隨著排放法規(guī)的日益嚴苛，為了避免交出巨額罰款，汽車制造商們都在爭先恐后地推出混合動力車、電動車，而對于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車來說，也越來越傾向于小排量、渦輪增壓等發(fā)展方向了。在這樣的大環(huán)境下，自然吸氣發(fā)動機的身影已經(jīng)越來越少。如果說有誰還是自然吸氣的忠實擁躉的話，那么以轉(zhuǎn)子發(fā)動機起家的馬自達絕對算得上一個。

　　2010年，馬自達提出了創(chuàng)馳藍天技術(Skyactiv Technology)。這項技術以自然吸氣發(fā)動機為主體，主攻方向為提高燃油效率，輔以對變速箱、底盤和車身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，降低傳動過程中的能量損耗。

　　一個中心：自然吸氣

　　對于自然吸氣發(fā)動機而言，如果想降低碳排放，提高燃油效率，只有兩個路子，一是提高發(fā)動機本身的燃燒效率，能夠在等量的燃油上壓榨出更多的動能輸出；另外一個就是降低各種不必要的能量消耗，比如對傳動系統(tǒng)進行優(yōu)化，提高實際的能量轉(zhuǎn)換率，或者是車身結(jié)構(gòu)的輕量化等。

　　馬自達的創(chuàng)馳藍天技術就是從這兩個角度出發(fā)，于發(fā)動機上提高燃燒效率，再在發(fā)動機————變速箱————底盤這個傳動系上降低能量在傳遞過程中的消耗，其他的還有諸如車身的輕量化設計等。最終的結(jié)果也是相當驚人，比如去年國產(chǎn)化的CX-5兩驅(qū)版本和國內(nèi)第一款使用創(chuàng)馳藍天技術的2.0升自動擋ATENZA，都達到了百公里綜合油耗6.6升，遠遠超過了同級別的車。

　　一代創(chuàng)馳藍天技術

　　在《”動力新王牌”系列之七：馬自達創(chuàng)馳藍天技術》一文中，車云菌詳細介紹了創(chuàng)馳藍天發(fā)動機在不使用渦輪增壓的情況下達到如此高效的秘密。高達14的壓縮比，不走尋常路的4-2-1的排氣系統(tǒng)，雖然在性能上有所犧牲，但是配合著活塞、點火正時以及發(fā)動機自身輕量化的設計，在經(jīng)濟性上的提升是相當明顯的。

　　但是，即便是這樣，也難以滿足歐盟定下的新車平均碳排放目標————2020年達到95克/公里、2025年達到65克/公里。所以，馬自達的工程師們也在醞釀著下幾代創(chuàng)馳藍天技術的發(fā)展方向。

　　兩個基本點：高壓縮比

　　2014年開年不久，馬自達的動力開發(fā)總監(jiān)人見光夫揭露了下一代技術的研發(fā)計劃：”第二代創(chuàng)馳藍天發(fā)動機預計在2020年問世，與第一代相比，第二代發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性將至少提升30%。”

　　我們都知道，馬自達的工程師們讓第一代創(chuàng)馳藍天發(fā)動機成為世界上壓縮比最高的汽油機————高達14。即便是因為中國的燃油品質(zhì)問題，國產(chǎn)的ATENZA和CX-5上的壓縮比有所降低，僅為13，但是也要比SUV上12左右的壓縮比要高了，在一般的轎車發(fā)動機上，根據(jù)排量大小，壓縮比也僅為8-10。

　　顯然，工程師們對于這一數(shù)據(jù)并不滿足。人見光夫表示，在第二代創(chuàng)馳藍天的發(fā)動機上，壓縮比的目標是18。

　　提高壓縮比，即代表汽油機的壓縮進程結(jié)束之后，混合氣的溫度和壓力也就更高，在燃燒過程中，能夠釋放出的熱能也就更多，即是在消耗等量燃油的情況下，產(chǎn)生的能量更多。這樣，即便從熱能到機械能的轉(zhuǎn)換過程中的轉(zhuǎn)換比率不變，發(fā)動機產(chǎn)生的動力也會增多。因此，提高壓縮比，相當于提高了能量的基數(shù)，從根本上增加了發(fā)動機輸出的動力，也就是提高了燃油的經(jīng)濟性。

　　但是我們也知道，汽油的抗壓能力是有限的。高標號的汽油抗壓能力高，在高溫下的燃燒傳播速度也較慢，能夠承受較高的溫度和壓力；缸內(nèi)直噴的加入，讓汽油能夠混合得更均勻，也降低了爆震發(fā)生的可能，但這都不允許壓縮比的無限增長。第一代之所以能達到14的壓縮比，也是在犧牲了部分性能的前提下實現(xiàn)的。

　　而繼續(xù)將壓縮比提高到18，如果繼續(xù)走犧牲性能的路線的話，也是不現(xiàn)實的。如果大排量，比如2.5升的發(fā)動機，除了碳排放再找不到其他特點，還特別肉的話，那么還不如選一臺小排量的渦輪增壓發(fā)動機呢。

　　那么，馬自達的工程師們要如何實現(xiàn)這個魔法呢？

　　兩個基本點：HCCI

　　答案就是HCCI。人見光夫在談到提高燃油經(jīng)濟性時說到：”如果我們想要大幅提升燃油效率，唯一途徑就是稀薄燃燒?！彼^稀薄燃燒，就是降低汽油與空氣的混合氣中汽油的組成比例，讓單位體積的汽油能夠產(chǎn)生更高的能量，提升燃油效率。

　　HCCI，Homogeneous chargecompression ignition，即是均質(zhì)混合氣的壓燃技術。使用了這項技術之后，汽油機的燃燒方式就變得與柴油機相同————壓燃。HCCI技術的核心是均質(zhì)混合氣和壓燃，而要想實現(xiàn)均質(zhì)混合氣和壓燃，都離不開高的壓縮比。

　　只有氣缸內(nèi)的壓力足夠高，才能讓混合氣再噴入之后壓縮行程結(jié)束時，有足夠的時間形成均勻分布的混合氣；當然，也只有缸內(nèi)的壓力和溫度足夠高的時候，才能在不使用火花塞的情況下達到汽油的燃點，使其燃燒。

　　由于缸內(nèi)的是稀薄混合氣，相當于變相地提升了汽油的抗壓能力，在高壓縮比的情況下也不會產(chǎn)生爆震。因此，HCCI技術與高壓縮比可謂是相輔相成。人見光夫也在宣告時表示，二代創(chuàng)馳藍天的主要技術就是HCCI，高壓縮比只不過是HCCI的隱性福利，順帶的。

　　三種不同的燃燒方式

　　通用曾在2007年到2009年對HCCI技術進行過研究。奔馳也在2007年推出過一款名叫DiesOtto(柴油機與汽油機創(chuàng)造者名字的組合)的發(fā)動機，同樣使用了HCCI技術，并配上了渦輪增壓系統(tǒng)，1.8升排量下最大輸出功率為238馬力，最大扭矩可達到400牛·米。本田和現(xiàn)代，以及零部件供應商博世都傳出過研究HCCI的消息，但是這項技術卻一直未被量產(chǎn)應用過。

　　這是因為要實現(xiàn)HCCI，必須解決一些關鍵技術上的難點：

　　一是燃燒時刻的控制。HCCI要通過提高氣缸的壓力和溫度使混合氣自燃，那么對混合氣的噴射過程、氣缸內(nèi)的溫度和壓力都要進行精確的檢測和控制，以保證在壓縮行程結(jié)束時才開始燃燒，提前則造成能量的浪費，延遲則會造成動力的滯后，影響輸出平穩(wěn)性。因此，發(fā)動機的ECU管理程序要縝密地進行加強。

　　二是為了避免爆震，HCCI的混合氣都是稀薄混合氣，與常規(guī)的汽油機相比，采用HCCI技術的發(fā)動機，排氣的溫度會相對較低，發(fā)動機的最大負荷會受到限制。當發(fā)動機在大負荷高速運轉(zhuǎn)時，就可能還必須依靠火花塞進行點火。而如果用火花塞進行點火，發(fā)動機的壓縮比就不能過高避免出現(xiàn)爆震，這就要求發(fā)動機的壓縮比可變。要在技術上實現(xiàn)壓縮比可變，發(fā)動機的結(jié)構(gòu)會更加復雜，成本也隨之增加，而且在目前的技術下，并不能保證穩(wěn)定性。另外，低排氣溫度對催化轉(zhuǎn)化器來說也是一個問題，因為需要相當高的溫度才能進行氧化/還原反應。

　　三是HCCI是同時進行壓燃和放熱，氣缸和活塞會受到強大的瞬間壓力，這就對于發(fā)動機的強度和重量有了更高的要求。如果發(fā)動機的重量增加過多，也會抵消掉一部分好不容易提升了的效率，因此，如何在這兩者之間找到一個平衡點，也是一個挑戰(zhàn)。