35      搜狐

馬自達讓HCCI火了，更高一級的RCCI還會遠嗎？

本文是雅斯頓原創分享文章

撰文 volador

馬自達又將汽油機熱效率推向了新高度。如果一切順利，他們將會在10月份的東京車展上發布搭載HCCI發動機的新一代馬自達3，據稱這項技術加持下油耗將會降低30%，在BSFC值（比油耗）300~400區間，HCCI發動機熱效率將接近50%。此前豐田全新的“Dynamic Force Engin”直列四缸2.5L直噴發動機通過采用高速燃燒、可變控製係統等一係列技術手段可算是把熱效率衝到了40%（汽油版），馬自達一出場頓時讓它黯然失色。

HCCI按理說在20世紀70年代就已經被提出，但一直是實驗室的產物，本以為馬自達要憋大招等到十月份才公布這項技術的原理，可就在近期他們公布了其最新的SPCCI技術，給我們解開了謎題，馬自達稱它為SPCCI“火花塞控製壓燃”發動機，簡單理解就是他們在HCCI基礎上使用了SI（火花塞）。

HCCI為什麼要火花塞？

火花塞和HCCI有什麼關係，為什麼要特意提及這個在汽油機上再普遍不過的零件？這個問題還要從HCCI的原理提起，複雜的原理解釋此前各方報道已經較詳細了，這麼我們挑重點說。

HCCI (HomogeneousCharge Compression Ignition)的學名叫作"均質充量壓燃"，大家重點落在均質和壓燃上麵就行，均質燃燒並不少見，汽油機都是用的這個手段，壓燃燃燒同樣不稀有，柴油機都這麼玩，所以均質壓燃我們可以簡單理解為是一種中和了汽油機和柴油機的燃燒方式。

結構自然要跟著原理發生改變，與汽油機相比，HCCI不需要節氣門和火花塞，由於具備柴油機壓燃的特點，可以將混合氣多點同時著火，燃燒時間短而充分，熱效率能逼近柴油機；而與柴油機相比，又由於混合氣是近似均勻的，不像柴油那般“粘稠”，這又使其燃燒火焰溫度低，氮氧化物和碳煙排放較少。

一切看起來都很完美，但問題同樣尖銳，HCCI除了是"均質充量壓燃"外，它還屬於低溫燃燒技術，由於取消了火花塞隻能通過壓燃方式點火，在冷啟動下點火成功率會下降，特別是環境惡劣情況下這種問題就更明顯了。

另外，我們知道柴油機的燃燒相位是依靠噴油時刻來控製，汽油機的燃燒相位則依靠火花塞點火時刻來控製，而低溫預混合燃燒的燃燒相位則由混合氣性質、溫度和壓力共同決定，簡單理解就是由於需要參考的變量太多，HCCI燃燒時機把握很困難，當發動機轉速過低的時候，常常會因低溫導致點不著火。

而轉速過高的時候則常常會因為點燃時間過短出現失火，在壓力較高的區域則容易出現爆震。問題很明顯，但一直沒能找到很好的控製手段來解決這個問題，好在SPCCI“火花塞控製壓燃”出現了。

SPCCI可以理解為利用火花塞當作控製開關，在局部範圍內就像一個小活塞，能夠影響到壓燃的臨界時刻，這相當於在高溫時氣缸中有一部分時間是可控的，低溫時則能幫助點火。

通用早年也采用過這項技術

HCCI+SI（火花塞）並不是馬自達首先想到的，其實通用早在2008年就采用過這個策略，並且造出了HCCI-SI發動機原型車（土星），原理和上文類似。至於通用為什麼沒有繼續下去，據稱是因為發動機振動太大，結構複雜導致的，當然還應該有一點，HCCI技術多少帶有柴油機的特性，所以需要很高的壓縮比才行。

為什麼馬自達成了，可能是因為深耕自然吸氣發動機多年的他們對提高壓縮比很在行，第一代創馳藍天技術的重要特點就是高壓縮比，而據稱第二代創馳藍天發動機將會把壓縮比提高到18:1，這在汽油機上是極其少見的。

RCCI又是什麼？

但是HCCI運行範圍狹窄也是很大的問題，按此前通用工程師的說法，在1700~3200 rpm之間才能發揮功效，高轉速區間範圍用處不大。也有研究提出可將HCCI發動機應用於混合動力，HCCI發動機僅工作於經濟性最佳的一個點。馬自達倒是沒有采用這個方式，而是新增了一個空氣供應裝置，提升氣缸的填充率和壓力，也因此擴大了HCCI發動機的工作範圍。

其實馬自達做了這麼多，無外乎是想要解決燃燒相位不可控、運行範圍窄等問題。他們現在所用的這套方案值得稱讚，但其實業內還有另一套方案解決這個問題，這就是RCCI（燃油反應活性控製壓燃技術）技術。

為解決HCCI運行範圍窄問題，威斯康星大學發動機研究中心研究員提出采用雙燃料的方法來擴展 HCCI運行範圍：使用缸內混合的方法，燃料整體的活性可以在循環的基礎上調整，通過調整汽油、柴油的噴射量，以最優比例協調發動機的轉速和負荷變化。

具體來說，RCCI 發動機需兩套噴射係統，一套PFI 氣道噴射係統，將低反應性、易揮發的燃料噴入氣道，如汽油、乙醇等，在進氣過程中實現燃料和空氣預混。另一套是 DI 缸內直噴係統，在壓縮行程早期將高反應性燃料直接噴入氣缸，如柴油、添加少量十六烷值添加劑的汽油等，與缸內的均勻混合氣混合，使充量具有一定的活性分層。

在滿足一定條件（溫度、壓力、當量比）時，高活性區域首先著火，開始燃燒放熱過程。通過調整汽油與柴油的比例，就調節了缸內燃料的當量十六烷值，從而實現控製燃燒相位的目的。正是因其有控製燃燒相位的能力，相對於現有預混合燃燒的區域，RCCI的實現區域要寬得多。

所以說RCCI技術需要配備雙燃料係統，這還不算困難，畢竟現在市麵上已經存在雙燃料汽車了，而其所使用的兩條噴射係統也並非特別獨特，屬於已經具備的技術，所以在這方麵的成本也還能接受。但是因為燃燒溫度較低（RCCI也屬於低溫預混合燃燒技術之一），排氣溫度同樣略低於傳統柴油機，對後處理氧化催化器的低溫處理要求更高。

此外，威斯康星大學還研究發現在最佳的燃燒管理策略和熱力學條件下，RCCI發動機的指示熱效率可以達到將近60%。

RCCI也並非完美

但這項技術也並非完美，一方麵，進氣道噴射的混合氣進入缸內時空間狹小，造成這部分的混合氣燃燒不完全，相對於傳統柴油機而言，CO和HC比較高，同時還影響其燃燒效率。另一方麵，燃燒溫度較低，排氣溫度同樣略低於傳統柴油機，對後處理氧化催化器的低溫處理要求更高。

此外，雖然在中低負荷時RCCI可以在缺少EGR的情況下就實現NOx和soot的超低排放，且能保證較高熱效率和平穩工況。可當負荷逐漸增加，又要保持較好的排放性能，那麼PFI噴油所占據比例勢必增加，進而導致混合氣壓縮燃燒時發生類似於汽油機爆震的狀況，壓力升高率急劇上升、壓力波動加劇，燃燒粗暴而不穩定。而且由於RCCI技術限製，通常來說RCCI發動機較大。

雅斯頓小結

雖然RCCI也有缺點，但是在燃燒相位控製和運行範圍上有著明顯優勢，同時也因其高溫工作粗暴、體積大等問題，研究還主要集中在柴油機中，但馬自達都將HCCI用在汽油機上了，RCCI未必不可能。

About Astoncar

愛車，更多一點

雅斯頓 |以消費者的目光探討汽車，分享更多原創真實的汽車觀點

Contact us

雅斯頓原創分享文章，版權授權請郵件聯係我們吧:)

最後更新：2017-08-24 17:09:36

  上一篇： 寶駿510為何如此熱銷？上汽通用五菱7月新車銷量解讀！

  下一篇： 眾泰T300來搶小型SUV飯碗？眼巴巴看別人吃肉自己喝湯