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马自达的崛起（上）——日车汽车的起源、转折与强盛（四）

马自达的崛起（上）——日车汽车的起源、转折与强盛（四）
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大概是发动机在路线和技术的发展上愈发趋同 ， 消费者就愈发期待马自达能搞点不一样的东西 ， 于是压燃发动机终于在翘首以盼的几年后成功量产了 。 既然量产 ， 也就说明这款发动机突破了许多技术上的瓶颈 。
整体来说 ， SkyactivX还是发动机群里的那个「异类」 。 这个「异类」用一种完全不同的 ， 并不怎么「主流」的办法实现了最强的热效率 ， 提供了最大的压缩比 ， 更好的动力表现 。
X发动机既是必然也是偶然 。 毕竟 ， 消费者希望马自达做点什么与众不同的事情 ， 而马自达也愿意做点「出格」的事儿 ， 这种出格是马自达品牌与生俱来的 。
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马自达为啥总是不一样？
20世纪70年代之后 ， 随着美国社会的变革 ， 环保署（EPA）和加州空气质量委员会（CARB）的成立 ， 全球汽车行业发生了翻天覆地的变化 。 出于环保、石油、全球变暖一系列的考虑 ， 汽车行业逐步迈进「命题作文」的趋势 。
如果说70年代之前 ， 推动消费者购买汽车的动力是排量、动力、豪华、尺寸 ， 70年代之后则变成了环保、经济、实用、可靠 。 趋势的快速变换 ， 成就了日本 ， 衰落了美国 。
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经过60年代的萌芽 ， 70年代的日本汽车逐渐成熟 ， 成为全球汽车市场不可忽视的一股力量 ， 大量出口美国 ， 一度占到美国进口汽车的八成 。 为了保证本国汽车竞争力 ， 日本政府时刻关注美国汽车标准 ， 包括碰撞、环保 ， 并以更高的标准要求自己 。
当洛杉矶上空的光化学烟雾越来越浓郁 ， 当底特律人们大口呼吸雾霾的时候 ， 美国政府意识到环境恶化已经严重影响到国民身心健康 ， 尼克松总统酝酿出了《美国空气质量法案》 ， 也为美国环保署成立奠定了基础 。
于此同时 ， 加州三面环山 ， 地势洼地 ， 空气不易流通 ， 加之加州逐渐成为淘金、商业高度发达的地区 。 为解决空气问题 ， 加州又单独成立了加州空气质量委员会CARB ， 施行比美国政府更严格的排放和经济性标准 。
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加州空气质量委员会第一次推出排放标准时 ， 虽遭到抗议 ， 但美国汽车、日本汽车还是很容易就达标了 。 这让CARB有了底气 ， 决定在1976年时制定了一个特别严格 ， 严格到所有汽车品牌都无法达到的标准 。
这个标准一经推出就遭到了美国三大巨头的反对 ， 汽车制造商们联合起来在联邦政府和CARB打起了扯皮官司 ， 争执几年之后 ， 政府决议推迟或者取消加州空气质量委员会的这项强制排放法规 。
推迟或取消的裁决很快传入日本 ， 当时被政府大力扶持的丰田、日产 ， 认为此项排放标准难以企及 ， 游说政府同样推迟或取消这个标准 。 正当两大汽车集团卖力游说政府时 ， 本田和马自达则认为这是日本企业难得一遇的机会 ， 是实现对美国汽车超越的契机 。 如果研发出满足排放标准的发动机 ， 一则可以得到了加州空气质量委员会的厚爱 ， 二则可以快速建立汽车企业技术领先的形象 。
在此之下 ， 本田和马自达投入了大量人力物力 ， 结果成为全日本唯二提前一两年就研发出了满足新标准发动机的品牌 。 本田通过对传统发动机的革新 ， 成为了世界著名的发动机专家 ， 而马自达则通过转子发动机独辟蹊径 ， 以一种完全不同的方式达到标准 。 （1974年 ， 马自达利用转子发动机提前两年满足美国1976标准） 。
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一举成名天下知 ， 在本田宗一郎和山本健一的带领下 ， 47勇士成为汽车行业一代传奇 ， 也从此奠定了马自达在日本乃至全球汽车界的地位 ， 最终成功生存下来 ， 避免了被收购吞并的命运 。 从这里开始 ， 马自达生命里就被根植不以常规方法解题的特质 。
既然如此 ， 日本政府决定继续执行美国已经不执行的标准 。 正是日本这种更严格的政策逼迫 ， 车企潜能被激发出来了 ， 日本汽车才得以建立超强的经济、可靠的竞争力 。
凡现实种种不过历史种种 ， 今天的e-SkyactivX是历史的再一次重演 ， 重现了当年转子发动机的奇迹 。 可能马自达认为 ， 既然条条大路通罗马 ， 为什么大家只走特定的道路？原本应该多样的社会 ， 显得尤其不正常 。
X发动机是高压排放下的另一种选择 ， 在涡轮化、小型化、三缸化甚至电气化的今天 ， 马自达依然坚信这个世界不会只有一种答案 ， 应该可以有更好的不妥协体验的途径 。 既然提高压缩比同样可以提高燃烧 ， 那就朝着压缩比极致的「均质燃烧」不断努力 ， 最终研发出了使用SPCCI火花点火控制压燃点火技术的汽油压燃发动机 。
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空谈误国 ， 理论不如实际
虽然马自达同样拥有2.5T涡轮增压发动机 ， 但只使用在中大型车和运动型车上 。 在主流紧凑、中级车领域 ， 拒绝采用涡轮增压 ， 原因是涡轮增压只是看起来美好 ， 实际使用起来并不见得 。
涡轮增压通过废气带动涡轮 ， 然后由涡轮再进行强制进气 。 本质是在原本的气缸里压入更多的空气 ， 喷油嘴喷出更多的汽油 ， 达到「增大气缸」的目的 。 因为压入的空气增多 ， 压缩程度增高 ， 压缩后温度也会随之增高 ， 为了避免爆震 ， 涡轮增压发动机需要降低压缩比 。
一般排量降低3成的涡轮增压发动机 ， 压缩比要降低2~3；排量降低5成的 ， 要降低5左右 。 降低了压缩比 ， 意味着涡轮负压时 ， 燃效得不到保证 。
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与此同时 ， 影响发动机热效率主要集中在机械损失和燃效不足两方面 。 涡轮增压发动机降低排量后 ， 气缸以及活塞同时都减小 ， 可以降低机械损失 。
不过 ， 燃效不足和机械损失是一个此起彼伏的过程 ， 随着工作负担的不断加重 ， 燃效不足的后果开始慢慢严重 。 到了频繁的高负载区域 ， 燃效不足带来的油耗增高效果会高于机械损失油耗降低的效果 ， 最终呈现油耗增高 。
涡轮增压发动机体现经济性优势主要集中在负载较轻的工作范围 。 这种负载较轻的范围在循环工况测试中占较大比例 ， 可以说主要就是负载较轻范围 ， 因此导致涡轮增压发动机在循环工况测试里「模式燃效」优秀 。
涡轮增压是解决了轻负载区间的油耗表现 ， 但硬性的提高这种表现 ， 会导致涡轮增压在高负载区间油耗的表现更差 。 日常行驶中 ， 消费者可不会只使用轻负载区间 ， 马自达在意的是「实际燃效」 ， 即日常消费者在日常使用中的表现 ， 循环工况中得到的油耗数值 ， 消费者在日常使用中也应该能达到 ， 所以选择一条追求压缩比的路线 ， 也就是推动马自达从G发动机到X发动机的内在驱动力 。
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涡轮增压外 ， 还有HCCI这条路
一方面是涡轮增压实现方式更加简单 ， 且能获得明显的「模式燃效」提升 ， 另一方面则是HCCI路线技术门槛更高 ， 对精力、资金有大量要求 ， 才出现了现阶段涡轮增压大行其道的局面 。 不过 ， 针对HCCI发动机的研究 ， 各大车企很早之前也有涉及 ， 皆因技术瓶颈难以解决而选择放弃 。
最早涉足HCCI技术的 ， 在超稀薄燃烧领域探寻的当属通用和奔驰 ， 在那个环保法规和全球变暖甚嚣尘上的年代 。 稀薄燃烧大概可以概括为在更多的空气内燃烧更少的油 ， 因为汽油和空气在气缸内是混合的 ， 越浓越容易点燃 ， 但是会带来燃烧不充分的问题 ， 为此不断降低喷油量而增加空气量 ， 挑战被点燃的极限 ， 达到省油的目的 。
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总体上压缩比（或者说膨胀比）越高 ， 燃油经济性越好 ， 传统的构造在压缩比上已经遇到了极限 ， 比如SKYACITV-G发动机海外最高压缩比14 ， 国内13 ， 要继续提高就需要改变发动机构造 。 于是汽油发动机开始向柴油发动机的高压缩比靠拢 ， 另一方面柴油发动机也在向汽油发动机靠拢 。
过去燃油混合气体在气缸内是通过火花塞点燃的 ， 整体上是一种被动的方式 ， 如果希望突破被动点火的极限 ， 就需要给空气增加压力 ， 让这些汽油颗粒「自燃」 。 均匀混合的燃油混合气体均匀「自燃」 ， 温度更加平均 ， 气缸内温度传播也更快 ， 不再是由火花塞附近向周围传播 ， 优势显而易见 。
最终实现了更高的热效率 ， 所谓的热效率就是汽油燃烧产生的能量能更多的为我们所用 ， 比如输出同样动力 ， 油耗更低 ， 或者相同油耗 ， 输出的动力更高 。
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2007年 ， 奔驰在其F700概念车上 ， 搭载了使用HCCI技术的DiesOtto1.8T直喷发动机 ， 输出功率达到177kW ， 最大扭矩达到400Nm 。
不久 ， 通用在土星Aura和欧宝Vectra上也搭载了刚刚研发的HCCI发动机 ， 宣传语是「Moremiles ， Lessfuel」——更多里程 ， 更低油耗 。
两款HCCI发动机在细节上有些不同 。 通用研发的HCCI发动机依然带有火花塞 ， 而奔驰的F700则是在排气过程中 ， 创造吸排气阀双向关闭的状态 ， 引燃喷射微量燃料 ， 促进燃料的分解 ， 然后通过吸气过程的主喷射 ， 使燃料充满气缸 ， 促成压缩过程中的自燃 。
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不过这款发动机在历史长河中都属于「昙花一现」 ， 很快就被HCCI发动机先天顽疾折腾的够呛 ， 而选择退却 ， 这些问题总结起来大概可以归类为：
1、燃烧时刻难以精准控制 。 通过提高气缸压力和温度使汽油自燃 ， 需要对喷射过程、气缸内温度和压力进行精确的检测 ， 以保证在压缩行程结束时才能燃烧 ， 否则太早能量浪费 ， 太迟动力迟滞 。
2、采用压燃式发动机燃效提高了很多 ， 但冷启动难度会上升 ， 同时高低转速下的扭矩和功率会受到影响 。
低负荷时 ， HCCI吸入的燃料少 ， 发热量就少 ， 气缸内温度就无法提高 ， 很容易出现一个或几个气缸无法点火的状况 。 这样一来 ， 更多的一氧化碳和碳氢化合物就会进入尾气 ， 带来排放超标的问题 。
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高负荷时 ， 燃料增加 ， 但由于燃烧流动原本就比较快 ， 因此会快速燃烧掉更多的燃料 ， 导致压力上升 ， 噪音和震动加剧 ， 且过高温度会产生氮氧化合物 。
3、超高压缩比一旦发生爆震 ， 能量会更大 ， 更容易影响平顺性和舒适性 。
4、增加了这么多东西 ， 发动机会不会变得太重 ， 反而达不到提升燃效的效果？
这四个问题是摆在前往HCCI终极目标上的拦路虎 。 马自达如果希望研发靠拢HCCI发动机终极状态的发动机 ， 不得不思考针对这几大问题的相关对策 ， 这就为SPCCI技术的诞生埋下了伏笔 。
困难越大 ， 越能彰显可贵 。
（未完待续......）
图|来源于网络
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