Mazda 3《e-SKYACTIV X》壓燃引擎（五）汽油壓縮燃燒粉困難！仍須火星塞相挺

2022-02-16 20:00:00

上回提到一個關鍵問題，那就是賓士、Honda等一線車廠仍在實驗階段的HCCI均質燃燒壓縮點火汽油引擎，實際運轉時，能使用HCCI的轉速範圍相當窄，大約只有2000rpm左右根本不夠用，其它轉速範圍仍是以HCSI火星塞點火方式運作，而且面對過大的溫差與壓力變化還會出現死火問題，不只是整體熱效率不如預期，更無法對應實際道路駕駛狀態。

▲HCCI引擎專用火星塞，造型相當奇特，目的在於燃燒室溫度控制，並非真的要給予一隻番仔火瞬間搞得天翻地覆！然而使用這樣的火星塞之後，燃燒室依然要塞入另一顆普通的火星塞做為一般點火用途，好對應HCCI引擎於不同溫度、壓力、轉速下仍能正常運作。此外，Mazda SKYACTIV X引擎並沒有這個造型奇特的神奇玩意！這也是非常重要的關建設計，且看以下分析。

絕大多數的HCCI引擎都需要火星塞輔助

那麼Mazda SKYACTIV X引擎如何擴大汽油壓縮燃燒應用轉速與範圍？答案就是應用火星塞的增溫輔助，所以SKYACTIV X引擎又稱為火星塞控制壓縮燃燒汽油引擎，沒錯，此引擎還是有火星塞，但這也不意外，因為其它HCCI實驗引擎也都有火星塞，端視如何應用與變化，Mazda並沒有犯規與偷吃步！

根據實驗結果，HCCI引擎燃燒室溫度變化超過3℃就會發生死火問題，實在是過於嬌嫩！至於一般市售汽油引擎於實際道路的行車狀態，燃燒室溫度落差則是會達到50℃的範圍，由此不難理解HCCI汽油壓縮燃燒的條件實在是太過嚴苛！這也是實驗引擎無法市售化的關鍵，完全凸顯理論與實際的差距。

事實上所有的HCCI實驗引擎都有火星塞，但不是普通的火星塞，而是多觸角的特殊設計，造型類似蜘蛛，目的在於增溫，講究「廣」而不是「強」，而非為了產出撼動人心的暴力火花，純粹為了觸發汽油壓縮燃燒，而不是直接點燃汽油。

事實上以傳統汽油引擎之結構設計來說，不可能單純靠壓縮方式將汽油點燃，因為會先產生爆震問題無法正常燃燒，除非藉由副燃燒室等特殊設計才能克服此一問題，但這就是另一門專業學問，將會在其它專題當中探討，因為這牽扯到必須重新設計整顆引擎。然而電動車大軍即將全面來襲，賓士、Honda等車廠不可能砸重本研發結構完全不同的全新引擎（零件、模具、生產線不能共用的話成本很高），既然一線大車廠不可能，可想而知Mazda更不可能！

試問Mazda SKYACTIV X如何在多數情況下，都達成汽油壓縮燃燒目的？答案同樣是使用火星塞增溫，但Mazda更犀利之處，在於使用傳統火星塞來控制溫度，增溫效果更為優異，壓縮點火之工作轉速範圍達到1000～4000rpm，也就是HCCI狀態之可用轉速達到3000rpm，足以應付多數行車狀態，除非您已習慣拉轉速過日子！至於1000rpm以下、4000rpm以上，依然是一般汽油引擎的火星塞點火模式，但這乃是第一代SKYACTIV X引擎的調校結果，新一代e-SKYACTIV X調校更好，汽油壓縮燃燒模式已經可以達到4000rpm的可用轉速範圍，節能功效更為優異，相信動力輸出也會更精彩。

至於Mazda的關鍵技術為何？當然是精確控制火星塞的火花強度，昇溫速度過快可不行，會直接點燃汽油，那就不是壓縮燃燒了！但是在無法使用汽油壓縮點火的情況下，火星塞依然會以高功率方式運行，以免發生死火危機。

但整體來說，Mazda SKYACTIV-X引擎最厲害的地方，就是使用一般汽油引擎的火星塞，同時達到壓縮點火與火星塞點火雙重目的。這有幾個好處，其一是降低成本，其二可以在HCCI與HCSI不同運作模式下使用同一顆火星塞，如此一來就不需要複雜又昂貴的單汽缸雙火星塞架構，講白話就是省錢又省事啦！完全符合Mazda「基石堆疊策略」，將現有技術向上累積以達顛峰，相反的研發模式就是砍掉重練。如此看來SKYACTIV-X於內燃機科技領域確實做出非常大的貢獻與啟發，因此獲得2018愛迪生引擎改進金獎殊榮毫不意外。

▲SKYACTIV-X汽油引擎工作原理雖然類似柴油引擎的壓縮燃燒設計，但是原廠乃是以既有的SKYACTIV-G缸內直噴汽油引擎為基礎加以修改，並非從柴油引擎加以延伸，因為SKYACTIV-X引擎仍需要「火星塞」這個東西，但是更稀奇的是此引擎可以使用一般的火星塞，不需要使用HCCI引擎專用火星塞，可以節省成本與不必要的麻煩。