首頁車訊情報【四輪解密】解析Mazda e-Skyactiv X引擎PART.2！汽油引擎想壓燃還是得有火星塞？！

【四輪解密】解析Mazda e-Skyactiv X引擎PART.2！汽油引擎想壓燃還是得有火星塞？！

Yahoo奇摩汽車機車 2022-04-10 23:11:19

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延續前一篇對於e-Skyactiv X引擎開發的前因後果（👉 延伸閱讀：【四輪解密】解析Mazda e-Skyactiv X引擎PART.1！為什麼把柴油壓燃點火放進汽油動力？！），當Mazda研究出打造汽油壓燃引擎的可能性之後，其實離實踐這項科技也就剩臨門一腳。但儘管已經運球到球門前，守門員依然嚴陣以待，不讓技術團隊那麼輕易地突破物理難關，尤其這當中還得面臨到關於能否商轉量產等癥結點，但這間技術派的廣島車廠就如同踢出香蕉球一般，旋轉、飛躍......球就這麼進了耶！

萬事具備只欠東風

只能說草船借了箭，赤壁之戰燒得起來也得在對的時機來個臨門一腳，而各大車廠在研發同類型引擎時就是在控制燃燒上卡了關。由於在均質（HC）燃燒下，Mazda不只要能夠壓縮點火，還要能實現傳說中的均質壓燃（Homogeneous Charge Compression Ignition；HCCI）才能達成低排放、高效能之目的，但點火時機難以控制，HCCI投入商用化的最大障礙便在於此。

事實上，管理汽油引擎燃燒溫度非常困難，根據Mazda的研究發現，汽油目標點燃溫度僅有上下1.5℃的容許變動範圍，低於這個溫差太多便會造成失火，反之太高則會產生爆震，但柴油引擎在這方面的容許值就寬裕許多。有鑑於實現均質壓燃（HCCI）光靠提高壓縮比是不夠的，因此必須設法更精確控制點火時機，因此最終還是得導入火星塞點火（SI）來輔助。

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簡而言之，當活塞壓縮行程將混合油氣的溫度提高到接近壓燃（CI）的引燃點時，火星塞會在這個瞬間於燃燒室點火，形成一團微小的火球。這時火球的熱浪和壓力波會成為汽缸內的「可變的第二顆活塞」，在宛若雙活塞的狀態下油氣的壓縮量達到可進行壓燃（CI）的理想溫度並藉此控制點火的時機。所以若產生較大的火球那麼便會提高油氣的壓縮量；反之若處於壓燃（CI）容易運作的範圍內，ECU引擎控制單元則會延後點火正時來縮小火球，只提供必要的壓縮量來達成壓燃（CI）。可為了完成這樣的效果，Mazda除了必須調整火星塞釋放的能量水準調整為Skyactiv G引擎的2倍外，e-Skyactiv X引擎則必須採用專用的火星塞，以具備較長的使用壽命。此外，火星塞的外側電極角度還特別對準了指定的方向，甚至為了更加順利點燃混合油氣，在進氣行程時火星塞就會先釋放出些許能量以便後續的燃燒行程，並且又得在非壓燃（CI）的區間下進行傳統的火星塞點火（SI），只能說即便期待壓燃（CI）為主軸，但火星塞依舊是要角而非配角。

擴大絕對領域

此外，為了能有效擴大均質壓燃（HCCI）的守備範圍，不會只限定在固定轉速才能產生這樣的運作模式。故此Mazda針對活塞進行結構上的調整，透過其尖銳的特殊形狀引起的渦流使火星塞周圍的空燃比（AFR）濃度能相對高一些，達到能妥善產生火球的程度，進而啟動壓燃（CI）點火反應。而說到此處，相信又會質疑為什麼不乾脆提高空燃比（AFR）的燃油濃度，不就能更妥善地產生火球並加以維持了呢？只能說為了低油耗和低排汙的初衷，自然不能打破均質（HC）燃燒的原則。

那麼在均質壓燃（HCCI）實現的瞬間，引擎內部會發生什麼事呢？簡而言之就是缸內放了音速小子在裡頭，點火速度從傳統火星塞點火（SI）20-100m/s的氣流傳遞速度一舉提升至超過333m/s接近音速的程度！試想這顆引擎在妥善運作狀態下有著媲美音波的傳遞效果，燃燒效率自然可以有顯著的提升達20%以上，連扭力都連帶有著更出色的表現。不僅如此，於e-Skyactiv X上最終所形成的均質壓燃（HCCI）轉速區域也在持續精進後從原先的1,000-4,000rpm來到1,000-5,000rpm，等同只要不要過度大腳就不會切換到傳統的火星塞點火（SI），而這就是結合火星塞（SI）和壓燃（CI），形成的火花控制壓燃點火（Spark Controlled Compression Ignition；SPCCI）獨門技術。