文是Homogeneous Charge Compression Ignition,直譯過來是均值混合氣壓燃技術,技術核心是均值混合氣和壓燃,也就是讓氣缸內的混合氣體在高壓下自燃,這樣就可以讓活塞在汽缸內獲得更多的行程,從而帶來更高的壓縮比。

HCCI下,汽油、空氣和廢氣的混合氣在燃燒室內均勻分布,在恰當時刻發生自燃,物質和熱量均勻分布,自燃的時候,就不需要傳統汽油機的火花塞點燃的過程了,這方式就有點像柴油機的方式。HCCI發動機在具有柴油機高壓縮比和壓縮點火特徵的同時,依舊有汽油機火花塞點火的技術特徵。因為HCCI只能在中高轉速下工作,在低轉速下還是需要傳統的火花塞輔助點火。


不過相比普通汽油發動機,HCCI發動機混合更充分燃燒,不單純依靠火焰傳播,同時,空氣和廢氣降低了燃燒溫度,傳熱損失更少,這就使得第二代「創馳藍天」發動機能夠實現最高50%的熱效率。

50%的熱效率是什麼概念?初高中的物理知識告訴我們,燃油發動機屬於熱機,把熱能轉化為機械能,但是熱能卻往往沒有全部轉化為我們需要的機械能,而熱效率就是燃油裡面能有多大比例的熱能轉化為機械能。所以,熱效率越高,技術越先進。一直以來,各大企業的汽車工程師都在不斷追求更高的熱效率,只是,熱效率的提升的速度遠遠落後於房價上漲的速度。特別是在新世紀以後,日系企業基本成為了提高發動機熱效率的主力,在一點一點地刷新著自然吸氣發動機和渦輪增壓發動機的熱效率的記錄。


而這次,馬自達成功研發的HCCI發動機是大幅度地刷新了這個記錄。在這之前,世界上最先進的還是數豐田發動機,它的熱效率達到41%。但是馬自達發動機在使用了HCCI技術後,整體熱效率能提升約30%,特別是在常見的2000轉的時候,熱效率就可以達到48%,動力更猛,油耗更低。


不過,儘管第二代「創馳藍天」發動機有著50%的最高熱效率,18:1的驚人壓縮比,但是待其量產還需要一兩年的時間。在這期間,技術上的成熟性仍有待檢驗,畢竟HCCI早在90年代就已經提出了,像通用、奔馳這樣的大企業也曾經花了不少精力去研發,最後也放棄了。

因為HCCI發動機容易產生爆震,轉速區間局限(中高轉速適用)並且需要很高的電氣化配合程度。還好,執著的馬自達把這項技術給進一步成熟化了。然而,對於中國消費者而言,哪怕馬自達帶來了這樣一個先進的發動機,有著18:1的超高壓縮比,它卻不一定能發揮出來。


第一代「創馳藍天」發動機已經能夠實現14:1的高壓縮比,要知道多數車都是10:1,10.2:1的壓縮比,而國產後的一代「創馳藍天」為了適應中國國情,壓縮比調至13:1,不過,更加實際的情況是,國產後的「創馳藍天」也並沒有在全工況下都保持13:1的壓縮比,因為國內油品質量連13:1都不一定能應付得過來,為了解決這個問題,馬自達「創馳藍天」發動機採用了米勒循環與奧托循環雙模切換的方式,只有發動機進入高負載工況的時候,發動機才會切換為壓縮比達到13:1的奧托循環,而當發動機處於部分負載工況時,發動機只會運轉在米勒循環模式。所以,在13:1壓縮比尚且不能完全滿足的情況下,這個18:1的先進發動機,還需要經過多少優化才能適應中國國情。


執著的馬自達工程師們把發動機熱效率提高到了50%,這本身已經是汽車發展歷史上里程碑式的事件了,這也難怪豐田這麼樂意與馬自達聯姻,豐田的混合動力系統搭載上馬自達高效率的發動機,相信也將會再次刷新我們對混合動力車的油耗和動力的人事,發動機效率的不斷提升,也將有利於人類社會的高效綠色發展。向執著的工程師們致敬!

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