《法拉利》120度V6還沒發揮極限！淺談Maserati預燃室V6引擎｜不甩HCCI均質壓燃科技（二）

上回提到一個重點，那就是《瑪莎拉蒂》Maserati夾帶了F1極致賽車引擎的黑科技，此外還蘊藏《Ferrari》動力科技DNA，本回將剖析《Maserati》 MC20超級跑車海王星V6引擎的「預先燃燒室」科技，此技術突破了「均質填充+火星塞點火」非缸內直噴傳統多點噴射汽油引擎「燃燒室內火焰燃燒速度緩慢」的頭痛問題，並且一次克服「潔淨、效率、動力」三大關卡。簡單來說，瑪莎拉蒂的天王星V6引擎最可惜之處，就是「它是一具超級跑車的引擎」一般人根本享受不到此一環保又充滿性能氣息的優質內燃機！可惜啊…

▲所有超級跑車動力必備條件～乾式油底殼低重心、高效率可變流量機油泵、二顆以上的大渦輪、高轉速、輕量化、高性能、美觀…，瑪莎拉蒂MC20的海王星V6引擎通通具備，順便把「潔淨節能」這一大項也納入其中！不需藉助Hybrid也能達到優異的環保效能，順便輕量化車身強化性能，這具引擎的功效相當強大！

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反觀Mazda SKYACTIV-X這顆類HCCI均質壓燃汽油引擎，潔淨與效率都到位了，符合環保法規而且很省油，但是研發與製造成本都不低，而且沒有跨越「優質動力」這項門檻，因此實際駕馭缺乏特色與熱情。（類HCCI的定義為Mazda採用火星塞溫度控制技術，屬於「半點燃+半壓燃」的複合科技，非純壓燃架構，但燃燒速度依然快）

為了讓讀者快速進入戰鬥位置，好瞭解「預先燃燒室」的奧秘，再來複習一下內燃機的「進氣、供油、燃燒」四種不同架構。

1多點噴射汽油引擎= HCSI均質填充+火星塞點火=燃燒速度慢、NOx與PM污染低

2缸內直噴汽油引擎= SCSI分層填充+火星塞點火=燃燒速度中、NOx與PM污染高

3最夢幻的汽油引擎= HCCI均質填充+壓縮燃燒=燃燒速度快、NOx與PM污染低

4柴油引擎= SCCI分層填充+CI壓縮燃燒=燃燒速度快、NOx與PM污染更高

（NOx是傷害肺部的有害氣體、PM是致癌微粒如PM2.5或PM10等）

關於「3」夢幻、神話、終極版的汽油引擎，因為是「對照組」所以不在此地詳細討論，有興趣的讀者請參考以下相關報導之連結，在此只要瞭解一件非常重要的事實～壓縮燃燒的火焰傳遞速度是火星塞點火的3～20倍左右，所以只要是壓縮燃燒原理，熱效率一定好，實際駕馭之優點就是扭力大、好開、省油、二氧化碳排放量相對低，對於會依照碳排放量課稅或優惠的國家來說，消費者養車更為經濟。

*火星塞點的火焰傳遞速度：20～100公尺/秒

*壓縮燃燒之火焰傳遞速度：>350公尺/秒（快約3～20倍）

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▲關於Maserati MC20的研發，個人比較佩服的是「紙上談兵」這件事！瑪莎拉蒂大量使用電腦模擬、自動機具、模型測試、機台測試等科技，大幅縮減研發時間、經費、人力，否則以藍寶堅尼「十年磨一劍」的研發速度來看，MC20到現在還沒上市呢！當然，很多東西都是從法拉利那邊學來的。

▲Ferrari全新120度大開角V6高轉速引擎，為了增進火焰燃燒傳遞速度增進馬力，藉由缸內直噴系統的強力噴發，再加上火星塞在一旁不搧風只點火，將火焰迅速帶到燃燒室各個角落。不過缸內直噴的缺點就是許多汽油只是霧化而非汽化，燃燒過程會產生較大的NOx、PM、HC污染，依然要面對環保與油耗問題。

▲這就是Maserati MC20海王星V6預燃室引擎的設計圖，是的，黑板上畫的東西就是這個，可明顯看到雙汽缸共用曲軸支點、多點+直噴雙供油、緊湊結構、預燃室等多項設計。

因海王星V6引擎屬於超級跑車動力，不可能使用最高轉速只有4000～5000rpm的柴油引擎，也不可能採用運作範圍限制在1000～5000rpm的火星塞溫度控制HCCI引擎，不論是瑪莎或是法拉要的都是「高轉速引擎」，所以第3或第4選項都不在超跑名門的物色範圍內。

換個角度來說明，超跑引擎的壓縮比不能太高，氣體壓縮阻力太大、會影響高轉速發揮，12.5：1大概就是頂天狀態，除非採用米勒循環等特殊設計。但是超跑通常不會太在乎油耗，所以不會為了燃油效率加上太多複雜設計，耐用度與調校都是問題，高轉速、大馬力才是王道。因此必須採用超高壓縮比的柴油或汽油壓燃引擎，當然不受瑪莎與法拉的青睞。

但是火星塞點火型態的汽油引擎燃燒速度偏慢怎辦？這點當然很重要，因為火焰傳遞速度快，才能在瞬間完全燃燒、產生充裕的爆發力把活塞往下推，柴油引擎或是馬自達的SKYACTIV-X汽油壓燃引擎都屬於這種最佳工作狀態，效率當然好。

至於傳統超跑引擎的思維就是～火焰燃燒速度慢沒有關係，多噴點汽油就好！燃燒不完全並不可惜，反正燃油汽化會吸熱，正好用來降低燃燒室溫度、幫助引擎散熱多美妙不算浪費喔！為完全燃燒的油氣噴到排氣系統還會發出「碰、碰、碰」的回火鞭炮聲響，這種聲音太迷人太性感！為何賽車引擎都非常耗油？相信讀者不難理解，高轉速壓榨馬力就這麼回事，事實上所有性能車款都有此問題，不只是超跑。因此某方面來說，研發高性能電動跑車或純電運動型SUV，具有積極與正面的意義，至少可以減輕飆車的罪惡感！這點個人相當贊同，並非討論一堆引擎科技，就代表個人排斥電動車，沒那回事。

然而「多噴一點汽油」這種想法違背環保健康愛地球，不只是碳排放量非常高，燃燒不完全的汽油（HC碳氫化合物）對人體同樣有害，環保法規對於排放污染將會越抓越緊，對於銷售量不算高的Koenigsegg或是Pagani比較不會受到環保法規「緊箍咒」的影響，但是銷售量相對高很多的法拉利就不一樣！其它有此共識的車廠大概就是法拉利的對手Lamborghini。

因此Ferrari算是較早研究火焰燃燒速度問題的性能車廠，因為旗下市售超跑有此需要，否則遲早會被政府或環保團體盯上。不過法拉利的技法並不複雜，就是利用缸內直噴系統加速燃燒室滾流「快速轉圈圈」，帶動火焰跟著旋轉、迅速點燃所有汽油。

在此用「燒稻草堆」做比喻，傳統均質填充+火星塞點火設計，就像是丟一隻火把在稻草堆上就不管它了，這種偷懶的作法，將稻草燒完所需要的時間當久。至於燃燒室高速滾流的思維，就像是拿著火把沿著稻草堆邊緣一直走、邊走還邊點火，這樣稻草堆當然比較快燒完。

因為法拉利相對重視燃燒效率，所以旗下車款不只是性能強悍，論效率與環保也相對出色，不過Maserati為了一戰成名、一炮而紅、一飛衝天，所以MC20將使出最終及的手段，這之後會說明，等不及？直接從最後面看起就對了。

問題來了，屬於分層填充狀態的缸內直噴引擎，燃燒瞬間汽油呈現「液態+汽態」，與均質填充的純汽態燃燒不一樣，缺點就是NOx、PM、HC等污染「三高問題」相對嚴重！面對環保法規緊箍咒，遲早都會有掐到受不了的困境，屆時只有二種方式～發展PHEV或是轉型做純電超跑，由此不難看出Ferrari目前正朝這二個方向前進，這是必然趨勢。

▲這就是海王星引擎預燃室的真面目，說穿了就是在燃燒室中央上方塞入一個小型的副燃燒室，頂端有火星塞，負責點燃副燃燒室內的燃氣，再藉由六個放射孔向燃燒室進行強力噴發，瞬間引爆所有燃氣，讓活塞的下行程獲得滿滿推力，說穿了真的不複雜，但實際設計與調校哪有那麼簡單！

但Maserati才剛砸大錢成立自家引擎研發既生產中心，都還沒回本就要轉往PHEV或純電超跑發展？哭哭啊！但哭不能解決問題，於是瑪莎使出終極手段，拿出F1聖殿中的秘密武器，將Ferrari曾應用在大馬力賽車引擎的實驗科技「預先燃燒室」付諸量產，就性能來看無疑是神兵利器，就量產引擎妥善與耐用原則來看則是「勇氣可嘉」！

預先燃燒室並非海王星引擎的創新科技，早期的柴油引擎都有此設計，目的就是要克服「壓縮但不燃燒」的死火問題，然而這種戲法要變在汽油引擎上沒那麼容易，Honda等車廠都曾研究過預燃室應用在市售引擎的可行性，畢竟F1引擎研發製造商不只Ferrari，但最終因妥善率考量紛紛放棄。

Maserati MC20的海王星V6引擎預燃室設計經過大幅度簡化，主要就是一個小小的銅製腔室內配置一個火星塞，點燃一小部分燃氣後，高溫火焰藉由六個小孔迅速向外噴發，得以瞬間將整個燃燒室的燃油氣體通通點燃，延續之前的比喻「猶如拿著六管火焰槍直接朝稻草堆噴發」一樣迅速有效，這種感覺就是一個「爽」字！

根據原廠的說法，預燃室的火焰燃燒速度相當接近壓縮燃燒，由此不難想像這種引擎的熱效率絕對高，而且絕對可以對應超高轉速需求，廢話…F1引擎轉速高達18000～20000rpm沒多一個0喔！此科技下放於市售引擎，即便海王星V6引擎的8000rpm看似驚人，但是和F1引擎相比「只是零頭」根本小菜一疊，如此不難想像為何海王星V6引擎的動力輸出媲美Ferrari 296 GTB的120度夾角高轉速V6引擎。

Maserati MC20：3.0L 90度V6雙渦輪、多點噴射+缸內直噴、壓縮比11.0：1、630hp＠7500rpm、74.4kgm＠3000～5000rpm、缸徑衝程88*82mm、斷油轉速8000rpm、乾式油底殼、售價1280萬

Ferrari 296 GTB：3.0L 120度V6雙渦輪、缸內直噴、壓縮比9.4：1、663hp＠8000rpm、75.5kgm＠6250rpm、缸徑衝程88*82mm、斷油轉速8500rpm、乾式油底殼、售價1688萬

就基本架構來看，海王星V6引擎如果再加以調校，不需要拼高轉速，相信可以反壓制法拉利的V6，畢竟二者壓縮比差距相當大，不難看出Maserati留一手：其一為引擎耐用度與妥善率考量，全新動力與科技還是保守一點比較好；其二則是環保形象，排污等整體數據必須漂亮，馬力暫時超越對手就好，之後不敵再來強化；其三法拉利不可能讓MC20性能表現超越296 GRB，這樣無法向董事會、投資者、車主、車迷們交代，所以某些關鍵技術並沒有外放，如可以增進扭力輸出的曲軸偏置調校，萬一不小心讓MC20超越296 GTB，就真的是拿石頭砸自己腳了！

然而預燃室科技依然充滿疑點：

預燃室既然這麼香，法拉利為何自己不「犀利」一下，反而讓瑪莎先嚐？有貓膩？

性能與環保關鍵既然在於「預燃室」為何還要使用雙火星塞設計？脫褲子放屁？

同為雙渦輪高轉速大馬力設計，海王星引擎高壓縮比設定為何沒有爆震疑慮？

預燃室設計看起來沒有很複雜，研發應該不會太困難，為何其它車廠不跟進？

海王星引擎既然屬於「HC均質填充」低污染架構，那麼除了多點噴射之外，為何還要使用缸內直噴系統？又一次脫褲子放屁？

之前說過Honda等車廠也有類似科技，既然這麼犀利為何沒有市售化？是不是有副作用或耐用度方面的問題？（下回待續…）

▲話說有錢的MC20車主都是看外表，開起來爽不爽最重要，管他預燃室高效節能又環保，只有買不起的人哭喊高科技下放，事實上預燃室科技市售化充滿訣竅，詳細分析下回揭曉。