Mazda H3T 六缸涡轮引擎：对比同级欧系有什么出色的科技
随着 Mazda CX-60 3.3G AWD 正式登陆马来西亚，Mazda 久违的大排量直列六缸引擎也终于来到本地市场。这款新车采用的正是 Mazda 最新 3.3L SKYACTIV-G 3.3T 直列六缸涡轮引擎，一般也被称为 H3T。
单看账面数据，本地 Mazda CX-60 的 H3T 可输出 280 Hp、450 Nm，似乎没有特别惊人。毕竟同样采用直列六缸涡轮架构的 BMW B58，3.0L 排量已经能够达到381 Hp、520 Nm；Mercedes-Benz M256同样拥有超过360 Hp的输出。
因此很容易出现一个问题：Mazda用了更大的3.3L排量，为什么马力反而更低？H3T真的有足够先进的科技与欧系六缸引擎竞争吗？答案其实要从H3T的开发方向说起。Mazda开发这具引擎，从一开始追求的就不是最高的单位排量马力，而是希望通过更大的排量、较低的引擎负荷以及特殊燃烧技术，在维持强劲低转扭力的同时，把Turbo汽油引擎的热效率进一步提高。
Mazda H3T是一具纵置的 3,283 cc直列六缸涡轮汽油引擎，缸径与冲程分别为86 mm × 94.2 mm，并搭配缸内直喷、Twin-Scroll Turbo以及48V M Hybrid Boost轻度混动系统。最特别的是，它的压缩比达到 12.0:1。Mazda原厂技术资料显示，H3T拥有Std-power和Hi-power两种主要调校：
- Std-power：280 Hp、450 Nm
- Hi-power：340 Hp、500 Nm
- 排量：3,283 cc
- 架构：直列六缸
- 缸径 × 冲程：86 mm × 94.2 mm
- 压缩比：12.0:1
- Turbo：Twin-Scroll Turbo
- 供油：缸内直喷
- EGR：High-pressure Cooled EGR
- 电气化：48V MHEV
马来西亚版本CX-60采用280 Hp版本，引擎本身可输出450 Nm，并配合一具16 Hp、153 Nm的Integrated Starter Generator以及0.33 kWh电池。
如果拿H3T与目前最具代表性的欧系直列六缸Turbo比较，可以看到三家的路线其实明显不同。
| 引擎 | Mazda H3T | BMW B58代表版本 | Mercedes-Benz M256代表版本 |
|---|---|---|---|
| 排量 | 3.3L | 3.0L | 3.0L |
| 架构 | 直列六缸Turbo | 直列六缸Turbo | 直列六缸Turbo |
| 代表输出 | 340 Hp | 381 Hp | 362 Hp |
| 代表扭力 | 500 Nm | 520 Nm | 约500 Nm |
| 48V | 有 | 有 | 有 |
| 主要特色 | 高压缩燃烧、大排量低BMEP、High Tumble、Miller Cycle | VALVETRONIC、Double-VANOS、高单位排量输出 | 48V ISG、电动辅助压缩机 |
| 设计取向 | 热效率＋响应 | 性能＋效率 | 电气化＋响应 |
BMW最新一代3.0L直六在X5 xDrive40i等车型可输出381 Hp、520 Nm，并可借助48V系统将瞬间扭力提高至540 Nm。Mercedes-Benz M256则很早就深度导入48V技术，包括ISG以及部分版本采用Electric Auxiliary Compressor来改善Turbo Lag。所以如果单纯比较马力，H3T确实不是赢家。但它真正有趣的地方，是Mazda根本没有以最大马力作为这具引擎最主要的开发目标。
过去汽车引擎的发展趋势一直强调Downsizing，例如利用更小的排量配合更高的Turbo Boost，做到大排量引擎相同甚至更高的输出。Mazda H3T却反其道而行。上一代SKYACTIV-G Turbo为2.5L四缸，而新引擎却增加到3.3L六缸。Mazda官方解释，增加排量除了提高扭力之外，还有一个非常重要的目的，就是降低最大BMEP（Brake Mean Effective Pressure，制动平均有效压力）。
简单来说，同样需要输出一定扭力的时候，排量越大，每cc排量需要承担的燃烧负荷就越低。因此Mazda的路线可以简单理解为：更大排量 → 相同动力需求下负荷降低 → 爆震倾向降低 → 可以使用更高压缩比 → 提升效率。这也是H3T可以将压缩比从旧2.5T的10.5:1大幅提高至12.0:1的重要原因之一。
BMW B58的路线则明显更加偏向Performance Density。3.0L已经能够输出381 Hp和520 Nm，并且维持相当宽广的扭力平台。BMW同时利用VALVETRONIC全可变气门升程、Double-VANOS以及High Precision Injection等技术兼顾动力和效率。所以两者没有绝对谁比较先进，而是目标不同。B58希望用3.0L做到更高性能；H3T则利用3.3L让日常使用时的引擎负担更低。
H3T另一个值得注意的数字，就是12.0:1压缩比。对于自然进气汽油引擎来说，12:1并不罕见，但在需要面对高增压、高温以及爆震问题的Turbo引擎上，要维持这么高的压缩比并不容易。理论上，提高压缩比能够改善引擎热效率，但压缩比越高，燃烧室温度与压力也会随之提高，Turbo再次增加进气压力之后，更容易产生Knocking。
所以H3T不能只是简单把活塞换掉、提高压缩比。Mazda必须重新解决整个燃烧过程。这也带出了H3T最重要的一项核心技术——High Tumble Combustion。
Mazda针对H3T重新设计了进气道。与旧2.5T相比，新引擎在靠近燃烧室的位置采用更锐利的进气道Edge，并重新调整Port上方曲面，让空气进入汽缸之后产生更强烈而且方向更加明确的Tumble，也就是缸内滚流。但空气形成滚流还不够，因为活塞往上移动进入压缩行程以后，滚流很容易被破坏。因此Mazda连活塞顶部都重新设计。
旧2.5T采用类似Bathtub的凹槽，而H3T改成更接近球形的Piston Cavity，目的就是让Tumble在压缩过程中继续保持。活塞边缘同时加入Edge Cut，减少Crevice区域残留的未燃烧混合气。结果就是燃烧速度变得更快。这件事情非常重要，因为：Tumble更强 → 火焰传播更快 → 燃烧时间缩短 → 爆震机会降低。
Mazda的测试显示，新3.3T相比旧2.5T拥有更短的燃烧周期，因此即使压缩比提高至12.0:1，在高负荷情况下依然能够进一步抑制Knocking。这才是H3T高压缩比背后真正的关键技术。
燃烧稳定之后，Mazda又进一步扩大EGR使用范围。H3T同时使用内部EGR以及外部High-pressure Cooled EGR，把部分废气重新送回燃烧室。听起来像是把“废气”送回引擎，为什么反而能够提高效率？因为废气本身已经无法再次燃烧，它能够降低燃烧温度，并减少部分热损失。同时，更低的燃烧温度也能够减少NOx产生。
问题是EGR比例太高，很容易造成燃烧不稳定。而H3T前面提到的High Tumble和快速燃烧，刚好可以改善这个问题。Mazda因此能够增加Valve Overlap、提高内部EGR比例，同时继续增加外部EGR，在维持燃烧稳定性的情况下扩大Diluted Combustion范围。
所以High Tumble并不是单独的一项技术，而是整个H3T高效率燃烧策略的基础。H3T还通过可变气门正时扩大Miller Cycle运行范围。Mazda采用Late Intake Valve Closing，也就是进气门较迟关闭。在部分低、中负荷运行情况下，活塞已经开始进行压缩行程，但进气门依然暂时保持开启，因此实际有效压缩比会降低。
这样做能够减少引擎的Pumping Loss，同时让膨胀过程相对于有效压缩过程更充分，提高效率。值得注意的是，Mazda增加3.3L排量以及使用更大型Turbo所增加的进气能力，并没有全部拿来换取更高马力，其中一部分反而被用来扩大Miller Cycle能够使用的范围。这就是H3T和很多Performance Turbo引擎非常不同的地方。
旧款Mazda 2.5T为了确保低转响应，采用的是比较偏向低转输出的小型Turbo。到了H3T，情况完全不同。因为排量已经由2.5L增加到3.3L，即使Turbo还没有完全建立Boost，较大的排量本身已经可以提供更好的低转扭力，因此Mazda反而能够换上一颗更大型的Turbo，改善高转进气量及输出。随后再使用Twin-Scroll设计，减少不同汽缸排气脉冲之间的干扰，改善低转Turbo反应。
所以H3T的逻辑非常简单：3.3L大排量负责低转 → 大型Turbo负责中高转 → Twin-Scroll改善Turbo响应。
Mercedes-Benz M256解决Turbo Lag的方式则完全不同。部分版本甚至采用48V Electric Auxiliary Compressor，在废气Turbo尚未建立足够Boost以前，先通过电动压缩机提供增压。Mercedes-Benz明确表示，这项技术的目的就是减少大型Turbo带来的迟滞。换句话说，三家工程师面对相同问题，却选择了完全不同的答案。
如果说前面的High Tumble、EGR和Miller Cycle比较容易在其他先进引擎看到，那么Combustion Assist Start就是H3T非常有意思的一项技术。H3T搭配48V M Hybrid Boost，因此在滑行或者极低负荷情况下可以关闭汽油引擎。一般MHEV重新启动引擎时，需要使用电机拖动Crankshaft。但Mazda发现，如果电机必须长期预留大量扭力负责重新启动引擎，就会限制它可以用于驱动车辆的能力。
于是Mazda设计了一套燃烧辅助启动系统。引擎停止时，系统会控制活塞停留位置；需要重新启动的时候，利用处于Expansion Stroke的汽缸直接进行燃烧，通过燃烧产生的扭力帮助Crankshaft开始旋转，减少48V电机需要提供的启动扭力。
Mazda的测试显示，这套技术可以减少重新启动时所需要的Motor Torque，因此进一步扩大Engine-off以及轻度EV运行范围。这是一项账面规格表几乎看不出来，却相当有工程含量的设计。
另外一个容易被忽略的设计是H3T的电子控制活塞冷却油嘴。传统Turbo引擎通常会把机油喷向活塞底部，避免活塞温度过高。问题是，不是任何时候都需要这么强的冷却。如果低负荷状态下继续大量喷油，除了增加Oil Pump负担，也可能让活塞温度过低，拖慢燃烧室暖机速度。所以H3T加入Electronic Control Valve，根据：引擎转速、引擎负荷以及机油温度决定什么时候开启Piston Cooling Jet。
需要性能时加强冷却；不需要的时候减少喷油。这样除了减少Oil Pump输出及机械损耗，也可以让燃烧室更快达到工作温度，并减少冷机阶段的排放。这又再次说明H3T的开发重点并不只是“大马力”。
实际上很难直接给出答案，因为三具引擎代表的是三种完全不同的工程哲学。BMW B58最明显的优势是性能密度。3.0L已经能够做到381 Hp、520 Nm，再加上VALVETRONIC、Double-VANOS以及48V Mild Hybrid，让它在性能、响应以及效率之间取得非常全面的平衡。
Mercedes-Benz M256则把重点放在电气化。48V ISG以及Electric Auxiliary Compressor让电气系统直接参与改善引擎响应，也减少传统机械附件对引擎的依赖。M256可说是一具从设计阶段就深度考虑48V架构的直六引擎。至于Mazda H3T，它最特别的地方反而是坚持继续优化燃烧本身。
它利用：3.3L大排量＋12.0:1高压缩比＋High Tumble＋快速燃烧＋内部/外部EGR＋Miller Cycle＋Twin-Scroll Turbo＋48V Mild Hybrid＋Combustion Assist Start＋电子控制Piston Cooling Jet构成整套高效率策略。
所以回到最开始的问题。马来西亚Mazda CX-60的3.3L H3T只有280 Hp、450 Nm，确实比BMW B58的381 Hp逊色不少。但如果因此直接判断H3T技术比较落后，其实并不公平。
因为Mazda自己已经拥有340 Hp、500 Nm的Hi-Power版本，证明这套引擎本身可以提供更高输出。更重要的是，H3T从开发初期就刻意没有将所有排量优势拿去换取最大马力，而是通过降低BMEP、高压缩比、EGR以及Miller Cycle，把高效率区域扩大到更多日常驾驶会使用的负荷范围。
如果用一句话形容三具引擎：
BMW B58：用3.0L做到尽可能全面而强大的性能。
Mercedes-Benz M256：用48V电气化解决传统Turbo引擎的问题。
Mazda H3T：用更大的排量降低负担，再从燃烧本身追求效率。
这也解释了为什么在汽车产业普遍Downsizing、电气化甚至全面转向EV的时代，Mazda反而投入资源重新开发一具3.3L直列六缸Turbo。它不是单纯追求“大排量”，而是利用大排量创造更低的引擎负荷，再配合高压缩燃烧、Miller Cycle以及48V技术，让传统内燃引擎继续提高效率。因此，Mazda H3T最特别的地方可能并不是340 Hp，而是它证明了在电气化时代，大排量直列六缸依然可以有一套非常现代化的存在理由。
图片翻摄：Netcarshow
Mazda CX-60
