F1赛车引擎是最强？压缩比却不如马自达压燃引擎

　　【太平洋汽车网 技术频道】马自达对内燃机有一份特殊的执着，在各路厂商都主打涡轮增压发动机的大环境下，马自达还是坚持沿用自然吸气发动机；其它车企在新能源市场开始发力，马自达还是将主要的精力投放在内燃机的研发上。这次马自达在内燃机技术有进一步的突破，全新研发的e-SKYACTIV X创驰蓝天汽油压燃发动机拥有比F1赛车更高的15：1的超高压缩比、首创SPCCI燃烧技术和24V轻度混合技术，并且将会搭载在马自达3 昂克赛拉（询底价|查参配）和马自达CX-30身上。

　　压燃技术相信读过汽车工程学的朋友都知道，燃油混合气的燃烧不需要靠火花塞来点火，而是靠气缸活塞运动将其压缩至燃烧，而以前压燃技术主要出现在柴油发动机上，直到马自达将这项技术搬到燃油发动机上。

　　不过好好一个汽油发动机，为什么要加入柴油机的技术？因为压燃能实现较高的压缩比和比热比，还能完全快速地燃烧稀薄混合气，实现多点大面积同时压缩着火，由于没有传统火花塞点燃的火焰传播过程，所以压缩点火可以在极短的时间内完成燃烧放热，以此提高发动机效率。

（汽油机点燃方式）

（柴油机点燃方式）

　　上面那段话提到了一个名词叫稀薄燃烧，那为什么要稀薄燃烧呢？少量燃料的混合气体燃烧的目的是为了省油并改善尾气排放。 所谓稀薄燃烧，就是在更少燃料状态下实现相同扭力输出的更省油的燃烧方法。

　　稀薄燃烧的空燃比要比理论空燃比14.7：1要大很多，也就是说混合气中含有的空气量更多，这可以让发动机的燃烧温度降低，有效减少氮氧化合物的生成。同时采用稀薄燃烧还可以减少冷却损失和泵气损失，提高燃烧效率。

　　HCCI除了能实现较高的压缩比和比热比，还能完全和快速地燃烧稀薄混合气，实现多点大面积同时压缩着火，没有传统火花塞点燃的火焰传播过程，所以压缩点火可以在极短的时间内完成燃烧放热，以提高发动机效率。而火花塞点火式发动机有火焰传播的明显时间延迟。

　　这么看的话HCCI是一种理想的燃烧模式，但是HCCI（预混合压燃点火：均质压燃）燃烧方式，没有通常的汽油发动机火花塞点火的时间控制因素，所以点火时间难以预测，这是阻止其实用化的最大障碍。从下图可以看到，HCCI燃烧的转速和负载区间较窄，只在中等低转速下HCCI工作效果最佳。在上图蓝色范围之外，燃烧不稳定且难以控制。由此我们可以知道：在HCCI可工作范围以外的转速和负荷下需要采用火花塞点火，以保证发动机正常工作。

　　因为传统的火花塞点火和HCCI点火对缸内温度、空燃比、EGR的要求均不一样，需要发动机在不同工况下、来回切换点火模式非常困难。因此无缝衔接这两种点火方式成为马自达工程师要克服的关键点。

　　针对传统火花塞点火与HCCI点火之间对温度、空燃比、EGR等的要求互相矛盾所产生的两者之间切换点火的问题，马自达就想到从人为手段去为压燃创造条件，也就是通过火花塞辅助点火来提高气缸内的压力和温度。实际上为了让火花塞点火和HCCI点火之间能更好地过渡，马自达引入了火花塞辅助点燃的模式，利用火花塞点火辅助可以提高HCCI的点火能力，更好地控制混合气着火时刻，同时也让气缸内着火有很好的稳定性。这个利用火花塞点火辅助的压燃方式被马自达命名为SPCCI。通俗点说就是在汽油发动机上使用柴油机才有的“压燃点火”的方式，并且将“稀薄燃烧”的技术带入量产。

　　SPCCI是在控制稀薄燃烧最佳进气量的同时，将气体吸入气缸，以世界最高的700气压的喷射压向被压缩后的高压环境的气缸内进行燃料雾状喷射，然后进一步压缩相较于现有汽油发动机燃料更加稀薄的混合气体，使用火花塞跳火，形成膨胀火球。接下来膨胀火球会成为“空气活塞”，进一步压缩缸内混合气体，在缸内形成稀薄混合气体的急速“多点型均质燃烧”，最后通过压燃点火解决了稀薄燃烧火焰扩散不良的问题。

（马自达SPCCI火花控制压燃点火技术）

　　虽然SPCCI有火花塞参与工作，但是它的作用仅仅作为为压燃创造条件的辅助手段。SKYACTIV-X发动机最终在SPCCI点火模式下，大部分的混合气还是通过多点大面积点燃，同时还保持了整体放热速率较高的水平。