引言 | 电动化时代的一股清流。

最近的一则消息让一向低调行事的马自达重新回归到人们的视线中。

有海外媒体报道称，全新一代大改款马自达3（国产版为马自达3 Axela昂克赛拉）有望于今年11月开幕的2018洛杉矶车展进行全球首发，并将于2019年起在全球各地上市。

据悉，新车将从魁（KAI）概念车身上汲取设计元素，并搭载带有SPCCI（Spark Controlled Compression Ignition）——“火花控制压燃点火”技术的全新SKYACTIV-X（创驰蓝天X）发动机。

看到这则消息，作为一位昂克赛拉车主，车聚君本人还是挺兴奋的，不过根据马自达车辆研发部执行长官松本浩幸（Hiroyuki Matsumoto）在去年日本车展期间所提供的信息，下一代昂克赛拉全系将采用扭力梁后悬挂。

对此，他的解释如下：

▎结构简单的扭力梁悬挂相比结构复杂的多连杆悬挂在改善车辆NVH方面表现更好。

▎使用非独立后悬挂之后，车辆内的乘坐空间会得到改善。

于是作为一位现款车主，车聚君倒是有一些暗暗的庆幸：还好早买了，不仅是后独悬，还加了根防倾杆。

在这里车聚君也不禁要问：对崇尚“人马一体”理念的马自达来说，这样的“冒险”究竟值得吗？

那么回到新车，车聚君开始继续探究这款即将搭载在新款车型上的SKYACTIV-X（创驰蓝天X）发动机。车聚君发现，它还采用了“黑科技”一般的SPCCI（Spark Controlled Compression Ignition）——“火花控制压燃点火”技术。为什么说它是“黑科技”呢？

因为马自达做出了能把汽油“压燃”的发动机。

这到底有多难呢？

车聚君在这里做一些小科普：汽油的燃点（427℃）远远高于柴油（220℃），虽然汽油比起柴油更容易挥发，但由于同样是使用喷油嘴把燃料雾化，而汽油燃点却高得多，导致雾化汽油不易压燃，更适合外部（火花塞）引火。而如果强行提高压缩比压燃汽油，就会产生爆震现象，使整个燃烧过程变得难以控制。

相比之下，压燃柴油就容易得多。也因此，柴油机的压缩比（即活塞由下止点运动到上止点时，气缸内气体被压缩的程度）相对汽油机来说就会更高。活塞的行程越大，做功更多，发动机的扭力也就越大，发动机正常运作所需的转速也就更低，所以柴油机自然也就更省油了。

而随着时代的发展，HCCI（Homogeneous Charge Compression Ignition）——“均质充量压燃”技术被提出。事实上这项技术早在上个世纪就被提了出来，而在当时，HCCI其实一直是被视为柴油发动机的革命性技术。

我们先来看看HCCI的燃烧状态，与普通柴油机或汽油机的非均匀扩散式燃烧不同，HCCI下的所有燃料都几乎在同一时间被点燃。

但由于HCCI技术与传统柴油机的压燃模式有很大不同，并且对发动机工况也十分挑剔，所以HCCI一直只能处在实验室中。

而相比柴油而言，汽油在HCCI技术中却有一个优点——它在必要时依然可以使用火花塞点燃。燃烧方式的切换，似乎就解决了上述的问题。可听起来虽然简单，实现起来却并不容易。在HCCI下的种种要求都与传统燃烧完全不同，两种模式下的切换控制也一直是一个难题。

而在马自达之前，其实已有若干车厂尝试过类似技术，但都未能量产，究其原因，无外乎可靠性的问题。

那么，马自达的SPCCI（Spark Controlled Compression Ignition）技术，又究竟有什么魔力呢？

首先，活塞从下止点开始上行，以15:1~16:1的压缩比压缩混合气，而当活塞运动到接近上止点的时候，使用火花塞点燃一部分的混合气，被点燃的汽油逐渐形成一个火球，就像是一个向下运动的活塞一样，进一步增加缸内的压力，从而把未能点燃的混合气压燃。于是做到了通过对火花塞点火时机的控制，根据不同的工况进行压燃，使压燃得以在更广泛的转速区间中存在。而在急加速等高负荷状况下，则切换为传统的点燃模式，从而又保留了汽油机的高转特性。

当然，不仅仅是火花塞，燃烧室形状、喷油方式、EGR控制等等的革新都是达成均质压燃的关键所在。

那么，说了这么多，为何马自达要不遗余力地去研制这样一款发动机呢？

显然是为了“环保”二字。实现了HCCI技术，就能带来更好的热效率，也就能应对日渐苛刻的环保法规了。

但再进一步地说，马自达这么做，只是为了“生存”。

而比起各大厂牌陆续撑起的电动化的大旗，马自达又独树一帜，另辟蹊径，去找寻另一条康庄大道。

而为什么说“又”呢？

因为马自达已经不是第一次这样做了。

早在五十多年前，为了挽救当时公司即将被吞并的命运，马自达必须掌握一项核心技术以摆脱这个困境。而德国人汪克尔的一项发明吸引了时任马自达社长松田恒次的目光——转子引擎。

这可能是拯救这家东洋小厂的最后一根稻草了。

▲汪克尔和他的转子发动机

然而，当时的这台转子试验机在工作一段时间后，转子室内的缸壁会出现超乎想象的波纹状磨痕，这样的发动机寿命只有几十个小时。马自达的工程师们深刻意识到此问题是转子发动机实现量产道路上最大的障碍。

于是，马自达成立了“转子研究部”，并任命山本健一率领精心挑选的46名工程师针对转子发动机进行研究与改良，这47人也被称为“转子四十七士”。

▲“ロータリー47 士”（转子四十七士）

之后的成果，大家也都看到了，通过马自达的不懈努力，转子发动机终于得以量产，并发扬光大。马自达也成为了史上唯一一家将转子发动机大规模量产的公司。

▲第一台搭载转子发动机的量产跑车 Cosmo Sport

▲勇夺勒芒 24 小时耐力赛综合冠军的马自达787B转子赛车

虽然依旧因为排放问题，转子引擎在2012年正式停产，但也因此，马自达这个规模并不大的日系二线厂牌在全世界收获了无数的铁杆拥趸。

▲风靡全球的转子跑车RX7

让我们再把目光拉回到现在。

2018年5月17日，马自达在北京举办了一场“Zoom-Zoom可持续发展战略2030”说明会。会上，马自达专务执行董事藤原清志特别强调，真正的环保理念，应考虑“Well-to-Wheel”（“油井—车轮”）全过程能源消耗和碳排放，而不止是车辆的使用环节。

从“Well-to-Wheel”的角度来看，电动车所谓的“零排放”，是完全不科学的。它的清洁程度视电力来源不同而有很大不同。

他表示，同样是火力发电，如果使用的是煤炭，那么折合到电动车的二氧化碳排放水平就是200g/km，如果用的是石油，则为156g/km，LNG（液化天然气）是目前为止最清洁的火力发电燃料，使用这种方式发电，折合到电动车的碳排放水平是100g/km。

而发电环节也是需要排放二氧化碳的。太阳能、风能等发电方式的碳排放很低，但如果是煤炭发电，则每生产1kW·h的电量，就会产生943克二氧化碳，石油发电是738克，LNG发电是599克。

▲马自达汽车株式会社专务执行董事藤原清志致辞

马自达常务执行董事、动力总成研发负责人人见光夫则表示，内燃机的燃效改善目标，就是要达到可以媲美LNG火力发电的电动车碳排放水平。这当然是一个挑战，但是现在他们的新一代SKYACTIV-X（创驰蓝天X）汽油发动机已经实现了这个目标。

而根据我们国家自身情况，2013年，中国的火力发电占比仍接近8成，而近两年的情况有所好转，但占比依旧巨大。风能、太阳能等发电方式长期存在并网困难，并不只是建个电站那么简单。

▲马自达汽车株式会社常务执行董事人见光夫致辞

所以，人见光夫认为，现阶段，内燃机效率的提升，是比强行推广电动车更加有效的减排手段。

这其实也是他的一贯观点。两年前，他就说过，世界上每年发电环节产生的二氧化碳排放量大约为4.3亿吨，而汽车的排放量约为2亿吨，不去改变发电方式，而寻求强制推广电动车来达到减少二氧化碳排放的目的，简直就是缘木求鱼、本末倒置。

而这让我又想起了另外一则故事：

某国外媒体在两年前的一则报道称：车主Joe Nguyen在香港花了5.1万美元购买了特斯拉Model S并将其运送回新加坡。根据新加坡法规规定，新车需要通过长达几个月的检测。根据新加坡政府车辆碳排放（CEVS）的标准，车主可收到退税额度的金额为10880美元。

然而，令Joe Nguyen没有想到的是，Model S在测试后居然被认定为“非环境友好车型”，于是新加坡陆路交通管理局（LTA）为该车开出了相当于退税金额的罚款。

那么，一款根本不烧油的Model S为何会被开出“排放超标”的罚单呢？

原因是新加坡方认为该车每公里需要消耗444千瓦时电量，被认为使用太多电量而成为“污染源”（可以理解为增加了社会耗电量，迫使电厂消耗更多能源来发电，这导致发电过程中更多的碳排放）。

根据LTA的规定，对于所有电动车辆，电能源消耗标准是每瓦时0.5克二氧化碳。但根据检测结果，Model S换算后的二氧化碳排放量为每公里222克，属于严重超标。

亚洲新闻频道的采访中，LTA代表给出了他们的解释：“对于所有电动车辆，电能源消耗标准是每瓦时0.5克二氧化碳。这是为了计算电动车使用的电量在发电过程中产生的二氧化碳排放，即便汽车没有排放废气。换算下来，这位Nguyen先生的汽车二氧化碳排放量为每公里222克，属于车辆排碳量计划的收费范围。”

当然，我们无从考究新加坡方的计算方式是否合理，但这也从侧面说明了人见光夫的的理论绝对不是空穴来风。

车聚小结

最后，回归到这款即将推出的新车本身，在这辆概念车上，马自达又给我们描绘了一个怎样的未来？

没人能准确定义出Zoom-Zoom，但我们都知道了马自达的与众不同与坚持。

它在内燃机一统天下时，主推转子发动机；在电动车席卷全球时，又回归内燃机的潜能挖掘。

对错成败已不重要，勇气让人叹服。

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马自达转子引擎作为汪克尔引擎（Wankel engine）的遗孤，被无数汽车迷津津乐道。有钱了研究转子，没钱了卖两年车又来研究转子，虽然这是调侃，但这般执着却真感染了不少人。

相比以发明者名称命名的叫法，转子引擎（Rotary Engine）更能突显转子在这种引擎中起到的重要作用。常规发动机工作时活塞在气缸里做往复直线运动，为了把活塞的直线运动转化为旋转运动，必须使用曲柄滑块机构，这无疑增加了发动机的复杂性。

转子发动机则不同，连接在转子上的输出轴会随着转子本身的转动一起转动。取消了无用的直线运动带来的好处有很多，以双缸汽油转子发动机为例，相比同等功率的6缸汽油传统发动机，它的零件总数约少20%，体积约小30%，自重降低近一半。

既然转子如此重要，它的设计自然备受瞩目，那为什么莱洛三角形最终被选中呢？这一切还得从莱洛三角形的特性说起。

一、什么是莱洛三角形

莱洛三角形是除了圆形以外，最简单易懂的勒洛多边形，一个定宽曲线。定宽性用下图来解释最直接，我们会发现圆形旋转一定角度后，它依然能与上下两条线相切，也就是说它的宽度不会发生变化。

与圆形一样，莱洛三角形也能达到这个效果。

关于莱洛三角形的奥妙，有这么一个段子：

青年问禅师：“大师，在单位，他们总嫌我棱角太突出，不合群！”禅师掏出数根圆柱铺在地上，在上面搁了一块木板，并推动它，说：“你看，轮子合作一致才能保持所承载木板的平稳前进，你能找到棱角突出的形状也让木板平稳前进吗？”青年略一沉吟，默默地掏出一把莱洛三角形。 

关于定宽性的好处，最经典的例子就是窨井盖设计了。出于安全考虑，我们希望不论怎么放（任何方向、任何角度），井盖都不会掉入下水道中。如果想象力不够，我们用正方形举例，比如当我们把正方形的井盖立起来，它就很容易掉入下水道里，所以井盖不能是正方形。

但莱洛三角形则不会发生这种情况，因为不论怎么旋转，它的宽度是不会发生变化的。正因此，莱洛三角形可以被用来钻正方形孔，简直是突破想象力。

了解了定宽性的特点，它对应到转子发动机上就是，这能保证转子始终能紧贴正方形内壁运动，因此不会出现漏气的问题。

误打误撞的不完美

既然莱洛三角形也能起到和圆形类似的效果，那按理说它也能被用来设计窨井盖，但事实上我们很少能见到类似的实物。

其中一个原因是莱洛三角形在运动过程中重心不稳，比如下图这种，在运动过程中它的重心会像波浪一样起伏。

一般窨井盖都会很重，而且时有开启井盖下井工作的需求，所以除了安全安装要求外，它还要方便移动，因此莱洛三角形重心不稳的问题被暴露出来。

▲当然这也和莱洛三角形的制造工艺要比圆形复杂有关。

虽然重心不稳的问题制约了莱洛三角形的普及，但波动的重心正好像摇动的手柄一样，可以将保证转子在平面旋转运动的能量直接传递到输出轴上。

也有完美的圆形做不了的事

我们总喜欢用圆满来形容一件事很完美，虽然具体原因无从考证，但人类确实天生对圆形的东西充满了喜爱和认同，比如中秋十五月圆时要全家团圆，从唐朝开始要吃代表团圆的月饼。

由于圆形天然的密闭性，而且并不存在像正方形拐角处那样，有容易堆积残渣的地方，因此将它用到发动机上是再合适不过的，所以我们会发现汽缸是圆的、活塞是圆的、气门也是圆的……

但这并不代表圆形能够在所有场合替代莱洛三角形，事实上正是因为圆形的完美阻碍了它与转子结缘。我们知道转子发动机与传统发动机一大不同在于转子是平面运动，而活塞则上下往复运动。

在平面运动中，我们既要通过转子运动带动输出轴运动，又要保证有空间进行进气、压缩、作功和排气的过程。圆形由于太过圆满，一来气流很难产生推力使其旋转，再者它不能实现诸如莱洛三角形那样，既能时刻紧贴内部又能留足空间给燃气。

但莱洛三角形就不一样了，正是巧妙地运用了平面上旋转时的“漏洞”，这一切才得以运转起来。下图介绍了转子发动机从吸气到排气的过程，可以看到燃气正是在“漏洞”处实现了燃烧、排气等过程。

▲虽然形状比较特殊但转子发动机本质上依然是4冲程发动机，而且4个冲程的定义与活塞发动机是相同的。

可以看到莱洛三角形转子把汽缸分成三个独立空间，三个空间各自先后完成进气、压缩、做功和排气，三角转子自转一周，发动机点火做功三次，要知道四冲程发动机的曲轴每转两周发动机才做一次功。

另外，输出轴的转速会是转子自转速度的3倍，这与往复运动式发动机的活塞与曲轴1：1的配比优势要明显得多。这也是为什么转子发动机很容易做到万转的原因之一，比如NSU试制的DKM原型机最高转速竟然达到了17000rpm。

成也萧何败也萧何

由于莱洛三角形转子的设定，发动机的进气、压缩、燃烧和排气四个过程会在摆线形缸体中的不同位置进行，这带来的好处是能够较好的控制各个过程的时机，但由于燃烧不充分，导致耗油量很大。

另外，莱洛三角形转子尖角长时间与内壁接触，磨损现象比较严重，密封性受到了极大的考验，这也是影响其寿命的主要原因之一。

为了解决这个问题，LiquidPiston发动机就采用了特殊设计的类椭圆转子，但这却大大增加了转子发动机的复杂性，无疑是自废武功。

事实上在1961年汪克尔本人所著“旋转活塞式机械”的技术手册里，列出了大量他本人计算或实验可行的转子系统。但在考量加工难度，旋转稳定性和效率之后，2-3方案正式成为早期汪克尔引擎的正式选型。

798小结：

不得不说小而美的设计真的很容易打动到大家，莱洛三角形之于转子发动机就是这样的存在。虽然在机械工程领域，它的作用和使用率远不及圆形，但恰到好处的美妙真能让人心潮澎湃。

当然由于转子尖角易磨损的问题，严重降低了使用寿命，但综合考量加工难度、旋转稳定性和效率之后，它又是最理想的一种设计。

车聚君之前曾写过一篇名为《细数汽车史上七大逗比发明》的文章，里面列举了发光轮胎、宠物袋、车载迷你酒吧、火箭刹车器等看上去很美，但并不现实的汽车功能。今天车聚君就再为大家盘点那些昙花一现、令人十分惋惜的偏门儿汽车技术。

一、无轮毂车轮

在我们印象中，车轮首先肯定是圆的，其次必须要有轮毂。你能想象出没有轮毂和轮辐的“空心”车轮么？1989年的日内瓦车展，来自瑞士的非著名汽车厂商Sbarro展出了一台配备无轮毂车轮的概念车——Osmos。

这车能跑么？不但能，而且较普通车轮还有诸多好处：减轻重量、降低扭矩反作用力、减少轴向应变和径向应变等等。有点看不懂？但有一点你肯定和车聚君感同身受——这车轮太TM炫酷了！

为什么没量产？估计需要技术大拿来解释了。其实原因无非是技术不成熟、生产成本过高，或许未来某个极具创新力的车企会将无轮毂车轮技术投入量产，或许大家可以期待一下苹果汽车。

二、转子发动机

看过《头文字D》动漫的人肯定记得那辆马自达RX-7，主角之一的高桥启介正是靠着这辆车，与藤原拓海的AE86一路过关斩将，完成了艰难的D计划。这款车有一个最大的特点，就是装配了一台世上罕见的转子发动机。

转子发动机起源于德国，而真正执着于这项技术，投入巨大精力的只有马自达。早些时候，转子发动机确实有诸多优势，例如运转安静顺畅、结构紧凑轻巧。但它还有着油耗大、耐久性低等缺陷。

2012年，马自达因研发成本过高、回报太少也停产了转子发动机。不过后来又有消息称，马自达已经重启RX系列跑车的开发，并有可能在2020年马自达诞生100周年之际复活这款搭载转子发动机的车型。

三、可变型模块化汽车

注意，这里说的是模块化汽车，而不是某些厂商经常挂在嘴边的模块化生产平台。生产平台是不是模块化，消费者感知并不明显。但像搭积木一样，可以变形的模块化汽车，它的好处却是看得见摸得着的。

上世纪八十年代，日产曾生产过一款可以更换后部车身的车型——Pulsar NX Sportbak。如图所示，通过“变形”，这款车可以是一辆双门硬顶轿跑、旅行车、皮卡，拿掉车顶，则变成了敞篷轿跑、敞篷旅行车甚至敞篷皮卡。

是不是想问，为啥这么好的创意现在却看不到呢？具体原因车聚君也说不清楚，不过有一点是肯定的，要实现这种可以轻松转换车身结构的功能，对车型外观必然有较大的局限。平心而论，Pulsar NX Sportbak这款车很难算得上漂亮，如果现在有得卖，你会买么？

四、敞篷MPV

比起打的，车聚君到一个新城市，有时更喜欢叫上一辆没有车顶的电三轮。原因不只是图便宜，而是喜欢类似坐在敞篷车里吹风的那种感觉，可以更好地欣赏沿途的景色。

敞篷跑车不算稀罕，你可能还见过敞篷SUV，但敞篷的MPV你应该没见过吧？意大利一家名为Giovanni Vernagallo对日产NV200进行了改装，推出这款别具一格的敞篷MPV，名为Evalia C，专门用于搭载那些在卡碧岛（Capri）上游玩的乘客。

看到这，你是不是动心了？先别急，看看这款车的价格再说。据外媒称，这款经过改装的Evalia C售价高达6.2万美元，比普通版NV200贵了4万美元！真卖到国内，价格还指不定涨多少呢。真想要一辆？还不如买辆五菱宏光自己试着改改。

五、设在中间的驾驶座

第一次知道驾驶座可以设在中间，还是玩《真实赛车》时看到的那辆迈凯轮F1，前方的视野几乎没有任何阻挡，左右两边还各设一个车内后视镜。这种敞亮感，怎一个爽字了得！

后来在网上查了一下这款车，才知道它采用了单排三座设计。这种设计十分罕见，只有部分跑车制造商采用过，除了迈凯轮F1，还有法拉利365P Berlinetta Speciale和法国的Matra Murena。

把驾驶座设在中间最明显的优点是带来广阔的视野，但在日常使用时却不利于超车。此外，要在前排设置三个座椅的话，一般家用轿车就很难实现车内宽敞的空间。平时后排坐三个人挤挤还OK，如果连驾驶员的空间也受限，那它换来的视野上的提升就得不偿失了。

六、外露式车侧排气管

或许是从哈雷摩托身上获得了灵感，雪佛兰在1965年推出了配备外露式车侧排气管的Stingray跑车。别问这种设计有什么用处，它就是单纯为了炫耀力量感的。

不过，这种配置没几年就被雪佛兰舍弃了。别问为什么，去百度上搜一下“被摩托排气管烫伤”，马上你就懂了。但如果有办法能解决这个问题，车聚君肯定会考虑选装一套。

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