为什么欧洲人不搞马自达的SPCCI发动机？

小编按：这又是一篇与马自达新一代创驰蓝天技术有关的内容，与 工科男马自达的一场技术公开课：接着为内燃机续命结合起来看，你除了会更加理解马自达在动力技术上的执拗，也能够看到欧洲品牌所选择的方向。

马自达在最近的2030战略发布会上着重讲了新一代创驰蓝天技术SKYACTIV-X，其核心就是SPCCI发动机。耿直的马自达技术总监人见光夫没有直接宣传新发动机的效果，而是用很大的篇幅来介绍原理和试验数据。

新SPCCI发动机让很多马自达粉、自吸发动机粉、“电动车不支持者”和日系粉十分兴奋，但更多的车友是一脸懵逼，好奇两个问题：1马自达SPCCI发动机有啥不一样？2为啥别的品牌尤其是欧洲品牌不谈热效率？

对技术感兴趣的驾仕派来给大家解释下。先说第一个问题，马自达的SPCCI发动机到底是什么。

SPCCI到是底什么

更省油、更环保（更少的碳和有害尾气）是发动机永恒的进化目标，而我们现在的内燃机太不完美。这种不完美不仅指限于成本的妥协，还包括汽油机、柴油机这些看似理所当然的内燃机形式。

我们知道，汽油的易挥发性好，但着火点高，所以汽油机要靠火花塞点燃，因此压缩比低、热效率低。柴油具有抗爆震性但挥发性差，所以柴油机要靠压燃，但压燃的柴油机属于燃料喷雾扩散燃烧，氮氧化物和碳颗粒的排放是绕不开的问题（所以出了这么多柴油作弊门事件）。因此，传统内燃机存在最低排放和最高热效率两个极限。

比较理想的内燃机是综合汽油机排放好和柴油机效率高的优点，用压燃的方法让介于汽油和柴油之间的合适燃料在汽缸内均匀的燃烧，也就是常说的HCCI（均质压燃）发动机——均质意味着可以避免混合气在汽缸局部不均匀带来的有害排放物，压燃的方式让混合气同时起火，无需火焰从着火点向外扩散的过程。

因此，不论是汽油机还是柴油机，进化的方向都是HCCI，路径就是提高压缩比和增加空燃比，翻译过来就是把混合气压缩得更厉害以产生更大的能量，喷更少的油但进更多的空气让燃烧更充分。

但实现起来真的很难。对汽油机来说，更高的空燃比（油少空气多）会令点火越来越困难（好比大风中点火），而高压缩比直接压燃更难，因为对温度控制要求极高（不是太高，是极高），温度稍微高一点就爆震，温度稍微低一点就燃烧不稳定，就像抽烟用的打火机，不是一下子火焰蹿老高烧到眉毛就是死活打不着。

所以，大多数汽油压燃发动机都停留在实验室，成本和可靠性的压力几乎没有厂商愿意把HCCI量产。这时 ，马自达对自吸发动机执着的劲头就体现出来了（其他品牌干嘛去了？后文说）。

马自达想，既然直接上HCCI容易步子大扯到蛋，那就妥协下呗，好歹也能比现有自吸汽油机提高不少，于是SPCCI发动机诞生。

SPCCI意思是“Spark controlled compression ignition”，即火花塞控制的压燃点火。

SPCCI发动机把一步就可完成的点火分为两步，第一步火花塞点燃一小部分混合气，燃烧的混合气体积膨胀后挤压未燃烧的混合气，这些未燃烧的混合气压力就变大，然后发动机把这些混合气压燃。这样一来，发动机的压缩比不用过高，设定在15-16即可（目前柴油机17以上很正常），然后通过调整火花塞的点火时机以及气门的动作来营造出HCCI可以稳定运行的温度压力环境。

SPCCI有啥具体好处？

因此，SPCCI发动机既具有HCCI功能，又兼顾了普通汽油机适用性广的特点，所以可以进行量产。根据马自达的试验数据，SPCCI发动机比现款发动机扭矩提升10%以上、最大幅度可提升30%。下图是光夫大叔在PPT中展示的发动机性能，左右两图分别为95号汽油和91号汽油下的扭矩曲线。

不难看出，SPCCI发动机（红色实线）比现款创驰蓝天发动机（中间的长虚线）整个转速区的扭矩都有大幅增加。在约4000转之后，现款发动机扭矩或由于泵气损失扭矩下降得厉害，而新SPCCI发动机扭矩一直保持高位状态，高转速区域下降幅度也很小。

蓝色直线是我标记出的大概最大功率位置（6000转附近），新老款增加明显——增幅很可能是光夫大叔说的30%——这对马自达来说意义重大。我们猜测，新老发动机功率峰值功率转速差异不会太大，那么根据功率扭矩计算公式，新发动机的最大功率也能提高30%。

现款马自达2.5升发动机的最大功率为192马力，那么新款SPCCI发动机最大功率就接近250匹，即将进入国内的中大型SUV CX-8若用该发动机，那么和2.0T的汉兰达（220马力）、福特锐界（245马力）等对手比，起码动力不再输很多（毕竟涡轮增压发动扭矩平原大，低转速的功率高），这对马自达来说意义重大。

除了动力增长外，新SPCCI发动机的主要贡献是油耗和排放的降低。下图是马自达给出的现款发动机与新SPCCI发动机的油耗脉谱图，相同颜色表示相同的燃油消耗率，显然，新的SPCCI（右图）发动机相同油耗的转速和负荷范围更广，这就给变速箱和换挡逻辑更大的空间——即同等有油耗下能优化齿比或换挡时机以改善驾驶体验，或者同样驾驶体验下比现款发动机更省油。

上面就是马自达SPCCI的原理和优势，确实很厉害，那么下一个问题来了——这么厉害的技术为什么别的厂商不用？是不是丰田通用大众宝马戴姆勒日产统统技术不行啊？显然不是。

油耗与动力的选择，欧洲品牌的取舍

这个问题，和之前争论不休的“日系热效率那么高，欧洲品牌怎么做不到？”一样，是方向和取舍问题。我们先来说说热效率这事。首先得明确，“最大热效率”像最大功率、最大扭矩一样，意义不是很大，因为它只代表那一个点的能力，就像短跑运动员起跑瞬间的爆发和最后的冲刺一样，而更有意义的是平均或者整体热效率（当然最大热效率高的发动机，平均热效率也不会太糟，只是对整车经济性水平增益没有说的那么玄乎）。

提升热效率是目标，实现的路径则多种多样，比如丰田新的Dynamic Force发动机并没有采用马自达的SPCCI技术，但是通过快速燃烧、提升压缩比、废气再循环、电子水泵等技术也让最高热效率达到了41%。

另一边，日产在英菲尼迪新QX50上发布了可变压缩比发动机，通过神奇的连杆机构改变燃烧室容积，进而改变压缩比——这种“修改”硬件的方法也是为了提升热效率。所以，SPCCI和Dynamic Force与日产VCT哪个先进？没得比，得看疗效嘛。

再说欧洲品牌（一般这类话题矛头都对准大众）。从绝对热效率上说，大众第三代EA888发动机的热效率和本田1.5T的一样都是37.2，而大众新的1.5T热效率为37.5。因为是涡轮增压发动机，所以还达不到自吸的水平，但从技术水平上来说，不存在天上地下的能力差距。

欧洲品牌对热效率并不热衷的原因有两个，第一是发动机热效率与动力的取舍，第二是企业战略层面的技术方向选择。

热效率与蛮横的动力有天生矛盾——追求热效率意味着时时刻刻的节制，就好像为了长寿要饮食清淡早睡早起每天喝枸杞养生茶；而追求动力性就像抽烟喝酒烫头泡夜店（这个比喻可能有些夸张，但总的来说的确是这样），因为爽是有代价的。举个最简单的例子，想要节油就要稀薄混合气，想要动力就要浓混合气，极端点的性能车甚至做偏时点火系统。

下图是丰田Dynamic Force发动机关于动力性和热效率的实验数据，横轴代表热效率，纵轴代表升功率。不难看出，随着热效率增加，升功率是下降的，而且下降的速率还越来越快。

▲大众的图你们可能不信，丰田的图还不信？

所以，向来在意性能的欧洲品牌更偏向动力性，而更注重经济性的日系品牌多半选择热效率。这无非是一个平衡和取舍的过程，决定了方向，自然向着各自方向努力——自然导致了日系相对擅长追求热效率，欧洲品牌相对擅长挖掘动力。

同归殊途，欧洲品牌的节油路

再说第二个原因——企业战略层面的技术方向选择。讨论任何技术，都要考虑我们的本质目的是什么。对车来说，根本目的是节油和环保。而想做到节油环保，就要开源节流。

开源的意思是：同样一份燃料，最大程度压榨出能用于推动汽车的能量，这就是追求热效率的意义，即让汽油更多的为汽车提供动力，好比一个运动员要有好的消化系统，把吃下去的营养尽可能的转化为力量。

节流的意思是：减少不必要的损耗，比如传动系统的摩擦、车身的重量、风和轮胎的阻力、车上其他功能对动力的消耗等，就好比运动员尽量穿轻快的鞋子、阻力小的泳衣，别让不必要的事件消耗力量。

对车企来说，工程师数量就那么多，一个产品的研发周期十分紧张，一项技术的资金投入永远有限，不可能每个方向、每个细节都优化到最好，所以车企最理性的决策是选择好方向，然后有取有舍的集中火力研发技术。

对欧洲车企来说，从前把追求热效率的任务交给柴油机，“柴油门”之后，大众、奔驰、宝马以及捷豹路虎等欧洲品牌普遍在电动车方面排兵布阵。而过渡时期的技术路线主要就是48V轻混系统——48V轻混系统的优势很大，成本增加不多，但是通过制动能量回收、滑行发动机停机、电子涡轮、电子水泵、电子空调压缩机等等手段来节约发动机的动力，同样大幅度降低油耗和排放。

所以，热效率的高低并不代表企业技术水平高下，以一两个细枝末节的技术来评判整车很容易盲人摸象，毕竟在节能减排这事上大家是同归殊途，水平高低还得看疗效——实测为准。

文｜Mon-mon

图｜网络