马自达3 Skyactiv-X万字测评报告：两个非凡优点和一个致命缺点｜驾仕阅读

“趋势”，是一个高深的词汇，约等于预见未来。但有趋势就不乏有逆趋势者，毕竟趋势与世界一样并非非黑即白，而逆趋势者也并非一定是行业翘楚、处于主导地位，可能是单纯因为没有受到过多边界制约而可以更加灵活，或者单纯因为没有足够的资源去追逐趋势而选择了自己的方式。

比如马自达，即便是在电动车趋势非常明显的当下，它还是保持极大的镇定，虽然有一台纯电动车MX-30，也时不时地把会转子发动机+PHEV的搭配拿出来讲讲故事，但它对内燃机依然是有着非常明确的认知：

■  2030年，90%的乘用车依然采用内燃机作为动力来源；

■  按照大多数国家电网的碳排量，内燃机可以在碳排量上保持竞争优势；

■  内燃机依然具有开发潜力。

所以马自达做了什么？

●  Skyactiv-X

这肯定不是一台转子发动机，可能马自达也不会再做一台。

2012年马自达正式提出的Skyactiv技术路线，是一个包含动力系统以及车身悬架技术的一揽子计划。关于内燃机发展计划有一张技术路线图，图上有两个重要的维度，一是内燃机自身的影响因素，马自达将其分为七类：压缩比、等熵系数、燃烧时间、燃烧时刻、热损失、工质交换损失、机械摩擦损失；二是实现方法：提高压缩比、实现稀薄均质燃烧、减小燃烧时长、确定燃烧时刻、减小热损失直至实现绝热过程、减小工质交换与机械摩擦。最终的目标是通过燃烧过程的高度统一实现内燃机的完全模块化，马自达认为如果完全实现目标燃烧过程，不仅不再有汽柴油发动机之分，不同排量发动机的进排气控制系统也将实现通用。

▲Skyactiv 发动机技术路线图

但面临的问题是：

■  高压缩比和高空燃比可以带来高热效率，但二者会导致在汽油机的燃烧状况恶化。空燃比超过2以上时，点燃燃烧过程很难达到完全燃烧，完全不利于保证发动机的排放。如果改为HCCI（Homogenous Charge Compression Ignition）燃烧，现阶段的均质压燃燃烧过程不甚理想，工质燃烧速度快、缸压变化快，容易局部发火或者爆震，发动机运转不平顺、NVH性能较差；

■ 解决方案是分层燃烧，但工质的形成方式难以保证燃烧覆盖所有工况，分层燃烧也会带来局部燃烧温度过高的问题。这会导致较多的NOx排放物，进而需要额外的尾气后处理措施。

▲现代试过，通用也试过，最后都不了了之了

所以马自达Skyactiv-X的解决方案是：

■  通过火花塞控制燃烧过程，形成可控的HCCI过程，马自达将其称为SPCCI（Spark-Plug Controlled Compression Ignition）；

■ 进一步通过带有冷却系统的低压废气循环EGR、缸压传感器、高压力喷射等装置控制燃烧温度。

SPCCI是一个平衡各方需求、扬长避短的一个方案。

SPCCI燃烧过程有四个重要参数：工质温度、EGR率、工质分布情况以及点火时间。按照不同参量的相互组合，SPCCI实现了基本可以覆盖大部分工况区域。根据马自达发表的论文，按照负载不同，SPCCI有三种不同的控制方式。

以中间负载（Air/Fuel Lean SPCCI）为例来看SPCCI燃烧过程。进气时气流通过进气道的翻板产生滚流，以形成更加均质的工质。缸内喷油嘴会在进气过程中首先喷入汽油，形成较为均质的工质，随后在压缩行程终点附近短暂喷入少量汽油，在火花塞附近形成较浓工质用于火花塞发火点燃。火花塞点燃的较浓工质产生额外的缸压与温度，进而引起其余工质达到压燃燃烧条件，进行燃烧。

▲HCCI与SPCCI两种燃烧过程的特性对比

SPCCI并不完全依靠点燃燃烧的火焰前锋面进行传播，却也不是完全的HCCI均质压燃燃烧过程，而是二者的混合体，由此SPCCI燃烧过程具有：

■  稳定的燃烧过程；

■  较低的燃烧温度，对于NOx排放物较好的控制而无需尾气后处理装置；

■  HCCI燃烧过程的高热效率。

但是，SPCCI需要一些比较独特的硬件配置，比如：

■  缸压传感器（上图红圈内）。马自达认为，通过进排气门正时以及节气门控制点火时间无法满足对于SPCCI燃烧过程的精确控制。但马自达没有说明如何用缸压传感器通过先验算法对于下一个工况进行判断和控制。

■  最大压力700bar、10孔高压喷射系统（上图，目前大多数缸内直喷汽油机的最大喷射压力为250bar、6孔），由马涅利Magneti Marelli提供。高压喷射系统的作用是：1、形成均质工质；2、实现短暂的二次短喷射；3、适用于高压缩比、高缸压环境；4、高速喷束对工质进行冷却。

■  带有冷却装置的低压EGR，用于调整工质温度、控制NOx排放物。

■  进气道罗伊茨式双叶片机械增压器。最大增压压力只有0.7bar，并非用于提升功率，而是为了实现高空燃比。机械增压器通过一个电磁离合器控制通断，进气道上有旁通阀控制气流走向。

■  电动进排气气门正时系统，用于提高低负载、低转速下发动机的充气效率。

世界第一台量产的压燃式汽油机比再造一台转子发动机合理多了，至少对于未来更有意义，这也许解释了为什么要用一个代表未知的字母X来命名。

●  Skyactiv-X的实际体验

形式不重要，重点看疗效，Skyactiv-X有诸多优点，但也有明显缺陷。

先说优点。

■  出色的NVH性能

可能你不会想到，高压缩比、高缸压、高喷射压力、带有机械增压器的Skyactiv-X发动机最为出色的特征是NVH性能，甚至比高一级的车型表现还要好一些。

个人认为出色的NVH性能来自于几个原因：

◆  24V mHEV装置

Skyactiv-X发动机搭载了24V mHEV皮带起动机，峰值功率4.8千瓦，东芝的外挂式锂电池布置在副驾驶员区域车身下方。采用24V而不是更高电压系统背后可能的原因是除了ISG外没有需求，因此整个电网的功率需求有限，不需要太高电压提供容量，类似还有奥迪采用的12V mHEV系统。

ISG理论上有Boost功能，实际体验认为几乎可以忽略不计，因此ISG主要的目的是提升启停系统的性能和工作范围，实现动力回收。实际来看，启停系统可实现的速度范围广且逻辑清楚，但马自达并没有实现高速滑行和熄火功能，手自动变速器车型都一样，对于这一功能的设定依然比较保守。由于功率限制，动力回收带来的制动力基本可以忽略，0.216kWh的电池也没有太多能量空间。

空挡缓慢降低车速，启停系统会在时速低于大约18公里/小时时介入。此时发动机运转的阻力已经较低，ISG提供了发动机熄火后的部分反拖制动力，因此不会出现制动力降低或者加速度的突然变化。如果以较大加速度减速，发动机会在车辆完全静止后才熄火。

驾驶员可影响的退出方式有四种：功能按键、油门开度、挡位位置（而非离合器位置）以及方向盘转角。具体方式是：1、启停系统介入后，不论车辆是否静止，踩下离合器并不会启动发动机，需要踩下离合器+挂入任一挡位。从操作流程来看，挡位位置要晚于离合器位置变化，发动机需要在启动后迅速到达起步转速，起动机要有足够的功率。2、车辆静止前转动方向盘，启停系统会立即启动发动机；车辆静止后方向机的助力消失，转动方向盘不会启动发动机。3、不论在何种状态，操作油门踏板同样会启动车辆。

方向盘转角的逻辑设定恐怕不太适应国内的使用场景。

对于NVH性能而言，24V mHEV系统的作用是：更快的启动速度、发动机快速达到怠速甚至挡位结合转速、起动机本身几乎毫无噪音、并且可以避免发动机进入怠速、低转速高负载等NVH不利区间。

◆  车身结构

▲Next Generation指的是新一代马自达3

从车身的整体结构来看，马自达3更像是上一代车型的继续演化，马自达更改了部分应力集中区域的结构，通过修改尺寸或者加入额外结构减少应力，在车身地板与横梁、车顶与B柱等交接点增加结构支撑件与缓冲胶，两项措施均可以降低结构形变、增加刚度、提高NVH性能。

◆  Engine Capsule

打开机盖，机舱内有复杂且完整的“包裹”。包裹内壁有毛毡，顶层有橡胶密封条，各种管路也有自己的包裹层，甚至在出入包裹连接区域有额外的胶套，从而将发动机完全隔绝在内。虽然更多是为了能耗，但对于NVH性能也有一定的帮助。

发动机机体例如油泵、机械增压器附近也有大量隔音材料。

■  出色的油耗

马自达3 Skyactiv-X的另外一个优势是能耗。从BSFC图上来看，Skyactiv-X的低油耗区域面积着实比Skyactiv-G大了不少，尤其是在低负载、低转速区域。言外之意，Skyactiv-X发动机容易在城市工况中取得不错的油耗。但是受制于手动变速器较小的传动范围，看似宽大的低油耗区域并没有在高速工况中体现优势，考虑到自动变速器的速比范围比手动变速器更大一些，搭载自动变速器的Skyactiv-X动力系统油耗可能会更好一些。

▲Skyactive-G/X对比

600公里包含各种工况、以不限速高速公路为主的实测平均油耗仅为6.1升/100公里，甚至好过以油耗为卖点的丰田卡罗拉Touring Sport 2.0 Hybrid。各种工况油耗如下：

低油耗来自下面几点：

◆  全工况SPCCI燃烧

前面提到过，SPCCI目的之一是将压燃过程尽量覆盖到全工况，而从上一章的三种燃烧过程图上也能看到除外特性区域发动机几乎处于SPCCI工况。这一点在测试中得到了证实，车机能耗页面中有一个SPCCI燃烧过程的状态显示，如果采纳车载信号的可信度，发动机甚至在极速测试和高负载上坡时也依然处于SPCCI工况中。

◆  热管理

▲注意包裹连接处的密封结构

Engine Capsule实现了某种程度上的被动热交换，比如冷启动后发动机快速升温、避免为催化装置加热而提高喷油量；还可以通过选择包裹内较热的空气以及进气端冷空气的配比影响进气温度，选择有利于燃烧工况的进气温度。此外，冷却系统散热器带有主动散热格栅，使得发动机得以形成一个完全隔绝的整体，最大程度上利用发动机产生的热量。

发动机冷却系采用变排量水泵，按照冷却液温度控制多通路开关阀门，比如可以按照当前冷却液的温度以及各部件的热负荷分别控制发动机缸盖/缸体冷却循环、散热器循环以及空调热交换循环通路的冷却液分配。

◆  变排量油泵

按照负载调节油泵工况，减小润滑系对发动机产生的摩擦损耗。

不幸的是，省油又静音的Skyactiv-X发动机有一个致命缺点——

■  动力差

不是差，而是非常差。

▲ISG显示支持动力，但无实际效果

马自达3搭配的Skyactiv-X发动机标称最大功率为180马力（132千瓦），数据可观；最大扭矩为224牛米，相比增压机是弱项，整个动力特性偏向于米勒循环自然进气发动机，比如丰田M20A-FKS。但后者常与混合动力系统接驳，发动机的动力劣势可以得到补偿。虽然马自达3 Skyactiv-X也通过Hybrid铭牌进行宣传，但24V mHEV ISG系统甚至在起步阶段都不能提供防止熄火的扭矩支持，从任何一种期望出发开马自达3 Skyactiv-X，它的动力都只会让你感到失望。

▲MX-5车主选择……不换挡

MX-5上的那台Skyactiv-G发动机不也只有184马力、204牛米吗？但是MX-5有几个不同之处：1、比马自达3轻了300公斤；2、在MX-5上你几乎是抱着一台发动机在开车，而马自达3的NVH性能非常出色；3、MX-5和马自达3变速器的手感以及速比设定完全不同。

好在与MX-5相同的落地式油门踏板贡献20马力。

▲极速尚可，需要耐心等待

马自达3 Skyactiv-X MT 0-100公里/小时加速的标称数据为8.2秒，实测大约为9秒，只是扭矩导致区间加速性能较差，以至于需要不停地降挡，但降挡后又发现并没有什么动力变化，用尽转速之后又愤愤升挡，令人非常沮丧。MX-5上每一次挡位操作都是一种直观的冲击，四挡2000转/分钟与三挡2600转/分钟完全是不同概念，而在马自达3上一切都毫无差异，除了换挡提示和更高的油耗。

▲AMS测试数据

没有任何理由选择搭载手动变速器的马自达3 Skyactiv-X。况且离合器液压助力缸的行程与踏板的位移行程并不统一，以至于离合器动作迟滞于离合器踏板的操作，接合后发动机会出现莫名闯动，而分离后短暂时间内发动机还在继续喷油，导致转速上扬。

▲体验出色的手动变速器无法弥补动力缺失

●  Skyactiv-X意向如何？

那么除了技术路线上的里程碑外，Skyactiv-X到底有什么意义？

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文｜Allen

图｜网络