当年三言两语间催生的“马自达塞车”梗，成了日后粉丝们乐此不疲的经典自嘲，也刻下了这家日系品牌挥之不去的形象烙印。说它小众吧，也不至于稀罕到大街上看不见;说它大牌吧，又确实长期偏离主流——国人说起马自达，脑海中印象大抵如此。

2010年，全世界都在搞小排量、搞涡轮增压，只有马自达硬要把自然进气发动机的潜力挖到底;步入2020年，当全世界都在搞电动化、搞混合动力，马自达却在闷头做一种拗口难懂的“稀薄压燃”发动机。还顶着一个又土又怪的名字”创驰蓝天”——谁不知道电动才是环保、用电才能蓝天？今天你搞出来一个汽油车再怎么省油，就不怕大家连看5分钟科普的兴趣都没有吗？

2010年——正是小排量涡轮时代风雨欲来之际，马自达提出了Skyactiv创驰蓝天计划，核心便是发展高效率的自然吸气发动机Skyactiv-G。现成的加涡轮、减排量之路，马自达不走，偏要去试着打破自然吸气的现有技术天花板。

Skyactiv-G的首要指标是热效率。对，就是内燃机经常被拿来耻笑的那个“20%-30%”。小排量涡轮风潮正是为了应付环保法规，那么马自达非要用自然进气发动机来干小排量涡轮的事儿，首先便是要把能耗和排放降下来。

马自达在2012年交出的答卷——Skyactiv-G发动机，拥有37%的最大热效率和60kW/L升功率（美国EPA数据，Skyactiv-G 2.OL，2014）。没有如今风靡的48V电机，没有任何混合动力，也没有以驾驶性和动力为牺牲，单纯依靠优化汽油燃烧过程，实现了37%的最大热效率。作为当代最早的一批高效发动机，Skyactiv-G的很多指标要到几年后才被丰田等大厂超越。

现在你能买到热效率最高的汽油发动机，是丰田TNGA架构的Dynamic Force系列发动机的40%，加上丰田油电混动系统的话可以到41%，同时升功率也达到了60kW/L（即效率不以动力为代价）。虽然热效率已经比马自达Skyactiv-G还高，但马自达毕竟早了五年，算得上早了一整代。

以如今的眼光来看-Skyactiv-G虽然仍属先进，很多技术其实已经不算新鲜。提高燃烧效率最直接的手段，是提高发动机的压缩比。粗略理解，压缩比就是发动机活塞运动到上止点时的最小容积，与运动到下至点时的最大容积之比。通常，汽油发动机的压缩比在10口1左右，超过11口1的已属罕见。注重动力性能的发动机，会使用偏小的压缩比;强调低能耗和高效率的发动机，压缩比会偏大。

提高压缩比的困难-是要面对爆震风险。爆震，是指在发动机活塞上行压缩的过程中，气缸内燃油在高温高压下被提前引燃。燃油不依照活塞运动规律的突发意外爆燃，会严重损伤发动机内部结构直至报废，这是一种十分危险的现象。

抑制爆震的手段之一，是减少气缸内残余的上次燃烧废气。为了抑制爆震、提高压缩比，Skyactiv-G使用了独特的4-2-1排气歧管。即四个气缸的四个排气歧管先汇成两个，再合二为一。排气路径更长，点火相邻气缸间相隔更远，相邻点火气缸的排气脉冲不会互相干扰，就可以让排气门开启时间更久，尽可能地排光废气、减少残余。

特殊的排气歧管，加上其他一些措施，使得Skyactiv-G得以拥有惊人的14口1压缩比（国内因油品问题减至13.1口1）。这一度是压缩比最大的量产汽油机，直到被马自达下一代发动机Skyactiv-X打破。五年之后40%热效率的丰田Dynamic Force发动机，压缩比也“不过”13口1。

同样是要满足越来越严的环保法规要求，小排量涡轮是让发动机的高效区间，向着日常使用工况靠近一些。而马自达则是选择”硬刚”：我就是要把热效率这个硬指标做上去。凭借第一代Skyactiv系列发动机，马自达在不断收紧且更利于小排量涡轮机的排放法规中，用别人眼中挖掘殆尽、毫无希望的自然吸气发动机，不仅生存下来还站稳了一席之地——盡管这片地有越站越小的趋势。好在，高压缩比自吸的Skyactiv-G才只是一个开始。

“你坐马自达，怪不得你塞车。”1997年，梁家辉在电影《黑金》里对着迟到了11分钟的与会黑老板轻蔑一笑。在无忧无虑的淳朴汽油时代，汽车品牌之间等级分明，座次清晰。“我们坐的都是奔驰，都是劳斯莱斯”，而“你坐马自达，你根本就没有资格来开这个会。”谁也不会想到，二十年过后，当奔驰和劳斯莱斯们都已经对电动车亦步亦趋，内燃机汽车最后的坚守者，竟然是那家廉价亲民、又天生反骨的日本偏门小公司。

没有哪家停滞不前的公司能生存下来，尤其对于那些剑走偏锋的独行者.2012年第一代Skyactiv-G投产后，这些年来马自达都在做什么呢？当然是忙着研发第二代Skyactiv——Skyactiv-X，这才是本文的高光主角。如果按照计划，刚刚在海外投产不久的Skyactiv-X发动机，应该在2020年内在国内上市。

第一代Skyactiv，其实分为汽油机Skyactiv-G和柴油机Skyactiv-D，而第二代Skyactiv则放弃柴油机而专注于汽油机。之所以有这样的选择是因为Skyactiv-X的核心，可以归结为“用柴油机的方式，烧汽油”。后缀“×”仿佛代表了汽柴油技术的交汇。

我们知道，由于汽油柴油各自特性不同，汽油机使用火花塞点火，即点燃式;柴油机无须点火压缩即燃，也就是压燃式。百年来，汽油点燃、柴油压燃，仿佛—加一等于二般的真理。

老司机都知道柴油车省油是因为柴油机的压燃式点火在热效率方面更具优势。原理其实很好理解：火花塞点火，火焰要从中心的火花塞向四周扩散，逐步引燃整个气缸内的所有燃油混合气，燃烧传播的过程是需要一段时间的。

但在燃烧做功的过程中，发动机不会停下来等你烧，活塞始终在飞速上下运动。当燃烧还没有完全结束，活塞却已开始向下运动，意味着后面有一部分燃烧的能量，并没有真正作用于活塞下行，也就相当于这部分能量被浪费了。就好像我们蹬自行车时脚不慎踩空，你的腿明明做了功，却并没有真正用于自行车前进-，相当于这部分劲是白费的。

反观柴油机使用的压燃式点火。燃油混合气在气缸内是均匀分布的，所以当活塞上行达到压燃所需条件时，燃烧会在整个气缸内多点、同时发生。燃烧能量在一瞬间释放，做功时间更短、峰值更高。并且气缸内各处燃料的，燃烧情况更为均匀一致。燃料能量中会有更大部分（相比点燃式）被用于推动活塞做功，热效率自然会更高。

马自达Skyactiv-x，世界上第一台也是唯一的压燃式汽油机。把汽油机做成了“柴油机，马自达是如何实现这一魔幻现实的？Skyactiv-X的核心技术，叫作SPCCI火花塞控制压燃点火（Spark Controlled CompressionIgnition）。如果你懒得往下细看，简单粗暴划个重点：1.汽油其实可以压燃，但条件极为苛刻，压燃不稳定难应用;2.Skyactiv-X既能压燃也能点燃，能“压”时则“压”，不能“压”时切换到“点”;但如果太多的时间是点燃式，压燃就没什么意义了;3.为了尽量扩大压燃的可用范围，需要精确控制气缸内压力;4.使用火花塞进行有限的点火，虽然用了火花塞，但目的不是点燃，而是精确控制压力来保证稳定压燃。以上，即所谓火花塞控制压燃点火SPCCI。

在内燃机前沿研究领域，有一种理想中的燃烧状态，叫作稀薄燃烧。怎么算稀薄？按照空气中氧含量和燃烧化学式，人们计算出充分燃烧所需的空气/燃油混合比例（空燃比），应该是14.7口1。所以理论上讲，只有当空燃比大于等于14.7时，燃油才可能被完全烧尽，其中的化学能才有可能被全部释放。当空燃比大于等于14.7，就可以认为是稀薄混合气，所以说稀薄燃烧是—种理想燃烧。

然而汽油车发展百年，几乎从未实现理想空燃比。你在路上见过那么多车在跑，没有一辆能达到14.7的空气燃料配比，没有一辆能提供充足的空气让汽油充分燃烧。

这当然是有原因的。现在的汽油发动机，空燃比都是燃油过剩一些。因为这样虽然会导致燃烧不充分，浪费燃料并增加排放，但多余的燃油会起到降温作用，帮助提升动力性能。另—方面，当空燃比真的接近14.7时，稀薄混合气带来的富氧环境，会导致氮化物（NOx）等污染物大幅增加：燃油经济性是上去了，但排放污染就很难看。理想燃烧，不是不想，实属不能。

马自达要继续提升发动机的热效率，但Skyactiv-G那种提高压缩比的法子，已经不能再多指望。原因是根据内燃机奥拓循环的理论热效率公式，随着压缩比增加，热效率的提升空间会越来越小，即边际效用递减。Skyactiv-G已经做到了压缩比14口1，单靠继续提高压缩比，对于热效率的提升幅度有限。

理论公式给出了另一个出路，叫作比热比，即“定压比热容”比上“定容比热容”。虽然听着玄了吧唧让人头大，但稍微花点时间琢磨归纳—下就容易明白，姑且可以这么理解：如果气缸内的燃油混合气，能将更多的热量用于使其膨胀，而不是用于使其升温，内燃机的热效率就会提高。

让混合气变得更加稀薄，可以提高比热比。因为当空气过量，有更多气体不参与燃烧但会吸热，燃烧温度就会下降;再加上燃料能充分燃烧，能量更彻底地用在了膨胀做功。所以燃油混合气越稀薄，理论热效率会越高。

理论到位了，下面剩下实践。前面说到的氮化污染物是第一大难题。然而马自达在实验室中，在尝试了多种空燃混合比例后发现：当空燃比等于和稍大于14.7时，确实会如人们常识中那样，导致排放氮化物激增;但进一步增加混合气的稀薄程度，当空燃比达到29.4时（两倍于14.7），氮化物排放又会降低至可接受程度。也就是说，人们以往的认识是，稀薄混合气会导致NOx排放爆发，然而马自达发现——那是因为你家的稀薄混合气，还是不够稀。

惊喜还没结束。马自达在实验室中还发现，当稀薄程度进一步增加，空燃比增加到惊人的36.8口1时，在足够压力下，燃料混合气还没有等到火花塞点火，就自发被引燃了一一也就是说，汽油压燃，其实完全可以实現。稀薄+压燃，就此成为马自达的钻研方向。同时，这也是业界公认的，未来终极内燃机的重要发展方向之一。

然而接下来几年，马自达—直都在被”实现稳定压燃”这一难题按在地上反复摩擦。当然了，它是自愿的。汽油压燃，确实是可行的一一在实验室里。虽然和柴油压燃相似，但汽油终归是汽油，化学性质比柴油更活跃，要实现稳定可用的压燃，困难得多。

首先，压燃对发动机的运转工况有着极为苛刻的要求。只当发动机负荷、转速同时满足一小片特定范围时，才能维持稳定的压燃点火。其次，压燃对于温度与压强十分敏感，在不同的温度不同的海拔，压燃能不能成，简直像看缘分。再有，燃烧室内部的环境也影响着压燃的成败：温度过高，压燃发生太早振动严重;温度过低，压燃太晚降低效率……

要实现稳定、可用的汽油压燃，简直像在伺候爹。也就不难理解，哪怕汽油压燃能在实验室中实现超高的热效率，却从未曾被任何一家厂商应用于现实。但眼下马自达已经骑上了老虎，想下去肯定是来不及，就算下去了也没有其他出路，只有硬着头皮刚正面。最后工程师们想出的解决方法是：用“背叛”柴油压燃的方式，来实现汽油压燃。

既然压燃不可能覆盖发动机的全部工况，那么压燃发动机终归不会完全舍弃火花塞，在部分无法实现压燃的时候，还是得以点燃式保持运转。而压燃不稳定的原因，无非是温度和压力。温度难以做到精确实时控制，但压力是可以的，比如——用火花塞点个火？

在气缸内压力不满足压燃条件时，火花塞提前实施小范围的有限点火，使缸内压力瞬间增加，之后气缸内尚未燃烧的大部分混合气就可以压燃点火。只要能精确控制火花塞的点火，就可以精确控制气缸内压力，也就能够实现更大范围的稳定压燃。是压燃吗？是。火花塞呢？也用。这就是Skyactiv-X的核心科技，所谓火花塞控制压燃点火SPCCI。

基本原理听起来不复杂，但真要做到精确控制，就成了”听着简单做起来难”。由于Skyactiv-X同时具备点燃、压燃模式，其中压燃模式（SPCCI）还要判断火花塞的介入时机和介入程度，最后Skyactiv-X光是大体的燃烧策略就多达三层。