龟是如何赢得和兔子的比赛的 | 青主谈
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“龟兔赛跑中，龟为何能赢？”京免章说，“因为龟眼中一直盯着终点，而不是对手。稀薄燃烧就是终极理想的内燃机技术，我们一直追求着这个目标，终于在新一代创驰蓝天技术上实现了。”
京免章是马自达汽车株式会社车辆开发本部的主查（相当于项目总监）。日前，“马自达泛亚太技术论坛”在日本美祢赛道举行，京免章在向中国媒体介绍全新一代创驰蓝天汽油发动机“SKYACTIV-X”时，用龟兔赛跑来举例为什么马自达这家“小公司”能在全世界内燃机技术竞赛中胜出。
▲“龟兔赛跑”并不只是童话，现实中，执着、坚定的龟真的赢了灵活的兔子。
创驰蓝天技术自2010年推出之后，横扫日本国内引擎技术领域的各权威奖项，马自达创驰蓝天技术及搭载该技术的车型，在世界范围内更是拿奖拿到手软，包括2011年度（马自达2）、2012年度（CX-5）日本年度车大奖，2012 RJC年度技术奖，2016世界年度车大奖等。
最近，全新一代创驰蓝天汽油发动机“SKYACTIV-X”又赢得一项权威大奖——在“2018年爱迪生奖”中夺得“发动机改善类”金奖。“爱迪生奖”是全球知名的国际大奖，该奖项由美国市场营销协会于1987年创设，并于2008年起由独立机构主办；今年初，“SKYACTIV-X”赢得了由意大利汽车专业杂志《Quattroruote》评选的——“Quattroruote全球技术大奖”，该杂志评价“SKYACTIV-X”汽油发动机“是今年全球技术史上最值得铭记的革新性技术”。
实际上，《Quattroruote》杂志可能有点保守了，如果仅针对发动机而言，全新一代创驰蓝天汽油发动机“SKYACTIV-X”，无疑是过去十年里全球最杰出的技术成果。
▲搭载“SKYACTIV-G 1.3”汽油机的Mazda2和搭载“SKYACTIV-G 2.0”汽油机的CX-5，连续两年斩获“日本年度车大奖”，实属业界罕见。
通过独创的“火花点火控制压燃点火（SPCCI）”技术，“SKYACTIV-X”在现款“SKYACTIV-G”汽油发动机基础上取得重大突破，在全转速区域实现了最低10％、最高超过30％的扭矩提升；同时，燃油经济性实现了20%以上的改善——在低速工况下，通过超稀薄燃烧甚至提升了30％。
▲“SKYACTIV-X”全域扭矩大幅提升。
这是和现款创驰蓝天相比，大家都知道，现款创驰蓝天发动机的油耗已经相当低了，如果是和2008年的MZR发动机相比，燃效改善幅度高达35％〜45％，事实上，“SKYACTIV-X”汽油发动机已经达到了与现款“创驰蓝天柴油发动机（SKYACTIV-D）”同等或更好的燃油经济性。
▲由于实现了“稀薄压燃”，“SKYACTIV-X”汽油发动机燃油经济性已经可以和现款“创驰蓝天柴油发动机（SKYACTIV-D）”相媲美。
十几年来，行业里一直都认为内燃机在效率提升上已经基本到头了，然而，马自达比较异类，他们偏不信邪，偏认为内燃机还有很大潜力可挖。他们的办法也很简单，回到最基础的理论原点——奥托循环的理论热效率公式如下：
要提升热效率，最简单的方法，一是提升压缩比，二是增大比热比。
现款创驰蓝天汽油发动机，最重要的技术突破，就是克服了爆震缺点，实现了世界最高的汽油发动机压缩比，大幅降低了油耗；而新一代创驰蓝天汽油发动机，在此基础上，进一步提升了压缩比，同时大幅提升了比热比。
▲提升压缩比和比热比，都能实现热效率的提升。
压缩比比较简单，应该不用青主再做介绍，什么是比热比这里可能需要稍微解释一下，它是描述气体热力学性质的一个重要参数，定义为“定压比热cp与定容比热cv之比”，空气的比热比一般是1.4，气体比热比一般会随着温度上升而下降。
为提高比热比，也有两个办法：一是增大气缸内混合气体的空气比例，也就是所谓的稀薄燃烧；二就是降低燃烧温度。
稀薄燃烧能大幅提升燃效，为什么一直都没有厂家推出稀薄燃烧的发动机呢？
因为原理很简单，但是工程实现起来很难。
▲通过火花点火的方式，无法实现稀薄燃烧；压燃则可以实现两倍以上理论空燃比的超稀薄燃烧。
进入气缸的混合气体中，空气和燃料的比值叫做空燃比，一般理论空燃比是14.7：1，燃料变得稀薄以后，燃烧就会变得很困难，传统的火花塞点火，火焰无法传播。那么，像柴油发动机那样，采用压燃的方式点火不就可以解决问题吗？
困难也很多，一是汽油的燃点比柴油高很多，压燃需要更高的压力，也就需要更高的压缩比；另外，压燃点火的适用范围仅限于低转速和轻负载的运行情况，其他领域还是需要火花点火，现实中火花点火（SI）和压燃点火（CI）的无缝切换难以实现。
▲纯粹的压燃点火适用范围仅限于低转速和轻负载的工况，实际应用价值不大。
以人见光夫为首的马自达研发团队，大胆而创新地提出，“既然切换燃烧方式存在困难，那么就采用不切换的方式解决问题”，于是就有了马自达独创的燃烧方式——“火花点火控制压燃点火（SPCCI）”。
火花点火控制压燃点火（SPCCI）是一种全新的燃烧方式，简单来说，其工作原理是“火花点火引起局部燃烧，产生压缩效果，利用压缩效果控制燃烧室所需的压力和温度，从而进行压燃点火”。
▲火花点火引起的局部燃烧，产生压缩效果，相当于进一步提升了压缩比，从而实现了15-16的压缩比就能将混合气压燃。
火花点火引起的局部燃烧，相当于对燃烧室的气体进一步压缩，达到了压燃所需要的压力和温度，从而实现整个燃烧室的压燃点火。通过控制火花塞点火时机，可实现对燃烧室内压力和温度的控制。
即使在难以压燃点火的区域，也能够通过火花点火，实现燃烧的无缝衔接。SPCCI无需过高的压缩比、无需复杂的可变阀构造，也无需可变压缩比构造，就实现了空燃比高达36.8：1的超稀薄燃烧。
利用“SPCCI”这一创新技术，马自达将压燃点火的适用范围由仅限于低转速和轻负载的运行情况扩大到几乎所有运行领域，而且实现了压燃点火与火花点火的无缝衔接。
▲“SPCCI”将压燃点火的适用范围扩大到几乎全部实际运行工况。
说起来很简单，但工程实现起来困难重重，需使用新型活塞、支持压燃点火的超高压燃油喷射系统、能够吸收更多空气的高响应空气供应装置等升级设备，以及用于控制缸内压力的传感器。
感谢这个世界上还有这么一群坚定而执拗的人，马自达的“SKYACTIV-X”发动机，是一个很好的榜样，只要有坚定的信心，有长期专注的恒心，不耍小聪明，不投机取巧，就有可能率先到达众人都认为不可能达到的终点。
既然是在美祢赛道举行，当然少不了实车体验一下。
因为这是一个赛道，试车时，没有人在意油耗，大家更在意的是驾驶性能。创驰蓝天的油耗已经不需要再去质疑和印证，但是，燃油经济性那么高，驾驶性能上会不会有妥协，很多人心中其实是有这个疑虑的。
▲美祢赛道内禁止拍照，这是厂家提供的“官图”。
“SKYACTIV-X”真正的量产车还要等到明年，马自达给我们试的是搭载了“SKYACTIV-X”的试装马自达3，和现款搭载“SKYACTIV-G”的马自达3相比，无论是手动还是自动挡车型，“SKYACTIV-X”的油门响应都更快，中高速阶段的再提速性能也更好。马自达还特意在车上安装了一个显示屏，可以实时显示火花点火、稀薄压燃、超稀薄压燃三种点火方式的切换。多数时候都是第一、第二种点火方式，偶尔也有超稀薄压燃的机会。
▲纵轴表示燃油经济性，横轴表示加速性能。搭载了“SKYACTIV-X”的试装马自达3加速表现和MX-5相当，而燃油经济性比采用现款1.5升创驰蓝天柴油发动机的马自达2还要略好。
试驾中，新车不仅动力表现更加优异，车身动态表现也给人留下深刻印象，大家都知道，创驰蓝天不是单指发动机，而是包括动力总成、车身、底盘在内的一整套技术方案。
新车不仅只是发动机是新的，整个车辆构造也是新的，从车内座椅到车身、底盘、轮胎，马自达全新一代车辆构造技术“SKYACTIV-VEHICLE ARCHITECTURE”让人马一体达到了一个更高的境界。京免章说马自达追求的境界，是让驾驶者忘掉汽车的存在，这也就是所谓的人车合一了吧。
▲全新一代车辆构造技术“SKYACTIV-VEHICLE ARCHITECTURE”在很多细节上都有改进，驾驶性能大幅提升。
以前，马自达的车有一个比较明显的不足就是NVH，这次试驾体验，青主另一个印象深刻之处就是NVH得到了大幅改善。马自达不是通过大量隔音、隔振的方式来达到目标，这样可能在提升了舒适性的同时，会一定程度牺牲车辆的动态性能，马自达的办法比较特殊，他们发现噪声和振动的剧烈变化才是人感到不适的关键，所以，马自达改善NVH的重点是让噪声与振动的变化，变得更加线性。
▲由于这台发动机本身散热损失极小，整个发动机可以被置于一个“胶囊”之中，隔振和隔音效果绝佳。
换句话说，马自达的NVH改善，和操控性能提升一样，并非单纯着眼于车辆本身，而是从人的主观感受入手，仅仅研究车，是不够的，更需要研究的其实是人。这就叫以人为本。
文 | 青主
(本文仅为作者个人观点，不代表DearAuto立场。)