我想馬自達一定會對自己每一分開銷都精敲細打：一年160萬的產(chǎn)銷量在這個巨無霸橫行的世界上顯得實在微小，因而每一份收獲都來之不易。不過相比大眾、豐田、現(xiàn)代或是通用集團，馬自達又擁有出色的獨立性，一個確實存在但容易忽略的優(yōu)勢。

正因為如此，它可以充分控制自己的技術(shù)路線。比如，沒有哪一家汽車公司曾比這家來自廣島的日本公司更執(zhí)著于轉(zhuǎn)子發(fā)動機，雖然這種機型被認為缺乏開發(fā)潛力、無法落實環(huán)保指標，也從沒有成為主流，但毫無疑問馬自達是一個執(zhí)著于為問題制造解決方案的公司。再比如，正當(dāng)所有主機廠都高舉“小型化-增壓化”的技術(shù)旗幟時，馬自達提出了“正確化”的概念。在馬自達工程師的眼里，基于技術(shù)進行更新、發(fā)揮設(shè)計潛質(zhì)比一股腦地告別從前更加重要。

Skyactiv-X系列發(fā)動機便是馬自達對于“技術(shù)更新”、“設(shè)計潛質(zhì)”的進階表達。它將那個很多主機廠曾經(jīng)嘗試但悉數(shù)失敗的汽油機技術(shù)帶進了現(xiàn)實——汽油機壓燃燃燒方式。其實這個概念最早并非由馬自達提出，我們熟知的柴油機就是采用了這種燃燒方式，實現(xiàn)了比汽油機更高的熱效率。曾有幾個主機廠成功地將這種燃燒方式引入了汽油機，并制造了原型測試機，但還沒有人像馬自達一樣進入了量產(chǎn)階段。唯一一個擦邊球還是日產(chǎn)集團的VC-Turbo（VariableCompression Ratio）渦輪增壓發(fā)動機，這一量產(chǎn)機型并沒有直接采用壓燃技術(shù)，但可變壓縮比設(shè)計的確是邁向壓燃汽油機的一大步。

馬自達最終找到了自己的技術(shù)路線，且沒有如日產(chǎn)般復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)。想要讀懂Skyactiv-X的工作方式，我們首先要明確一個關(guān)于汽油機壓燃方式的概念——均質(zhì)燃燒（HCCI-Homogenous Charge Compression Ignition）。它與當(dāng)下汽油機采用的點燃式燃燒過程最大的差別為發(fā)火方式。以四沖程機型為例，HCCI發(fā)動機在壓縮沖程終了時不再通過火花塞引燃缸內(nèi)燃燒室的做功工質(zhì)，而是通過壓縮沖程產(chǎn)生的壓力和溫度使工質(zhì)自行點燃，因此HCCI發(fā)動機需要比普通機型更高的壓縮比。微觀來看，HCCI發(fā)動機的做功工質(zhì)在達到點燃臨界條件時發(fā)生了一個“整體性”的燃燒過程，即所有的工質(zhì)幾乎在同一時間發(fā)火燃燒；而普通發(fā)動機則需要火花塞在恰當(dāng)?shù)臅r刻通電打火，通過一部分工質(zhì)燃燒傳播燃燒點燃剩余部分。這樣一來，均質(zhì)燃燒過程的燃燒更加充分，進而發(fā)出更大的功率；而正因為燃燒是瞬態(tài)過程，更大的功率意味著HCCI發(fā)動機可以使用更高的空燃比，工質(zhì)中的燃料組分更少，因此更加節(jié)能。

但是，HCCI發(fā)動機對控制系統(tǒng)的要求極高，而且在低轉(zhuǎn)速、低負荷時的燃燒狀況非常不理想。為此馬自達提出將點燃式燃燒方式引入Skyactiv-X機型中，使HCCI發(fā)動機可以按照不同工況下選擇不同的燃燒方式，雖然這樣一來Skyactiv-X發(fā)動機會變得頗為復(fù)雜，至少，它需要實現(xiàn)不同模式之間的平穩(wěn)切換。

馬自達將帶有火花塞的均質(zhì)燃燒方式稱為“SPCCI”（Spark Controlled Compression Ignition，火花塞控制式均質(zhì)燃燒），即在必要時它可以完全實現(xiàn)點燃式燃燒過程，意味著它不再每時每刻都需要HCCI發(fā)動機的高壓縮比，進而避免了如同日產(chǎn)VCTurbo發(fā)動機的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，降低了成本。

那么SPCCI的工作原理是什么？在穩(wěn)定工況下，Skyactiv-X發(fā)動機的壓縮比為16：1，高于一般缸內(nèi)直噴發(fā)動機大約11：1的比值，但是這一設(shè)定并不能實現(xiàn)汽油工質(zhì)的壓燃式燃燒。另外，為了實現(xiàn)更高效的進氣過程，進氣沖程中由皮帶帶動的機械式進氣壓縮機將大量空氣以高速壓入氣缸中，與此同時缸內(nèi)的噴油嘴開啟噴油，由活塞頂形成的燃燒室形狀使缸內(nèi)氣體產(chǎn)生繞流，以實現(xiàn)燃油和空氣的充分混合，形成均質(zhì)工質(zhì)。

隨后在壓縮沖程活塞接近上止點時噴油嘴再次開啟，圍繞火花塞的周圍形成較濃的工質(zhì)。緊接著火花塞在做功沖程點火，首先被點燃的便是這部分較濃工質(zhì)，形成馬自達所說的“沖擊活塞”，實質(zhì)是能夠快速傳播的火焰前鋒面，同時提升了均質(zhì)工質(zhì)的壓力，起到了類似活塞的作用。在高壓力作用下，均質(zhì)工質(zhì)發(fā)生壓燃式燃燒。

聽起來不難吧？但很難對壓燃式燃燒過程進行控制，還要實現(xiàn)穩(wěn)定的燃燒過程，避免爆震或者敲缸（即部分極稀工質(zhì)在整體壓燃之前就進行燃燒），因此對控制系統(tǒng)提出了極高的要求。理想的狀態(tài)是均質(zhì)燃燒過程恰好于做功沖程開始，因此需要缸內(nèi)直噴系統(tǒng)有著非常準確的噴射點。

為了控制燃燒過程，馬自達在每一缸中都裝配了壓力傳感器，根據(jù)發(fā)動機的負載和轉(zhuǎn)速實時對控制點火和噴油時間進行閉環(huán)控制。在某些工況，比如高負載或者高轉(zhuǎn)速時，發(fā)動機將自動切換為傳統(tǒng)的點燃式燃燒方式，此時，噴油嘴將兩次噴油過程壓縮成為一次。正相反的另一種工況，低負載或者低轉(zhuǎn)速時，Skyactiv-X發(fā)動機就采用之前所述的均質(zhì)燃燒過程，以避免不正常燃燒的出現(xiàn)。

Skyactiv-X發(fā)動機的循環(huán)方式叫做“米勒循環(huán)”，本質(zhì)上是目前 “阿特金森”循環(huán)的機械增壓版本。阿特金森循環(huán)的實質(zhì)是在壓縮沖程開始后才關(guān)閉進氣門，通過進氣門晚關(guān)減少當(dāng)次燃燒過程的工質(zhì)量，降低壓縮比。這同樣意味著做功沖程中活塞的行程要大于壓縮沖程，實現(xiàn)了工質(zhì)做功的最大化，取得了更高的經(jīng)濟性。但不同于阿特金森循環(huán)，米勒循環(huán)強制進氣的方式提高進氣壓力，減少了低壓縮比帶來的做功損失。

再次回到燃燒過程中。均質(zhì)燃燒方式其實有一個巨大的缺陷，就是燃燒時壓力和溫度過高，外加過剩的氧氣，產(chǎn)生了大量的氮化物NOx。氮氧化物對于環(huán)境有害，因此排放標準中對于這一尾氣的成分有著非常嚴格的限制，為此HCCI發(fā)動機需要加裝類似柴油機的氮氧化物選擇還原裝置。但由于Skyactiv-X發(fā)動機采用的是SPCCI燃燒方式，大大降低了尾氣中這種成分的含量，便也意味著不再需要這種復(fù)雜的尾氣處理裝置。