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时间: 2024-04-15 20:19:12 | 作者: leyu娱乐登陆
如今汽车行业的主流是发展电动车，除了政策原因之外，内燃机本身的技术发展也已经到了一个瓶颈阶段。与其投入大精力发展“夕阳产业”，不如投身符合时代潮流，迎合社会需求，并且受益更高见效更快的电动车。但总有一些人比较“轴”，比如马自达。
在这个连双田都已经涡轮化的市场上，马自达是少数坚持在自然吸气领域持续耕耘的车企。创驰蓝天技术的高压缩比黑科技让马自达的自吸发动机在面对涡轮增压时仍有一席之地。
马自达最近放出消息，在新一代的马自达3，不是2018年的小改款，而是2019年的换代产品上，将会搭载第二代创驰蓝天技术HCCI（Homogeneous Charge Compression Ignition均质充量压燃）发动机，在规划中，到2020年，该发动机的热效率将达到惊人的50%。如何惊人，为什么惊人？以下就HCCI发动机做一下简单的探讨。
A：热效率反应了发动机把燃料的化学能转化为输出的机械功的能力，同样数量的燃料，热效率高发动机可以让车辆跑的越远，换句话说，就是油耗低。比如马自达宣称，采用了新一代HCCI发动机的车型能够节油30%，在不使用混合动力的情况下将综合油耗控制到3.3升/百公里。
A：很厉害，当今市场上，汽油机的热效率基本在30%-35%左右，而且已经保持很久没有大的突破了。而在此之前，如今世界上最为高效的汽油机是丰田Dynamic Force Engine 2.5升缸内直喷汽油机，热效率达到了41%——这一成绩与马自达有莫大的关系。而国内最为高效的汽油发动机奇瑞在前不久推出的E4T15B型1.5T发动机。基本上，热效率提高1%-1.5%就可以认为是新一代的发动机了。
A：HCCI均质混合气压燃技术的重点是压燃，我们大家都知道，因为汽油和柴油之间的不同特性（汽油易挥发、柴油粘性大），所以汽油机一般都会采用火花塞点燃，而柴油则采用压燃两种不同的点火方式。而如今的车用柴油机基本能保证热效率在40%左右，而船用的低速柴油机还可以达到55%的水平。这就是压燃带来的效果。
A：先来说点燃，不论是缸内直喷还是进气歧管喷射，汽油想要在气缸内燃烧就一定要通过火花塞点燃，也就是说，一开始火焰只会在火花塞附近生成，然后慢慢扩散，点燃整个燃烧室内的混合气，虽然快，但这也是有一个过程的。而柴油机压燃则不存在火花塞，通过高温度高压力让整个燃烧室内的混合气全部一下子燃烧起来，自然爆发力就要比点燃强很多。这也是怎么回事同排量柴油机的扭矩一般都比汽油机大很多的原因之一。
A：这还是因为两种油的特性不同，柴油粘度高，挥发性差，很难通过火花塞点火的方式引燃，就算通过火花塞点火，火焰的扩散速度也不够高，在短短的做功冲程内，不能够燃烧室内的混合气完全燃烧。所以通过高温度高压力状态下的压燃，多点开花，柴油才能充分燃烧。
而汽油则不稳定多了，一不小心就着了，所以必须严控汽缸内的温度压力，保证其在做功行程前不被引燃。而且汽油挥发快，燃烧的扩散也快，采用也能够让整个燃烧室内的混合气完成燃烧。因此，汽油机适合采用火花塞点火。
想想柴油机是不是比汽油机工作更加粗暴？主要是因为两种发动机不同点火方式导致的
A：就是燃油与空气充分混合之后均匀的混合气，一般进气歧管喷射发动机进入燃烧室的就是均质混合气。与之相对的概念是FSI分层燃烧技术，这种技术只出现于有缸内直喷发动机上，以奥迪为代表。由于喷油时间晚，燃烧室内的燃油和空气来不及混合，通过合理设计，让着火时刻，火花塞周围分布适合着火的浓混合气，在燃烧室别的部分则是较稀的混合气，以此来实现整体的稀薄燃烧。提高燃油的利用率，也就是发动机的热效率。同时，让燃油充分燃烧也能够降低排放。
通用HCCI发动机示意图：点燃（左），火焰从火花塞开始扩散；压燃（右），着火点分布在整个燃烧室
对于压燃而言，由于是多点点火，采用混合均匀的均质混合气能够让所有燃烧反应同步进行，天生适合稀薄燃烧，燃烧温度低，无需采用复杂的FSI技术。这样也可避开出现有些地方燃烧不充分，而有些地方则过快燃烧的情况。普通发动机的FSI分层燃烧和HCCI的均质燃烧两种技术都是为了提高热效率降低排放服务，只是适用的情况不同。
A：你以为普通汽油机就没有压燃吗？Nave，其实如果正常的汽油机发生了压燃，那不叫压燃，而是被叫做爆震爆震发生于发动机的压缩行程，如果汽缸内压力温度较高，就会导致混合气被提前压燃，会产生于活塞运动方向相反的力，不仅导致发动机输出降低，还会损坏活塞连杆和汽缸。爆震很难被人为控制，所以也是为什么汽油机的压缩比不能够做的太大的主因之一。因此，在通常的观念里边，汽油的压燃是要尽力避免的。8
技术一直以来都以高压缩比汽油机著称，这也为他们能够克服压燃的技术阻碍，推出实用性的HCCI发动机提供了基础。HCCI发动机就是一种能够完全控制爆震，让汽油在合适的时候被压燃的技术。
A：肯定有，奔驰丰田通用等厂家都有类似的产品概念，但由于HCCI的技术难点：1.汽油压燃时机的精确控制，防止爆震；2.HCCI为了避免爆震采用的稀薄燃烧不能够很好的满足大负荷要求，简而言之就是最大输出不够高；3.运行工况狭窄，除了高负荷工况之外，小负荷工况HCCI也不能很好的适应，因为小负荷工况使用的混合气浓度过稀，发动机容易“失火”，冷启动也同样困难；4.排放，虽然HCCI发动机缸内温度低，不易生成NOx，但燃烧效率低，易生成HC排放；5.由于HCCI同时进行压燃和放热，因此汽缸和活塞瞬间压力大，对发动机强度提出了更高的要求。因此，直到现在，仍没有HCCI发动机可以在一定程度上完成量产化。
奔驰在2007年推出的F700概念车上便应用了一款名叫Diesotto的1.8升四缸发动机，上限功率238马力，最大扭矩400牛米，百公里油耗5.3升。Diesotto的名称顾名思义，Diesel和Otto，代表这台发动机是汽油机和柴油机的综合体。
通用2007年同样推出过采用HCCI技术的发动机，通过2.2L Ecotech发动机改装而来，搭载在土星Aura和欧宝Vectra上，通用奔驰的这两款HCCI发动机的共同特征是在可以在一定程度上完成压燃的同时还保留了火花塞，一样能用点燃的方式运作。因此，拓展了HCCI发动机的工作范围，但同样带来了结构较为复杂的弊病。此外，HCCI发动机还带来了高噪音，高振动这些柴油机才有的缺点，因此，最终这些发动机都没有大规模量产。
而这次马自达好像给出了一个准信，或许在2019年我们真的能看到HCCI发动机上路，不过这也说不准，毕竟早就说要复活的转子发动机至今还没有消息呢。HCCI这事放个大卫星然后跳票也不是没有可能的，毕竟技术难度确实放在那边，这是由汽油本身特性决定的。不过就算HCCI没有成功，新一代的热效率再上一个台阶应该问题不大。
愈发明白为什么中国对纯电动汽车的扶持力度更大了。发动机这块的技术差距真的不是一天两天能够追赶得上的。没有混合动力，油耗水平却能达到当下混合动力车型相当的水平甚至更低。那么如果这种发动机再配上混合动力呢？要知道马自达丰田新能源方面可是有合作的。