马自达：电动车真的很环保？SPCCI技术了解下

引言 | 电动化时代的一股清流。

最近的一则消息让一向低调行事的马自达重新回归到人们的视线中。

有海外媒体报道称，全新一代大改款马自达3（国产版为马自达3 Axela昂克赛拉）有望于今年11月开幕的2018洛杉矶车展进行全球首发，并将于2019年起在全球各地上市。

据悉，新车将从魁（KAI）概念车身上汲取设计元素，并搭载带有SPCCI（Spark Controlled Compression Ignition）——“火花控制压燃点火”技术的全新SKYACTIV-X（创驰蓝天X）发动机。

看到这则消息，作为一位昂克赛拉车主，车聚君本人还是挺兴奋的，不过根据马自达车辆研发部执行长官松本浩幸（Hiroyuki Matsumoto）在去年日本车展期间所提供的信息，下一代昂克赛拉全系将采用扭力梁后悬挂。

对此，他的解释如下：

▎结构简单的扭力梁悬挂相比结构复杂的多连杆悬挂在改善车辆NVH方面表现更好。

▎使用非独立后悬挂之后，车辆内的乘坐空间会得到改善。

于是作为一位现款车主，车聚君倒是有一些暗暗的庆幸：还好早买了，不仅是后独悬，还加了根防倾杆。

在这里车聚君也不禁要问：对崇尚“人马一体”理念的马自达来说，这样的“冒险”究竟值得吗？

那么回到新车，车聚君开始继续探究这款即将搭载在新款车型上的SKYACTIV-X（创驰蓝天X）发动机。车聚君发现，它还采用了“黑科技”一般的SPCCI（Spark Controlled Compression Ignition）——“火花控制压燃点火”技术。为什么说它是“黑科技”呢？

因为马自达做出了能把汽油“压燃”的发动机。

这到底有多难呢？

车聚君在这里做一些小科普：汽油的燃点（427℃）远远高于柴油（220℃），虽然汽油比起柴油更容易挥发，但由于同样是使用喷油嘴把燃料雾化，而汽油燃点却高得多，导致雾化汽油不易压燃，更适合外部（火花塞）引火。而如果强行提高压缩比压燃汽油，就会产生爆震现象，使整个燃烧过程变得难以控制。

相比之下，压燃柴油就容易得多。也因此，柴油机的压缩比（即活塞由下止点运动到上止点时，气缸内气体被压缩的程度）相对汽油机来说就会更高。活塞的行程越大，做功更多，发动机的扭力也就越大，发动机正常运作所需的转速也就更低，所以柴油机自然也就更省油了。

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而随着时代的发展，HCCI（Homogeneous Charge Compression Ignition）——“均质充量压燃”技术被提出。事实上这项技术早在上个世纪就被提了出来，而在当时，HCCI其实一直是被视为柴油发动机的革命性技术。

我们先来看看HCCI的燃烧状态，与普通柴油机或汽油机的非均匀扩散式燃烧不同，HCCI下的所有燃料都几乎在同一时间被点燃。

但由于HCCI技术与传统柴油机的压燃模式有很大不同，并且对发动机工况也十分挑剔，所以HCCI一直只能处在实验室中。

而相比柴油而言，汽油在HCCI技术中却有一个优点——它在必要时依然可以使用火花塞点燃。燃烧方式的切换，似乎就解决了上述的问题。可听起来虽然简单，实现起来却并不容易。在HCCI下的种种要求都与传统燃烧完全不同，两种模式下的切换控制也一直是一个难题。

而在马自达之前，其实已有若干车厂尝试过类似技术，但都未能量产，究其原因，无外乎可靠性的问题。

那么，马自达的SPCCI（Spark Controlled Compression Ignition）技术，又究竟有什么魔力呢？

首先，活塞从下止点开始上行，以15:1~16:1的压缩比压缩混合气，而当活塞运动到接近上止点的时候，使用火花塞点燃一部分的混合气，被点燃的汽油逐渐形成一个火球，就像是一个向下运动的活塞一样，进一步增加缸内的压力，从而把未能点燃的混合气压燃。于是做到了通过对火花塞点火时机的控制，根据不同的工况进行压燃，使压燃得以在更广泛的转速区间中存在。而在急加速等高负荷状况下，则切换为传统的点燃模式，从而又保留了汽油机的高转特性。

当然，不仅仅是火花塞，燃烧室形状、喷油方式、EGR控制等等的革新都是达成均质压燃的关键所在。

那么，说了这么多，为何马自达要不遗余力地去研制这样一款发动机呢？

显然是为了“环保”二字。实现了HCCI技术，就能带来更好的热效率，也就能应对日渐苛刻的环保法规了。

但再进一步地说，马自达这么做，只是为了“生存”。

而比起各大厂牌陆续撑起的电动化的大旗，马自达又独树一帜，另辟蹊径，去找寻另一条康庄大道。

而为什么说“又”呢？

因为马自达已经不是第一次这样做了。

早在五十多年前，为了挽救当时公司即将被吞并的命运，马自达必须掌握一项核心技术以摆脱这个困境。而德国人汪克尔的一项发明吸引了时任马自达社长松田恒次的目光——转子引擎。

这可能是拯救这家东洋小厂的最后一根稻草了。

▲汪克尔和他的转子发动机

然而，当时的这台转子试验机在工作一段时间后，转子室内的缸壁会出现超乎想象的波纹状磨痕，这样的发动机寿命只有几十个小时。马自达的工程师们深刻意识到此问题是转子发动机实现量产道路上最大的障碍。

于是，马自达成立了“转子研究部”，并任命山本健一率领精心挑选的46名工程师针对转子发动机进行研究与改良，这47人也被称为“转子四十七士”。

▲“ロータリー47 士”（转子四十七士）

之后的成果，大家也都看到了，通过马自达的不懈努力，转子发动机终于得以量产，并发扬光大。马自达也成为了史上唯一一家将转子发动机大规模量产的公司。

▲第一台搭载转子发动机的量产跑车 Cosmo Sport

▲勇夺勒芒 24 小时耐力赛综合冠军的马自达787B转子赛车

虽然依旧因为排放问题，转子引擎在2012年正式停产，但也因此，马自达这个规模并不大的日系二线厂牌在全世界收获了无数的铁杆拥趸。

▲风靡全球的转子跑车RX7

让我们再把目光拉回到现在。

2018年5月17日，马自达在北京举办了一场“Zoom-Zoom可持续发展战略2030”说明会。会上，马自达专务执行董事藤原清志特别强调，真正的环保理念，应考虑“Well-to-Wheel”（“油井—车轮”）全过程能源消耗和碳排放，而不止是车辆的使用环节。

从“Well-to-Wheel”的角度来看，电动车所谓的“零排放”，是完全不科学的。它的清洁程度视电力来源不同而有很大不同。

他表示，同样是火力发电，如果使用的是煤炭，那么折合到电动车的二氧化碳排放水平就是200g/km，如果用的是石油，则为156g/km，LNG（液化天然气）是目前为止最清洁的火力发电燃料，使用这种方式发电，折合到电动车的碳排放水平是100g/km。

而发电环节也是需要排放二氧化碳的。太阳能、风能等发电方式的碳排放很低，但如果是煤炭发电，则每生产1kW·h的电量，就会产生943克二氧化碳，石油发电是738克，LNG发电是599克。

▲马自达汽车株式会社专务执行董事藤原清志致辞

马自达常务执行董事、动力总成研发负责人人见光夫则表示，内燃机的燃效改善目标，就是要达到可以媲美LNG火力发电的电动车碳排放水平。这当然是一个挑战，但是现在他们的新一代SKYACTIV-X（创驰蓝天X）汽油发动机已经实现了这个目标。

而根据我们国家自身情况，2013年，中国的火力发电占比仍接近8成，而近两年的情况有所好转，但占比依旧巨大。风能、太阳能等发电方式长期存在并网困难，并不只是建个电站那么简单。

▲马自达汽车株式会社常务执行董事人见光夫致辞

所以，人见光夫认为，现阶段，内燃机效率的提升，是比强行推广电动车更加有效的减排手段。

这其实也是他的一贯观点。两年前，他就说过，世界上每年发电环节产生的二氧化碳排放量大约为4.3亿吨，而汽车的排放量约为2亿吨，不去改变发电方式，而寻求强制推广电动车来达到减少二氧化碳排放的目的，简直就是缘木求鱼、本末倒置。

而这让我又想起了另外一则故事：

某国外媒体在两年前的一则报道称：车主Joe Nguyen在香港花了5.1万美元购买了特斯拉Model S并将其运送回新加坡。根据新加坡法规规定，新车需要通过长达几个月的检测。根据新加坡政府车辆碳排放（CEVS）的标准，车主可收到退税额度的金额为10880美元。

然而，令Joe Nguyen没有想到的是，Model S在测试后居然被认定为“非环境友好车型”，于是新加坡陆路交通管理局（LTA）为该车开出了相当于退税金额的罚款。

那么，一款根本不烧油的Model S为何会被开出“排放超标”的罚单呢？

原因是新加坡方认为该车每公里需要消耗444千瓦时电量，被认为使用太多电量而成为“污染源”（可以理解为增加了社会耗电量，迫使电厂消耗更多能源来发电，这导致发电过程中更多的碳排放）。

根据LTA的规定，对于所有电动车辆，电能源消耗标准是每瓦时0.5克二氧化碳。但根据检测结果，Model S换算后的二氧化碳排放量为每公里222克，属于严重超标。

亚洲新闻频道的采访中，LTA代表给出了他们的解释：“对于所有电动车辆，电能源消耗标准是每瓦时0.5克二氧化碳。这是为了计算电动车使用的电量在发电过程中产生的二氧化碳排放，即便汽车没有排放废气。换算下来，这位Nguyen先生的汽车二氧化碳排放量为每公里222克，属于车辆排碳量计划的收费范围。”

当然，我们无从考究新加坡方的计算方式是否合理，但这也从侧面说明了人见光夫的的理论绝对不是空穴来风。

车聚小结

最后，回归到这款即将推出的新车本身，在这辆概念车上，马自达又给我们描绘了一个怎样的未来？

没人能准确定义出Zoom-Zoom，但我们都知道了马自达的与众不同与坚持。

它在内燃机一统天下时，主推转子发动机；在电动车席卷全球时，又回归内燃机的潜能挖掘。

对错成败已不重要，勇气让人叹服。