[汽車之家 發(fā)動機技術(shù)] 我的同事舒寧在之前寫了一篇《2018汽車技術(shù)最火關(guān)鍵詞》，里面提到第一個關(guān)鍵詞就是“三缸發(fā)動機”——的確，更加嚴格的排放法規(guī)，低得變態(tài)的油耗限值，如今各種政策和強制規(guī)定對待汽車的態(tài)度著實不夠友好。但是，為了追求低油耗和低排放將發(fā)動機砍掉一缸也未免有些簡單粗暴，而且這樣的代價是犧牲了用戶體驗。那么，在未來三缸發(fā)動機是唯一的技術(shù)路線嗎？顯然，有些廠商并不這么認為。令人慶幸的是，被許多人認為是明日黃花的內(nèi)燃機領(lǐng)域，在2018年有了許多令人振奮，甚至可以說是革命性的新變化。下面我們就來盤點一下，除了三缸發(fā)動機，2018年那些令人印象深刻的發(fā)動機。

追求極致：超高燃效發(fā)動機上市

　　2018年6月，豐田小型SUV雙子星奕澤IZOA/C-HR相繼上市，這兩款車繼續(xù)顛覆著人們對于豐田品牌的認知——無論充滿肌肉感的外觀還是動感十足的駕乘體驗，都洋溢著青春運動的氣息。不僅如此，它們的心臟——來自TNGA架構(gòu)的Dynamic Force系列2.0L自然吸氣發(fā)動機熱效率達到了40%，是除了混動車型以外，目前市面上熱效率最高的發(fā)動機。

　　內(nèi)燃機從發(fā)明至今已經(jīng)有100多年的時間，在這期間內(nèi)，汽油發(fā)動機的熱效率從10%提升到了35%左右�？梢哉f發(fā)動機的設(shè)計已經(jīng)非常成熟，而在此基礎(chǔ)上每提升1%都意味著巨大的投入和研發(fā)工作。從能量守恒的角度來說，提升熱效率就意味著將每一滴燃油的能量利用到極致，比如說提升燃燒效率、減少熱損耗、降低摩擦。

　　Dynamic Force系列發(fā)動機的革新首先在于優(yōu)化了氣缸內(nèi)的燃燒效果：通過更大的進/排氣閥的夾角，以及激光熔覆工藝的采用，使得進氣阻力更加小，令混合氣體在氣缸內(nèi)實現(xiàn)高速滾流燃燒；其次新設(shè)計的D-4S燃油噴射工藝和噴油嘴布置的優(yōu)化，令燃油和空氣可以更好地混合，同時避免了燃油“濕壁”現(xiàn)象的發(fā)生；此外，可變排量油泵、電驅(qū)動水泵、低滾阻鏈條等設(shè)計則在最大程度上減少了動力的額外消耗。從上圖的技術(shù)細節(jié)可以看出，豐田對于發(fā)動機的優(yōu)化工作都是一些技術(shù)細節(jié)，但凡事莫不如此：不積跬步無以至千里。細小的量變積累到一起，就可以實現(xiàn)跨越式的進步。

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　　說到高燃效發(fā)動機，我們不得不提的是另一家以制造發(fā)動機聞名于世的廠家——本田。在2018年8月29日，廣汽本田雅閣銳·混動版車型正式上市。

　　盡管新能源車型勢頭迅猛，但是不容否認的是在如今汽車市場上，占據(jù)銷量絕大多數(shù)的，仍然是裝備傳統(tǒng)內(nèi)燃機的車型。因此，研究如何進一步提升燃油車型的效率，進一步降低燃油消耗量，更具現(xiàn)實意義。

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顛覆性的設(shè)計：日產(chǎn)VC-TURBO可變壓縮比發(fā)動機

　　如果說前文提到的發(fā)動機都是在原有發(fā)動機結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進行的精細優(yōu)化，那么接下來說到的這款發(fā)動機，則是從發(fā)動機結(jié)構(gòu)著手，對傳統(tǒng)的設(shè)計進行了大刀闊斧的改動和創(chuàng)新——它就是來自日產(chǎn)的VC-TURBO可變壓縮比發(fā)動機。按照官方的說法，通過革新，這臺發(fā)動機將低油耗、高動力以及媲美6缸發(fā)動機的運轉(zhuǎn)平衡性結(jié)合在了一起。

　　我們知道，通常來說發(fā)動機壓縮比越高，整體運轉(zhuǎn)效率越高。但是在一些工況下（比如高轉(zhuǎn)速、高負載條件下）過高的壓縮比就可能導(dǎo)致氣缸內(nèi)的混合氣體過早點燃，導(dǎo)致爆燃的情況發(fā)生。如果能夠改變發(fā)動機的壓縮比，那就實現(xiàn)了低油耗和高動力的兼顧，無疑是許多發(fā)動機工程師的夢想。然而囿于發(fā)動機結(jié)構(gòu)的限制，這一想法被擱置了數(shù)十年。

　　而日產(chǎn)的工程師則另辟蹊徑：將一套設(shè)計巧妙的多連桿裝置將曲軸同活塞連桿相連，通過改變連桿角度實現(xiàn)了壓縮比的變化。

　　上圖為VC-TURBO發(fā)動機可變壓縮比機構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)。我們看到，當需要改變發(fā)動機壓縮比時，諧波齒輪驅(qū)動裝置可以轉(zhuǎn)動一個角度，從而改變這套多連桿裝置的幾何結(jié)構(gòu)，使活塞連桿同曲軸的相對位置發(fā)生改變，實現(xiàn)壓縮比的變化。目前這款VC-TURBO發(fā)動機的壓縮比可以從8：1（高性能）到14:1（高燃效）之間無級變化，相應(yīng)地，排量也從1991mL（8:1）到1970mL（14:1）之間變化。

　　采用可變壓縮比結(jié)構(gòu)的這款發(fā)動機效果立竿見影：它的最大功率為272馬力，最大扭矩380�！っ祝瑒恿�輸出在同級別中達到了優(yōu)秀水準；其次燃油效率較之前的6缸動機降低了30-35%（視不同驅(qū)動形式而定）。

　　可能很多人在質(zhì)疑：多出來的這套連桿裝置會增加發(fā)動機的體積和重量嗎？事實上，這款結(jié)構(gòu)復(fù)雜的發(fā)動機較傳統(tǒng)的2.0T發(fā)動機在重量和體積上并無區(qū)別。秘訣就在于這套連桿由于巧妙的設(shè)計，令其活塞在做功行程幾乎是垂直向下運動，這樣一來就極大地降低了發(fā)動機整體的振動，從而省去了普通4缸發(fā)動機的平衡軸設(shè)計，很好地控制了整體重量和體積。

　　除此之外，當前發(fā)動機領(lǐng)域的諸多先進技術(shù)也出現(xiàn)在它的身上。比如它采用了歧管噴射/缸內(nèi)直噴兩種燃油噴射方式，以及奧托/阿特金森兩種循環(huán)方式，配合不同的壓縮比，將發(fā)動機的潛力發(fā)揮到極致。

　　在高壓縮比狀態(tài)下，發(fā)動機采用阿特金森循環(huán)配合燃油直噴，最大程度地提升燃效，并且避免爆震；在低圧縮比狀態(tài)下，發(fā)動機則切換至奧托循環(huán)，從而實現(xiàn)更好的動力輸出。此外，冷卻循環(huán)控制、鏡面涂層技術(shù)以及變排量油泵的設(shè)計則進一步減少了不必要的能量消耗。

　　低油耗、高輸出，并且還有媲美6缸發(fā)動機的平順性，日產(chǎn)VC-TURBO發(fā)動機將諸多看似矛盾的特點集成在了一起。其獨創(chuàng)可變壓縮比的多連桿結(jié)構(gòu)，則打破了內(nèi)燃機在100多年以來固定的設(shè)計，我不禁要為這種大膽而巧妙的創(chuàng)新點贊。

“理想的內(nèi)燃機”：馬自達SKYACTIV-X

    在18年的洛杉磯車展上，馬自達發(fā)布了旗下全新一代馬自達3：同概念車幾乎相同的，由復(fù)雜型面包裹的車身下，隱藏了馬自達對于發(fā)動機的全新定義。

　　關(guān)于這套動力系統(tǒng)開起來如何，我的同事李博旭已經(jīng)在去年體驗了裝載它的原型車，也就是披著老款外衣的新款馬自達3，大家有興趣可以點擊這里。

　　為解決這個問題，馬自達的工程師想到了一個特殊的辦法來提升壓縮比：利用火花塞點燃小部分混合氣，在燃燒室內(nèi)制造一個“虛擬的活塞”，這樣一來就可以達成壓燃的條件。

　　使用壓燃帶來的效果立竿見影：壓燃可以實現(xiàn)稀薄燃燒，按照馬自達的設(shè)計，在壓燃狀態(tài)下氣缸內(nèi)的空燃比為36.8:1，為點燃狀態(tài)下理想空燃比（14.7：1）的兩倍多。簡而言之，就是既省油又有勁兒。

　　這臺發(fā)動機的節(jié)油潛力有多大？馬自達宣稱，裝備SKYACTIV-X發(fā)動機的車型油耗媲美當今最先進的混動系統(tǒng)。

　　說到當今效率最高的混動系統(tǒng)，它們的設(shè)計邏輯大同小異：通過混動結(jié)構(gòu)設(shè)計，令發(fā)動機盡可能運轉(zhuǎn)在高效區(qū)間，而電力系統(tǒng)充當“緩沖池”來協(xié)助發(fā)動機一起驅(qū)動車輛前進。這樣從能量守恒的角度來說，發(fā)動機運轉(zhuǎn)在高效區(qū)間的工況越多，就意味著用更少的燃料創(chuàng)造了更多的能量。簡而言之，混動系統(tǒng)存在的意義，是為了彌補內(nèi)燃發(fā)動機的天然缺陷。

　　發(fā)動機性格大變之后，也增加了變速箱的匹配的靈活性：由于高效區(qū)間非常寬泛，所以變速箱可以選擇的速比范圍更加靈活，這樣一來就可以讓變速箱更加激進地令發(fā)動機停留在高轉(zhuǎn)速區(qū)間，這樣可以帶來更好的動力響應(yīng)，而且是在不損失燃油經(jīng)濟性的前提下。我非常期待全新馬自達3的表現(xiàn)：如果SKYACVTIV-X發(fā)動機能夠?qū)崿F(xiàn)馬自達之前宣傳的承諾，那么毫無疑問它對于發(fā)動機行業(yè)來說是顛覆性的，說它是未來的發(fā)動機也毫不為過。

全文總結(jié)：

　　盡管技術(shù)路線不同，但是我們可以發(fā)現(xiàn)，之前我們提到的發(fā)動機有著共同的特點，那就是既省油又有勁，相較3缸渦輪增壓發(fā)動機來說，它們又在振動和響應(yīng)特性上來說有著先天的優(yōu)勢，絲毫沒有影響用戶體驗。雖然唱衰聲不斷，但是不得不承認，存在了100多年的內(nèi)燃機，又煥發(fā)出了前所未有的生機。（文/汽車之家 王興宇）

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