日產(chǎn)的可變壓縮比汽油機和馬自達(dá)的壓燃汽油機比？

日產(chǎn)的可變壓縮比、馬自達(dá)的壓燃都是汽油機發(fā)展史上的一次創(chuàng)新，相比較之下馬自達(dá)的理念更有前瞻性，它直接涉足了超稀薄燃燒領(lǐng)域，直接將空燃比拉升至29.4以上（二倍過量空氣系數(shù)），這一步邁的足夠遠(yuǎn)，相比較其它車企只是在不斷小幅度提高稀薄燃燒的邊界，馬自達(dá)這一步可以稱之為一步登天，實實在在的證明了超稀薄燃燒的可行性，馬自達(dá)此舉似乎已經(jīng)規(guī)劃好了內(nèi)燃機未來幾十年后可能出現(xiàn)的最終形式，馬自達(dá)提前給其它主機廠打了個樣，未來如果真要走超稀薄燃燒的發(fā)展方向，那么馬自達(dá)的方式必將受到其它主機廠的效仿。。。

相比較之下日產(chǎn)的可變壓縮比同樣是偉大的設(shè)計，但設(shè)計理念沒有馬自達(dá)那么前衛(wèi)，也不具備過于深遠(yuǎn)的影響，馬自達(dá)打破的是傳統(tǒng)汽油機的限制、格局，而日產(chǎn)可變壓縮比只是進(jìn)一步挖掘了渦輪增壓發(fā)動機的潛力，讓基于奧托循環(huán)下渦輪增壓發(fā)動機可以承受更大的機械壓縮比；實際上想讓渦輪增壓發(fā)動機實現(xiàn)更高的壓縮比方式很多，比如大眾就直接將三代半的EA888弄成了米勒循環(huán)（進(jìn)氣門早關(guān)式），雖然犧牲了動力，但也換來了高壓縮比；只不過可變壓縮比厲害之處在于可以改變發(fā)動機的機械壓縮比，而阿、米循環(huán)只是依靠可變氣門技術(shù)改變等效壓縮比（機械壓縮比不變）；從技術(shù)層面上看馬自達(dá)壓燃發(fā)動機的控制策略更為復(fù)雜，而日產(chǎn)可變壓縮比主要拼的是硬件方面的強度，這也是日產(chǎn)在可變壓縮比耗時這么久的原因，如果二十年前有足夠優(yōu)質(zhì)的材料，可變壓縮比可能早就上市了。。。

簡述稀薄燃燒

稀薄燃燒是內(nèi)燃機的一種工作方式，也就是說當(dāng)空燃比大于14.7時，就屬于稀薄燃燒的范圍之內(nèi)，當(dāng)空燃比越大時、稀薄燃燒的邊界就越高；稀薄燃燒的邊界越高，每次燃燒的燃料就更少，發(fā)動機也就向著更高效、更節(jié)油的方向發(fā)展（但犧牲了動力）；稀薄燃燒的探索很可能影響未來內(nèi)燃機的進(jìn)化方向、內(nèi)燃機的最終進(jìn)化形態(tài)，所以稀薄燃燒領(lǐng)域是很多主機廠都在研究的問題；傳統(tǒng)實現(xiàn)稀薄燃燒的方式并不復(fù)雜，如上圖手繪所示，基于直噴發(fā)動機靈活的噴油策略，有上至下依次噴出多個不同燃油濃度層（從上至下濃度依次降低）；從圖上我們可以看出層1混合氣體濃度最高、層5混合氣體濃度最低（實際上層數(shù)還有許多，只是地方不夠鄙人就不畫了）；點火策略就是由火花塞跳火點燃高濃度層一，之后利用火焰?zhèn)鞑ブ饘舆M(jìn)行依然直至層五，這就是其它主機廠在做的事情，一點點增加噴油層數(shù)、一點點增加稀薄程度、一點點提高稀薄燃燒邊界。。。但這樣的探索是緩慢的，換句話說當(dāng)燃油層數(shù)太多、下方出現(xiàn)過多稀薄層后，僅僅依靠火花塞跳出一個火星已經(jīng)沒辦法令所有的稀薄層全部被引燃，比如火花塞跳火后，一層被火花一個點、一個點的快速引燃，之后一個個的火花依次向下層傳播，可能依靠這一個個火花傳遞可以引燃二、三、四層，等到第五層時可能火就滅了、稀薄燃燒進(jìn)行不下去、直接被終止掉了，而更可怕的是前四層的燃燒很可能把缸內(nèi)溫度大幅提高，第五層混合氣體很容易誘發(fā)自燃，自燃等于爆震，換句話說爆震就是火花傳遞引燃與自燃的一次速度比拼，自燃快過火焰?zhèn)鞑ニ俣龋厝槐穑凰猿Ｒ?guī)的點燃方式已經(jīng)應(yīng)對不了超稀薄環(huán)境，實際上這是所有主機廠都面臨的困境，只不過馬自達(dá)先邁出了這一步，一舉突破了超稀薄、點不著的問題，由此引入了壓燃，馬自達(dá)并不想搞什么壓燃，壓燃只是一種點火形式，核心在于保證超稀薄燃燒的進(jìn)行。。。

馬自達(dá)說—既然點不燃、那么咱就壓燃

這里補充一點，要實現(xiàn)稀薄燃燒沒必要非得去壓燃，小幅度增加邊界是可以依靠常規(guī)的點燃逐層引燃的，只不過這里受制于一個環(huán)保方面的問題，那就是空燃比在15—29之間進(jìn)行燃燒極容易產(chǎn)生更多的氮氧化物（這個數(shù)據(jù)鄙人可能記的不太準(zhǔn)確），量產(chǎn)與實驗室研發(fā)存在的不同就是量產(chǎn)需要通過環(huán)保規(guī)則，換句話說小幅度低高稀薄邊界有意義，但并不能付諸于實際量產(chǎn)，所以馬自達(dá)為了量產(chǎn)一步將稀薄燃燒邊界提高到空燃比29.4，強行跨過了環(huán)保規(guī)則的制約。。。由于一步到位29.4空燃比起，所以引發(fā)上一大段的主要問題點不著，馬自達(dá)經(jīng)過無數(shù)的嘗試無奈的相信僅靠點燃是沒辦法實現(xiàn)這么大的稀薄邊界了；所以就只能改變思路用壓燃代替點燃（火花塞依舊保留，用于應(yīng)對燃燒室低溫等一系列不可控因素，后文會提到）；上文已經(jīng)有所提到，傳統(tǒng)的點燃依靠火花塞跳出一個電火花依次引燃一個層、再依次引燃多層，會在高稀薄邊界下導(dǎo)致火焰熄滅；馬自達(dá)的策略就是壓燃，壓燃一個層，火花塞跳一個火點力量不夠、沒能力點燃所有層，那么壓燃的一個層擁有無數(shù)的火點，無數(shù)的火點同時進(jìn)行傳播就有能力引燃所有稀薄層了（實際上火花塞與壓燃也是相互配合、互補），以上就是馬自達(dá)引入壓燃的原因，實際上壓燃不是核心，別被壓燃汽油機極具誘惑的名頭給帶偏了，壓燃的本質(zhì)在于更好的實現(xiàn)超稀薄燃燒，超稀薄燃燒才是亮點。。。

執(zhí)行策略極為復(fù)雜

很多內(nèi)燃機的問題，描述容易、實現(xiàn)難，馬自達(dá)弄的玩意，說起來都費勁、實現(xiàn)起來更是難出天際；馬自達(dá)SKYACTIV-X的控制策略相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，它的點燃、壓燃兩種狀態(tài)是根據(jù)實際情況在不斷改變的，比如當(dāng)車子需要動力進(jìn)行急加速時，稀薄燃燒的弱雞動力顯然沒辦法滿足車輛對動力的需求（動力取向，燃油需要加濃，空燃比低于14.7），所以這個時候空燃比急劇降低（那個機械增壓充氣裝置此時停止運轉(zhuǎn)），當(dāng)需要進(jìn)行壓燃的時候，比如車輛保持勻速巡航、對動力需求低時，又會切換成高空燃比的超稀薄燃燒狀態(tài)，這個時候那個機械增壓（實為機械充氣裝置）就開始工作，極速對燃燒室充氣提高空燃比準(zhǔn)備壓燃，這個機械增壓有悖于傳統(tǒng)的增壓，傳統(tǒng)增壓的意義在于多灌氣、多噴油，讓燃燒室在不改變物理容積的情況下燃燒更多的混合氣，獲得更多的能量來轉(zhuǎn)化為動力；而馬自達(dá)這個增壓策略在于，只增加空氣、不增加噴油，把混合氣體弄的非常稀，沒有它的瞬間灌氣，上哪弄那么多空氣拉高空燃比？所以馬自達(dá)這款SKYACTIV-X的空燃比是時時切換的，可能上個循環(huán)是低空燃比的點燃，而下個循環(huán)就變成高空燃比的壓燃，所以這種瞬態(tài)的切換可以想象實現(xiàn)起來有多難？不給自己找麻煩、挖大坑能叫馬自達(dá)么？其它的控制策略還有，比如低溫時依靠火花塞點燃部分混合氣為燃燒室預(yù)熱、隨即壓燃；比如發(fā)動機處于極高轉(zhuǎn)速下運行時、各個循環(huán)交替太快，壓燃無法瞬態(tài)點燃所有層數(shù)，這個時候火花塞跳火輔助點燃；再比如發(fā)動機全負(fù)荷運行時，缸內(nèi)高溫、高壓，已經(jīng)不適合壓燃了，所以此時終止壓燃，切換點燃保持運行；總之這款機器的控制策略極為復(fù)雜，遠(yuǎn)不是日產(chǎn)可變壓縮比技術(shù)能比的，所以SKYACTIV-X目前依然在不斷跳票，而Vc-T卻已經(jīng)賣到了消費者手中，這就是差異；希望悲情的馬自達(dá)這次別再悲劇，不過SKYACTIV-X是令人感動、嘆服的，馬自達(dá)的瘋狂令人匪夷所思。。。

至于日產(chǎn)的可變壓縮比

上面把SKYACTIV-X寫多了，至于可變壓縮比就簡單說一下吧；實際上馬自達(dá)、豐田玩的雙循環(huán)都屬于可變壓縮比，只不過馬自達(dá)、豐田只是基于配氣機構(gòu)來改變等效壓縮比，不改變機械壓縮比；而日產(chǎn)的可變壓縮比硬改機械壓縮比（通過調(diào)整機械結(jié)構(gòu)）；其意義在于彌補渦輪增壓發(fā)動機低轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷時，渦輪不起正壓（沒增加容積效率）、機械壓縮比又普遍低的窘境。。。。這里可以結(jié)合自然吸氣發(fā)動機來理解，自然吸氣發(fā)動機進(jìn)氣歧管始終負(fù)壓、容積效率比不上起壓后的渦輪增壓發(fā)動機，但自然吸氣發(fā)動機有一個利器就是高壓縮比，所以自然吸氣雖然容積效率不如渦輪增壓，但依靠不斷拉升的壓縮比保證了它在于渦輪增壓進(jìn)行油耗戰(zhàn)爭時不至于落下風(fēng)；渦輪增壓發(fā)動機雖然壓縮比整體偏低，但起壓后的高容積效率足以彌補壓縮比低的劣勢，但問題來了，起壓后渦輪增壓發(fā)動機不怕壓縮比低，那么在未起壓狀態(tài)下（歧管負(fù)壓）、容積效率不高，那么這時低壓縮比帶來的影響就明顯了；這時日產(chǎn)的工程師就想如何在低速低負(fù)荷、渦輪不起正壓時，提高壓縮比來實現(xiàn)更好的燃燒，就這樣可變機械壓縮比的VC-T就產(chǎn)生了。。。原理很清晰，當(dāng)發(fā)動機處于低速低負(fù)荷、渦輪不起正壓的時候，保持最高壓縮比14來進(jìn)行運轉(zhuǎn)，用高壓縮比來彌補渦輪不起壓、容積效率低的劣勢；隨著發(fā)動機負(fù)荷不斷的提高，壓縮比由14逐漸降低（壓縮比降低多少根據(jù)歧管壓力上升程度來決定），當(dāng)發(fā)動機全負(fù)荷進(jìn)行運轉(zhuǎn)時，歧管壓力值達(dá)到最高，此時壓縮比就會降至最低的8；渦輪增壓發(fā)動機的劣勢就在非起壓狀態(tài)下（比如勻速巡航），偏低的壓縮比會造成更多的油耗，而日產(chǎn)的可變壓縮比在低負(fù)荷下切換成超高壓縮比，改善了直噴渦輪增壓發(fā)動機在低速、低負(fù)荷狀態(tài)下油耗偏高的問題；所以理論上日產(chǎn)可變壓縮比機頭比傳統(tǒng)的渦輪增壓要省油（具體可以省多少鄙人也不知道），應(yīng)該不如馬自達(dá)SKYACTIV-X省油（當(dāng)然也要結(jié)合實際工況進(jìn)行分析），畢竟馬自達(dá)的SKYACTIV-X已經(jīng)跨入超稀薄燃燒領(lǐng)域，這一步太大、控制策略太復(fù)雜；實際上之所以可變機械壓縮比讓日產(chǎn)鼓搗了20年，主要就是受到硬件的制約，實現(xiàn)可變壓縮比的就是那個機械結(jié)構(gòu)，材質(zhì)不行、工藝不行是硬傷，所以實現(xiàn)可變機械壓縮比拼的更是是材料，畢竟幾十年前的材料學(xué)、熱處理、機床精度都不如現(xiàn)如今，所以時機不到、Vc-T出不來，時機到了則水到渠成。。。上述就是對馬自達(dá)SKYACTIV-X以及日產(chǎn)Vc-T的描述，從意義、涉及技術(shù)、控制策略等層面上看，SKYACTIV-X要比Vc-T更為復(fù)雜，只不過日產(chǎn)Vc-T已經(jīng)全面投產(chǎn)、已經(jīng)開始經(jīng)受消費者的考驗，而SKYACTIV-X真能順利的進(jìn)行投產(chǎn)么？真能穩(wěn)定的運行么？畢竟它看上去就無比復(fù)雜、無比脆弱，各種各樣的控制策略真的能做到無錯銜接么？鄙人對這款SKYACTIV-X真的充滿期待，馬自達(dá)所打造的產(chǎn)品往往更具被超前的理念，但市場回報率很低，這或許就是悲情馬自達(dá)之悲情所在吧；所以也不必過多去揣摩，等SKYACTIV-X徹底上市，一切就有了真正的分曉。。。