日产的可变压缩比发动机,与马自达压燃发动机相比较谁更先进?
2020-03-11 14:55来源:我爱汽车网阅读量:

日产的可变压缩比、马自达第二代创驰蓝天发动机,哪个更省油、更耐用其实很难确定,毕竟马自达的压燃发动机目前并没有正式发售,所以实际表现究竟怎么样真不好说,不过从理论上看还是马自达的压燃更加省油,至于内容方面也没办法具体的说明,日产Vc-T如今已经正式量产、销售,而二代创驰蓝天压燃发动机何时能上市还真不好说!

 

日产的可变压缩比发动机,与马自达压燃发动机相比较谁更先进?

马自达SKYACTIV-X发动机

日产的可变压缩比强在硬件结构上,可变压缩比(机械压缩比)是内燃机发展中的一种先进理念,有部分企业走上了它的研发之路、而大部分车企则绕开了这条路(就像当年大多数车企绕开转子、水平对置一样);而马自达的压燃强在理念、控制策略上!日产可变压缩比的确精妙,但想改变等效压缩比、并不一定非得用改变机械压缩比的方式来实现,利用可变气门技术、在不改变机械压比的条件下,直接改变等效压比,这样的方式更简单、也更节约成本、同时更容易实现,同样也实现了可变压缩比理念的一切!

日产的可变压缩比发动机,与马自达压燃发动机相比较谁更先进?

 

日产可变压缩比的原理

我们对发动机的要求无外乎两点,其一是发动机性能,其二是燃油经济性;我们曾天真的认为有这么一款机器,它性能强大、油耗低?但实际上性能、油耗总是相反的,追求性能的机器、燃油经济性都差(压缩比低),而追求燃油经济性的机器、性能都差;原因也非常的简单,拿增压机为例、因为追求性能,所以开口压力打得太大,所以点火前、燃烧室的压力过大,爆震倾向严重;所以对于那些追求性能的机器而言,压缩比没办法做得太大、因为需要缓解点火前的缸压,抑制爆震!

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爆震状态

这就导致但凡高增压性能机、压缩比都低,比如奔驰的A45,2.0T的机器四百匹马力;可它的压缩比貌似是8.40、远低于咱们大多数的家庭用车;可车子运行时、并不是无时无刻都保持高负荷、全负荷运行(高增压状态),比如车子跑高速、匀速巡航的时候,此时涡轮系统根本不会起正压(歧管压力为负),那么此时燃烧室压力很低、并没有爆震风险,那么此时8.40的压缩比是不是很低?的确很低、如此一来必增加低负荷匀速巡航时的油耗,那么该如何解决这个问题?让发动机在高负荷时、压缩比降下来抑制爆震,又能在低负荷时、把压缩比升上去来抑制油耗?

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可变压缩比硬件运转方式

所以日产Vc-T就是在这样的背景下诞生的,它的压缩比可以在8:1.0到14:1之间切换,当机器高负荷、全负荷运转时,缸内压力过大、爆震倾向严重,这时压缩比就会降至最低八,来抑制燃烧室缸压过大、防止爆震;当机器低负荷运转时,压缩比就会拉至最高的14(当然系统也会根据油品来自动调节),来保证低负荷时的燃油经济性;日产的理想是把性能、油耗结合到一处!但实际上即便是可变压缩比,也只是把性能好、油耗低混合到了一处,但并未实现融合!只是证明了这款机器、有两个运转趋势,而并未把性能、油耗融合到一处!愿景美好,但实际上只得到了一个无比精妙的机械结构!

日产的可变压缩比发动机,与马自达压燃发动机相比较谁更先进?

通过先进的配气技术,同样能改变等效压缩比

想改变等效压缩比,并不一定非得要用改变机械压缩比的方式来实现!

日产的理念在于改变等效压缩比,很多朋友对这个等效压缩比的概念不清楚,其实就是发动机运行时的实际压缩比;对于传统的内燃机而言,机械压缩比是无法改变的、但机器运行时的实际压缩比其实并不是恒定的,日产之所以要改变机械压缩比,实际上就是为了调节机器运行时的等效压缩比(实际压缩比),不过改变等效压缩比的方式很多,难道就必须依靠改变机械压缩比的方式?难道利用如今先进的配气技术、改变不了么?

日产的可变压缩比发动机,与马自达压燃发动机相比较谁更先进?

利用配气技术模拟出来的米勒(阿特金森)循环

重点在于改变等效压缩比,除了利用改变机械压缩比的方式,还可以利用气门去调节(配气技术),比如基于阿特金森、或米勒循环,也就是让进气门早关(半饱)、进气门晚关(吃吐)来改变等效压缩比,实际上与改变等效压缩比的方式相比,利用配气技术来调节等效压缩比的方式更为简单、实用、低成本;换句话日产几十年磨的一剑、路终究是走偏了,实现的结果一致,可实现的方式太复杂、成本又太高,未来很难闯出名堂;可变压缩比技术并不是日产秘密研发,相反当年萨博就玩过、各大主机厂都知道这一理念,可为什么其它车企都不碰它,而选择利用配气技术去实现呢?或许Vc-T再早十年、就可以称王了,但在现如今它有光芒但并不刺眼!

日产的可变压缩比发动机,与马自达压燃发动机相比较谁更先进?

马自达二代创驰蓝天压燃发动机

日产Vc-T技术很精妙,但与马自达二代创驰蓝天相比、不在一个位面;先说一个结论,日产Vc-T热效率做到了39%,虽然比如2.5L丰田机器的40%、混动的41%,不过增压机热效率做到39%已经很不容易了;而马自达二代创驰蓝天则更为恐怖,直接达到了44%;知道这个差异有多大么?其次Vc-T只是通过精妙的机械结构改变了压缩比(丰田、马自达、本田也可以利用配气技术改变等效压缩比),而马自达的SPCCI则是改变了传统的燃烧概念、直接跨位面达到了超稀薄燃烧领域!

日产的可变压缩比发动机,与马自达压燃发动机相比较谁更先进?

Vc-T无论怎么说,它还是在仅仅改变压缩比的状态下运行,而马自达的SPCCI的控制策略丰富、灵魂,它可以瞬态改变压缩比、瞬态把压缩比拉高至29.4以上(二倍过量系数)而进入超稀薄燃烧领域,而Vc-T的空燃比甚至连15都达不到;Vc-T的压缩比最高为14,而SPCCI若想实现压燃、必须要有足够大的压缩比,它的压缩比达到了16(世界范围最高),已经接近柴油机的压缩比了!

日产的可变压缩比发动机,与马自达压燃发动机相比较谁更先进?

马自达压燃的原理并不复杂,但控制策略、以及难度却很复杂、很难;比如要进入稀薄燃烧领域、才能更好的实现省油,而当空燃比小于二倍过量空气系数时,燃烧后的氮氧化物又太多、影响环境,所以压燃时空燃比起手就达到了29.4;还要根据不同的环境,完成点燃与压燃的切换,利用火花塞点燃时、压缩比必须得降至13左右、空燃比也得接近14.7,而在下个行程、可能就迅速就切换成压燃,压燃时、空燃比就必须瞬间飙升至29.4以上、压缩比也得达到16(低了压不着),还得把爆震压制在可控范围内,所以马自达的压燃发动机、远比日产Vc-T意义更大,根本不在一个位面!

日产的可变压缩比发动机,与马自达压燃发动机相比较谁更先进?

分层喷射,分层点燃

马自达之所以要搞压燃,实际上也是没办法的办法(不得已而为之);各大主机厂探寻稀薄燃烧边界都是一小步、一小步的走,逐渐增加空燃比(没有放到量产的领域),所以依靠分层喷射、分层点燃的方式来实现,而马自达二代创驰蓝天、直接奔着量产去了,要量产就必须考虑环保的问题,所以机器压燃状态时、空燃比必须超过29.4,这时面临的问题就是;分层太多、如上图底部的超稀薄层,利用火花塞跳火、逐层引燃的方式没办法完全引燃,混合气浓度太低、火花传递能量不足,所以面对这个没办法点燃的问题,马自达才拿出了压燃的解决方案!

压燃的理念在于,火花塞跳火、终究是只有一个火点,它的能量终究有限、所以传递不了几层就灭了;而建立在高压缩比状态下的压燃所压着的一个混合气层,一个混合气层有多少个火点?所以利用这些火点的传递、才完成了所有稀薄混合气层的点燃!所以马自达压燃发动机真的很复杂、很令人感动;它配备了一个机械增压器(充气设备),就是为了发动机在点燃状态、压燃状态切换时,起到迅速填充空气的作用;要知道压燃状态是挑环境的,环境不适合、只能保持点燃状态!

日产的可变压缩比发动机,与马自达压燃发动机相比较谁更先进?

配备VC-T的天籁已经上市

比如车辆冷启、环境温度很低、油品不好的时候,压燃就存在问题,这个时候还是要依靠火花塞在常规压缩比、常规空燃比状态下去点火运行,所以日产Vc-T可以改变压缩比,但只能在8-14之间切换,而马自达压燃发动机同样可以改变压缩比、还可以改变空燃比,能点燃运行、还可以压燃运行,点燃运行时压缩比13左右、空燃比14.7浮动(常规);而压燃运行的时候,压缩比拉到16、而空燃比超过了29.4才能实现稳定运转,所以马自达的压燃、日产的可变压缩比谁更先进、谁更省油?

日产的可变压缩比发动机,与马自达压燃发动机相比较谁更先进?

从理论上看、还是马自达压燃更省油,它的热效率已经达到了44%(地表最强),所以在超稀薄压燃状态下、一定是它更省油;而Vc-T的好吃则在于,它已经完成量产、完成装配,甚至已经卖到了咱们消费者的手中,而马自达压燃发动机、由于其复杂设计(控制策略),还不知道什么时候能正式发售,它是否能适应咱们国内的油品,复杂的设计、控制策略能否保证它的耐用性,这都很难说;不过马自达的压燃技术,终究是在超稀薄燃烧领域、向前迈出了巨大的一步,在内燃机领域、马自达创造了新的里程碑,而这些成绩、不是日产可变压缩比发动机能相提并论的!要知道Vc-T的理念是二十几年前所提出的,而超稀薄燃烧概念则更新一些,理念存在差异、结果也自然会完全不在一个位面!


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