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马自达压燃发动机，可以说是朝着超稀薄燃烧领域迈进了一大步；降压燃、火花塞点燃结合到一起，起到相互辅助作用，因为压燃会受到环境因素的制约，比如说低温环境下、即便压缩比超高，但想完全压燃也很困难，所以在一些特殊环境下、火花塞点燃起到给燃烧室预热的作用、促进压燃的成功；这款发动机的难点在于控制策略上，因为根据不同的环境、不同的工况，要进行点燃、压燃间的切换，它俩的切换将带来空燃比、等效压缩比（非机械压缩比）在瞬态下的改变，总之马自达挺疯狂……

马自达压燃发动机

提起SKYACTIV-X发动机，很多朋友第一时间想到的则是压燃，这么想也没错、毕竟汽油机压燃颠覆了咱们对内燃机常规的认知；实际上压燃只是表象，而真正的核心却在于超稀薄燃烧，超稀薄燃烧可以理解成空燃比超高的混合气进行点燃，而难点就在于此！要实现超稀薄燃烧，依靠火花塞跳火、进行点燃是根本行不通的，所以马自达迫于无奈、选择了广泛应用于柴油机领域的压燃方式，才能让超稀薄状态下的混合气体正常点燃、并燃烧！所以才有了如今的压燃SKYACTIV-X，所以压燃只是无奈的选择、能点燃马自达绝对不会采用压燃，所以这款机器的灵魂奥义是超稀薄燃烧，其它皆为铺垫！

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超稀薄燃烧与过量空气系数

在谈超稀薄燃烧前，我们先要了解空燃比是什么？朋友们应该都清楚14.7空燃比吧？实际上这只是理想空燃比、不代表最高空燃比，当空燃比为14.7时，过量空气系数为一，此空燃比下、混合气体燃烧较为完全（注意不是绝对完全的燃烧），该空燃比下、混合气体燃烧进行较好，能同时兼顾动力、燃油经济性；当空燃比低于14.7时、属于加浓燃烧，而当空燃比大于14.7时、则进入到稀薄燃烧范围，空燃比越大、稀薄燃烧边界越大、越难以点燃！

过浓，理想，稀薄三类混合气

当我们日产驾车时，都有给油加速的动作，当我们猛踩油门加速时，系统判断车辆对动力有需求，就会采取加浓喷射的动作，此时空燃比会降低至12.7左右、过量空气系数0.88，此时混合气体浓度上升、火焰传播速度最快，所以此时动力响应最好，所以我们成0.88过量空气系数时的混合气叫功率混合气！所以我们能看出当空燃比逐渐降低时（也不能太低、混合气太浓了也不行），会偏向于动力取向，动力响应好、但却费油！而空燃比大于14.7时，随着数值逐渐提高、燃油经济性会越来越好，但动力响应却会越来越差，差到什么地步？差到火都点不着了、得靠压燃来帮忙！

稀薄燃烧与氮氧化物

马自达的选择

马自达研发SKYACTIV-X，目的就在于开发一款极致省油的发动机，所以坚定地向超稀薄燃烧领域迈进；起手就是二倍空气系数、空燃比也就达到了29.4起（压燃状态、开头已经提到该机器空燃比可以切换），之所以要采用这么高的稀薄燃烧边界，就是因为如果空燃比低于这个数值时，燃烧后产生的氮氧化物很高、排放没有办法通过，所以马自达为了在保证排放的条件下、实现超稀薄燃烧，所以起步就把牙燃状态下的空燃比提升至29.4；而超高的空燃比则带来了点火困难的麻烦（火花塞），所以无奈之下、则采用了压燃！

稀薄燃烧与分层燃烧

稀薄燃烧，并不是想象中那么容易；在实际的控制策略上，通常会采用分层燃烧的方式还实现稀薄燃烧！如下图所示，这就是一个分层喷射、分层燃烧的示意图，一般都是采用直喷发动机来实现分层燃烧，因为直喷机的喷油嘴在燃烧室内，更容易实现分层喷射；而歧管喷射发动机（电喷），喷油嘴在歧管内、所以不容易控制，也能分层、但分的层数很少，不利于提高稀薄燃烧的边界！从下图中我们可以明显地看出，喷油嘴从上至下依次喷出多个混合气层（图片上只画了五层、实际要更多），离火花塞最近的层、浓度最大，依次向下、混合气浓度则越来越稀薄，最底层、混合气体浓度则最低！

分层燃烧原理图

点燃、压燃之间的选择

传统针对稀薄燃烧的方式是点燃，咱们还是先看上图，火花塞跳火、点燃最近混合气层（火花塞附近混合气浓度大、容易点燃），之后利用火焰的不断传播，依次向下引燃其它各个混合气层，这就是传统的点火方式，其它主机厂也是采用这种方式逐渐提高稀薄燃烧边界，可这种点燃方式、当空燃比接近19时，几乎就点不着了，简单点说就是最上层混合气点燃、逐渐向下传播，当火焰传播到空燃比19的混合气层时、火焰熄灭，传播不下去了！所以更不用提马自达起步29.4的空燃比了，所以面对这个困惑，马自达选择了压燃！

各位可以思考下，为什么火花塞跳火、都无法完全引燃，压燃为什么就可以成功？实际上火花塞跳火，终究是一个着火点，之后依次进行传播逐层引燃，但活塞上行、压燃时，所压燃的是一个混合气层，一个混合气层被压燃、其中会有无数的着火点；火花塞跳火、是势单力薄的，但压燃的一个层、拥有无数的着火点实现火焰传播、引燃所有稀薄层，就更加容易实现了；所以这就是马自达必须得采用压燃的关键原因！

火花塞辅助点火

为什么保留火花塞？

实际上压燃，只是在理想状态下、才可以成功实现，而一辆车、必须适合全领域运行，总不能只在台架上运行吧？所以发动机必须得做到在绝大多数环境下、都可以使用；所以问题就来了，如果车子是在极低温条件下，燃烧室温度极低，此时燃油雾化率很低、所以这个时候想压燃也是做不到的，所以在这个时候、还需要火花塞进行辅助点燃、给燃烧室预热，使得之后的压燃变得可能，这就是保留火花塞的理由；其次就是该发动机，在中、高负荷下，依然是采用火花塞点燃的方式运行，因为此时的工况剧烈！

SKYACTIV-X发动机的机械压缩比，已经达到了16，所以这样高的压缩比下、全负荷运行的时候爆震问题很难控制，汽油压燃、本身就是一种爆震，只不过是可控的爆震，而当发动机全负荷运行时，再采用压燃的方式、爆震也将难以控制，所以当发动机全负荷运行时、还是采用了传统的火花塞跳火点燃的方式；所以这款发动机，是可以时刻完成压燃、点燃的瞬态切换的；所以精确的控制策略，就是这款发动机精妙所在，前一个循环可能是点燃、下一个循环就会切换到压燃！

空燃比原理

在机械增压器（与传统的不同，它这个就是一个瞬态充气装置）的帮助下，可以迅速为燃烧室填充气体、迅速提高空燃比，试想一下、超高空燃比状态下点不着火，而想迅速从点燃切换至压燃，就需要这个机械充气装置了，依靠它可以迅速地把点燃时的正常压缩比、迅速提升到29.4时的超高空燃比状态，所以才使得点燃、压燃可以迅速实现切换；总的来说这款发动机是伟大的，别的主机厂也玩稀薄燃烧、马自达肯定不是第一个，但别人是小打小闹的实验阶段、马自达则是真给造了出来！

SKYACTIVE-X性能

所以马自达压燃发动机，从表面上看压燃是最耀眼的成就，实际上压燃、点燃不存在孰高孰低，马自达能点燃汽油机、也绝对不会去采用压燃；只不过即便利用了分层燃烧，但在超高空燃比状态下，还是没办法利用火花塞跳火实现点燃，所以引入了压燃、所以依靠压燃吸引了所有人的眼球，实际上真正耀眼的是超稀薄燃烧！而压燃也不是万能的，它会受到环境的制约，比如低温条件下、燃油雾化差，压燃就难以实现，此时就需要用火花塞点燃、给燃烧室预热、辅助压燃；当车辆全负荷运转时，燃烧室内温度较高，继续压燃就容易让爆震变得不可控，所以此时还是会保持传统的点燃方式运行，所以就必须得有火花塞了！

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