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日產的可變壓縮比發動機和馬自達的壓燃發動機理論上哪個更省油和更耐用?注意,是理論上!
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  • 1 # 非專業車評

    日產的可變壓縮比、馬自達的二代創馳藍天發動機,哪個更省油、更耐用其實很難確定,畢竟馬自達的壓燃發動機目前並沒有正式發售,所以實際表現究竟怎麼樣真不好說,不過從理論上看還是馬自達的壓燃更加省油,至於耐用方面也沒辦法具體的說明,日產Vc-T如今已經正式量產、銷售,而二代創馳藍天壓燃發動機何時能上市還真不好說!

    日產的可變壓縮比強在硬體結構上,可變壓縮比(機械壓縮比)是內燃機發展中的一種先進理念,有部分企業走上了它的研發之路、而大部分車企則繞開了這條路(就像當年大多數車企繞開轉子、水平對置一樣);而馬自達的壓燃強在理念、控制策略上!日產可變壓縮比的確精妙,但想改變等效壓縮比、並不一定非得用改變機械壓縮比的方式來實現,利用可變氣門技術、在不改變機械壓比的條件下,直接改變等效壓比,這樣的方式更簡單、也更節約成本、同時更容易實現,同樣也實現了可變壓縮比理念的一切!

    日產可變壓縮比的原理

    我們對發動機的要求無外乎兩點,其一是發動機效能,其二是燃油經濟性;我們曾天真的認為有這麼一款機器,它效能強大、油耗低?但實際上效能、油耗總是相反的,追求效能的機器、燃油經濟性都差(壓縮比低),而追求燃油經濟性的機器、效能都差;原因也非常的簡單,拿增壓機為例、因為追求效能,所以開口壓力打得太大,所以點火前、燃燒室的壓力過大,爆震傾向嚴重;所以對於那些追求效能的機器而言,壓縮比沒辦法做得太大、因為需要緩解點火前的缸壓,抑制爆震!

    這就導致但凡高增壓效能機、壓縮比都低,比如賓士的A45,2.0T的機器四百匹馬力;可它的壓縮比貌似是8.40、遠低於咱們大多數的家庭用車;可車子執行時、並不是無時無刻都保持高負荷、全負荷執行(高增壓狀態),比如車子跑高速、勻速巡航的時候,此時渦輪系統根本不會起正壓(歧管壓力為負),那麼此時燃燒室壓力很低、並沒有爆震風險,那麼此時8.40的壓縮比是不是很低?的確很低、如此一來必增加低負荷勻速巡航時的油耗,那麼該如何解決這個問題?讓發動機在高負荷時、壓縮比降下來抑制爆震,又能在低負荷時、把壓縮比升上去來抑制油耗?

    所以日產Vc-T就是在這樣的背景下誕生的,它的壓縮比可以在8:1.0到14:1之間切換,當機器高負荷、全負荷運轉時,缸內壓力過大、爆震傾向嚴重,這時壓縮比就會降至最低八,來抑制燃燒室缸壓過大、防止爆震;當機器低負荷運轉時,壓縮比就會拉至最高的14(當然系統也會根據油品來自動調節),來保證低負荷時的燃油經濟性;日產的理想是把效能、油耗結合到一處!但實際上即便是可變壓縮比,也只是把效能好、油耗低混合到了一處,但並未實現融合!只是證明了這款機器、有兩個運轉趨勢,而並未把效能、油耗融合到一處!願景美好,但實際上只得到了一個無比精妙的機械結構!

    想改變等效壓縮比,並不一定非得要用改變機械壓縮比的方式來實現!

    日產的理念在於改變等效壓縮比,很多朋友對這個等效壓縮比的概念不清楚,其實就是發動機執行時的實際壓縮比;對於傳統的內燃機而言,機械壓縮比是無法改變的、但機器執行時的實際壓縮比其實並不是恆定的,日產之所以要改變機械壓縮比,實際上就是為了調節機器執行時的等效壓縮比(實際壓縮比),不過改變等效壓縮比的方式很多,難道就必須依靠改變機械壓縮比的方式?難道利用如今先進的配氣技術、改變不了麼?

    重點在於改變等效壓縮比,除了利用改變機械壓縮比的方式,還可以利用氣門去調節(配氣技術),比如基於阿特金森、或米勒迴圈,也就是讓進氣門早關(半飽)、進氣門晚關(吃吐)來改變等效壓縮比,實際上與改變等效壓縮比的方式相比,利用配氣技術來調節等效壓縮比的方式更為簡單、實用、低成本;換句話日產幾十年磨的一劍、路終究是走偏了,實現的結果一致,可實現的方式太複雜、成本又太高,未來很難闖出名堂;可變壓縮比技術並不是日產秘密研發,相反當年薩博就玩過、各大主機廠都知道這一理念,可為什麼其它車企都不碰它,而選擇利用配氣技術去實現呢?或許Vc-T再早十年、就可以稱王了,但在現如今它有光芒但並不刺眼!

    馬自達二代創馳藍天壓燃發動機

    日產Vc-T技術很精妙,但與馬自達二代創馳藍天相比、不在一個位面;先說一個結論,日產Vc-T熱效率做到了39%,雖然比如2.5L豐田機器的40%、混動的41%,不過增壓機熱效率做到39%已經很不容易了;而馬自達二代創馳藍天則更為恐怖,直接達到了44%;知道這個差異有多大麼?其次Vc-T只是透過精妙的機械結構改變了壓縮比(豐田、馬自達、本田也可以利用配氣技術改變等效壓縮比),而馬自達的SPCCI則是改變了傳統的燃燒概念、直接跨位面達到了超稀薄燃燒領域!

    Vc-T無論怎麼說,它還是在僅僅改變壓縮比的狀態下執行,而馬自達的SPCCI的控制策略豐富、靈魂,它可以瞬態改變壓縮比、瞬態把壓縮比拉高至29.4以上(二倍過量係數)而進入超稀薄燃燒領域,而Vc-T的空燃比甚至連15都達不到;Vc-T的壓縮比最高為14,而SPCCI若想實現壓燃、必須要有足夠大的壓縮比,它的壓縮比達到了16(世界範圍最高),已經接近柴油機的壓縮比了!

    馬自達壓燃的原理並不複雜,但控制策略、以及難度卻很複雜、很難;比如要進入稀薄燃燒領域、才能更好的實現省油,而當空燃比小於二倍過量空氣係數時,燃燒後的氮氧化物又太多、影響環境,所以壓燃時空燃比起手就達到了29.4;還要根據不同的環境,完成點燃與壓燃的切換,利用火花塞點燃時、壓縮比必須得降至13左右、空燃比也得接近14.7,而在下個行程、可能就迅速就切換成壓燃,壓燃時、空燃比就必須瞬間飆升至29.4以上、壓縮比也得達到16(低了壓不著),還得把爆震壓制在可控範圍內,所以馬自達的壓燃發動機、遠比日產Vc-T意義更大,根本不在一個位面!馬自達之所以要搞壓燃,實際上也是沒辦法的辦法(不得已而為之);各大主機廠探尋稀薄燃燒邊界都是一小步、一小步的走,逐漸增加空燃比(沒有放到量產的領域),所以依靠分層噴射、分層點燃的方式來實現,而馬自達二代創馳藍天、直接奔著量產去了,要量產就必須考慮環保的問題,所以機器壓燃狀態時、空燃比必須超過29.4,這時面臨的問題就是;分層太多、如上圖底部的超稀薄層,利用火花塞跳火、逐層引燃的方式沒辦法完全引燃,混合氣濃度太低、火花傳遞能量不足,所以面對這個沒辦法點燃的問題,馬自達才拿出了壓燃的解決方案!

    壓燃的理念在於,火花塞跳火、終究是隻有一個火點,它的能量終究有限、所以傳遞不了幾層就滅了;而建立在高壓縮比狀態下的壓燃所壓著的一個混合氣層,一個混合氣層有多少個火點?所以利用這些火點的傳遞、才完成了所有稀薄混合氣層的點燃!所以馬自達壓燃發動機真的很複雜、很令人感動;它配備了一個機械增壓器(充氣裝置),就是為了發動機在點燃狀態、壓燃狀態切換時,起到迅速填充空氣的作用;要知道壓燃狀態是挑環境的,環境不適合、只能保持點燃狀態!

    比如車輛冷啟、環境溫度很低、油品不好的時候,壓燃就存在問題,這個時候還是要依靠火花塞在常規壓縮比、常規空燃比狀態下去點火執行,所以日產Vc-T可以改變壓縮比,但只能在8-14之間切換,而馬自達壓燃發動機同樣可以改變壓縮比、還可以改變空燃比,能點燃執行、還可以壓燃執行,點燃執行時壓縮比13左右、空燃比14.7浮動(常規);而壓燃執行的時候,壓縮比拉到16、而空燃比超過了29.4才能實現穩定運轉,所以馬自達的壓燃、日產的可變壓縮比誰更先進、誰更省油?

    從理論上看、還是馬自達壓燃更省油,它的熱效率已經達到了44%(地表最強),所以在超稀薄壓燃狀態下、一定是它更省油;而Vc-T的好吃則在於,它已經完成量產、完成裝配,甚至已經賣到了咱們消費者的手中,而馬自達壓燃發動機、由於其複雜設計(控制策略),還不知道什麼時候能正式發售,它是否能適應咱們國內的油品,複雜的設計、控制策略能否保證它的耐用性,這都很難說;不過馬自達的壓燃技術,終究是在超稀薄燃燒領域、向前邁出了巨大的一步,在內燃機領域、馬自達創造了新的里程碑,而這些成績、不是日產可變壓縮比發動機能相提並論的!要知道Vc-T的理念是二十幾年前所提出的,而超稀薄燃燒概念則更新一些,理念存在差異、結果也自然會完全不在一個位面!

  • 2 # 銳引擎

    關於日產VC TURBO和馬自達SKYACTIV-X發動機對比的事情,我來從理論上分析一下。

    一、日產VC TURBO和馬自達SKYACTIV-X的技術方案簡介

    1、日產2.0T VC TURBO發動機的可變壓縮比技術

    日產2.0T VC TURBO發動機2018年上市,是世界上第一款正式量產的可變壓縮比發動機。VC TURBO技術的核心是方案是採用改變連桿和曲軸的連線方式來實現連續可變壓縮比,壓縮比可以在8-14之間連續調整。

    此方案可以在高速大負荷的時候採用低壓縮比來降低爆震特性,或者更高的效能。在低轉速低負荷的日常使用工況可以採用高壓縮比來實現更高的熱效率。

    日產VC Turbo發動機除了核心的可變壓縮比技術以外,其他方面也採用了很多當前最先進的技術,比如:雙噴射系統,進氣電動VVT,整合式排氣管,可變機油泵等,具體見下圖:

    2、馬自達2.0L SKYACTIV-X 壓燃式汽油機技術

    1.技術背景

    馬自達第二代創馳藍天 SKYACTIV-X 壓燃式汽油機於2019年正式在歐洲上市,這是世界上第一款量產的壓燃汽油機。 SKYACTIV-X 引入了火花塞控制壓燃SPCCI的概念,可以在壓燃和普通點燃之間切換。這一技術結合柴油機和汽油機的優勢,壓縮比18,熱效率可以達到創記錄的50%的水平。

    馬自達 SKYACTIV-X 發動機圍繞核心的SPCCI壓燃,採用了一系列創新的基礎方案,主要包括以下核心技術:超高壓燃油噴射系統(1000bar),電動進氣VVT,冷卻EGR廢氣再迴圈技術,高響應空氣供給裝置(機械增壓器),24V BSG皮帶驅動的輕混動技術等。

    這裡需要重點說明的有兩點:

    (1)馬自達壓燃發動機只是在中低轉速和負荷下使用壓燃,仍然保留了火花塞,在中等負荷下的壓燃需要火花塞輔助。在高轉速大負荷下會切換成普通的點燃式發動機的工作模式。馬自達稱這種帶有火花塞的壓燃汽油機技術為SPCCI火花塞控制壓燃,這種在傳統取消火花塞的均質壓燃HCCI技術上的改進使壓燃汽油機具備量產的可能。

    (2) 機械增壓,不過馬自達這個機械增壓器主要不是為了提升效能,只是SPCCI燃燒系統高響應進氣控制的一部分。透過機械增壓器實現稀薄燃燒所需要的空氣量。

    二、發動效能比較

    從效能上簡單比較的話,很明顯可以看出來日產VC turbo更強。

    日產2.0T VC turbo採用渦輪增壓直噴技術,由於可變壓縮比可以在高轉速大負荷情況下降低壓縮比來避免爆震,因此,功率扭矩都非常高,額定功率200kW(高效能版本),峰值扭矩能夠達到390Nm,即使和其他2.0T發動機相比效能也是相當強悍的了,基本和日產3.5 V6自然吸氣發動機的效能相當。

    馬自達的SKYACTIV-X 壓燃式汽油機雖然有機械增壓器可以帶來比自然吸氣更好的效能,但是其主要不是為了提升效能,因此效能無法和2.0T渦輪增壓發動機相比,額定功率功率只有132kW,峰值扭矩能夠達到224Nm。這個效能基本和馬自達2.5L自然吸氣發動機的效能相當。

    三、節油效果

    節油效果不但和發動機有關還和整個動力總成和整車的匹配有很大的關係,由於這兩個發動機的效能和車型定位都不同,這裡可以直接從發動機的最高熱效率做一個簡單的比較。內燃機的熱效率理論上取決於壓縮比和比熱比兩個引數,下面從兩家公佈的資訊來分析一下,來看看誰的熱效率更高。

    日產VC Turbo雖然有可變壓縮比技術,但是其基本原理還是渦輪增壓直噴+奧托迴圈的傳統燃燒原理下工作的,其主要提高熱效率的技術是在低負荷區域增加壓縮比(14:1)來挖掘效率提升的潛力。因此,熱效率雖然比傳統發動機有明顯提升但算不上顛覆性的,日產自己公佈的資料顯示VC Turbo發動機的最高熱效率在39%左右。

    馬自達SKYACTIV-X 壓燃式汽油機透過超高壓縮比(18:1)和稀薄燃燒技術相結合,同時改變壓縮比和比熱比(稀薄燃燒可以提升比熱比),完全顛覆了原來汽油機奧托迴圈的效率限制,馬自達宣稱其最高熱效率可以達到50%。從這方面看馬自達SKYACTIV-X 壓燃式汽油機完勝。

    四、耐用性比較

    日本汽車公司的發動機整理耐用性都是非常好的,而且這兩個發動機都剛剛上市不算太久(馬自達SKYACTIV-X 壓燃式汽油機目前僅在歐洲上市,國內預計2020年下半年上市),因此實在很難透過使用者反饋的資訊來推斷其耐用性究竟如何。由於這兩個發動機都是採用了目前內燃機行業最具創新性的技術,而且都是僅此一家別無分號的技術,因此這裡我只能試著從技術角度分析一下耐用性方面的風險,供大家參考。

    日產2.0T VC Turbo最核心的技術是可變壓縮比技術,但是其燃燒系統的原理還是渦輪增壓直噴(雙噴射)+奧托迴圈的傳統燃燒原理,只是壓縮比透過複雜機械結構能夠實現連續調節。從這方面看,日產這臺2.0T VC Turbo耐用性的核心就是這個可變壓縮比的機械結構和控制系統是否穩定。日產據說花了20年時間來開發和最佳化這一系統,才實現量產,因此,估計應該風險不大。

    馬自達SKYACTIV-X 壓燃式汽油機和日產VC TURBO相比採用了更多顛覆性的新技術,比如:火花塞控制壓燃SPCCI燃燒系統和稀薄燃燒的結合,機械增壓器來實現稀薄燃燒的空氣控制,1000bar的超高壓燃油噴射系統這些技術在業內都是從來沒有被採用過的技術,甚至一些方案都沒有被廣泛研究過。同時還要搭配電動VVT、EGR廢氣再迴圈系統、24V輕混動技術。這一系列先進技術的加入使得馬自達這臺只發動機技術達到了前所未有的複雜程度,這些技術的穩定性需要時間來驗證。

    另外,馬自達SKYACTIV-X 壓燃式汽油機為了避免稀薄燃燒情況下NOX氮氧化物排放,需要將空燃比控制在非常精確的位置,尤其是在發動機大負荷區域,這樣才能避開爆震和失火的風險,實現高效率低排放的燃燒效果。這中燃燒過程的精確控制對油品的要求會比較高,由於市場這對於實際使用過程中的耐用性提出了挑戰。

    總結一下:

    從節油性上看馬自達的SKYACTIV-X 壓燃式汽油機重新定義了一種燃燒方式,其SPCCI壓燃和稀薄燃燒的概念完全是為了提升發動機效率而開發的,在效率方面馬自達SKYACTIV-X 壓燃式汽油機的50%熱效率處於全球領先的狀態,因此單純從發動機的效率開看節油率的話,無疑馬自達SKYACTIV-X 壓燃式汽油機是完勝的。

    但是,從耐用性上看,馬自達的SKYACTIV-X 壓燃式汽油機引入和黑科技太多,如此複雜的系統其穩定性和可靠性是需要時間來檢驗的,而且SPCCI壓燃技術天生對油品比較敏感,這些挑戰對馬自達來講都是實實在在的挑戰,這也是馬自達為何目前只在歐洲上市了SKYACTIV-X 壓燃式汽油機來試水,而在中國和美國以及日本都推遲投放的原因之一。而日產2.0T VC Turbo的創新主要是在可變壓縮比的機械結構和控制上,相對複雜程度要低一些。因此,單純從技術上分析,耐用性方面日產2.0T VC Turbo的風險應該更小。

  • 3 # 車無止境

    你好很高興回答你的問題!我更看好馬自達2.0L壓燃 SKYACTIV-X發動機!請看下文精彩內容。

    2020年04月30日工信部公佈了申報第332批《道路機動車輛生產企業及產品公告》的車輛新產品、變更擴充套件產品公示。這裡就有馬自達的新車申報!接下來讓我娓娓道來。一定不會讓你們失望的!

    馬自達3即將搭載 2.0L SKYACTIV-X發動機版本先上圖!

    這裡小編就不具體細說壓燃了,就簡單來說就是:燃油氣體混合物燃燒可以不完全需要火花塞點燃+壓縮體積引燃油氣混合物+更高空燃比帶來更高的熱效率更好的燃油經濟性。真香!具體關於馬自達壓燃發動機的設計、工作原理請看我主頁兩期關於SKYACTIV-X的文章!

    就工信部的申報內容來看

    這款發動機產自日本最大功率132kw 加上之前曝光的這款發動機動力資料 可以確定這就是搭載了SKYACTIV-X發動機的新馬自達3!小編小道訊息預計今年九月份會發布。終於千呼萬喚始出來!

    是的既然可以引進日本原裝的發動機就說明這款發動機能適應國內的油品!在車子出廠之前國內廠家也會對這款新的發動機進行實際的測試和調教的!這個你放心能加國內的油,估計廠家會建議加更高標號的汽油因為這款發動機壓縮比和空燃比都很高!這裡要注意一下。

    說實話我已經很想體驗一把ZOOM ZOOM帶來的快感了!根據公佈的油耗情況來新馬自達3壓然工況油耗為5.2L/100km!已經很棒了。

  • 4 # 懂車一號

    就只談一點吧,最權威沃德發動機大獎評委把大獎給了日產唯一的純內燃機大獎2.0可變壓縮比,你馬自達呢?吹得厲害,從來都是理論,沒有真正達到目標的產品,沃德大獎上只是看客,發動機專利數連日產零頭都不到。再補充一句,日產是沃德發動機大獎的老江湖,日系獲得沃德發動機大獎次數最 多的,經典的vq系列發動機連續14年沃德大獎,自然吸氣之王,這款可變壓縮比黑科技有可能重現vq系列的輝煌,估計明年沃德大獎還是它,基本沒有懸念。

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • 喜歡的男生突然說夢到我了,他是不是對我也有意思啊?