一个是利用机械结构实现可变压缩比,另一个利用优化的配气结构达到高压缩比,日系马自达创驰蓝天和日产VC-TURBO涡轮增压到底哪个更好?
从本质上来看,为了实现高压缩比,虽然日产和马自达采用了不同的路子,但其目的都是通过优化调整优化发动机实际压缩比,提升燃烧效率,从而降低油耗。
下面从原理上分别说说马自达创驰蓝天和日产的两种实现方法以及优缺点:
严格来说,马自达的创驰蓝天发动机物理压缩比不仅仅是13:1,最初在日本版本的发动机物理压缩比达到了14:1,只不过到了国内为了适应油品,把发动机压缩比降到了13:1,从理论上来说发动机压缩比从10提升到15以后,发动机的油耗可以降低9%,这也是马自达创驰蓝天发动机的基础理论支撑。
但是,将发动机物理压缩比提升以后,需要解决的最大的问题是发动机爆震,由于压力过大、温度过高,一般的92/95#汽油肯定无法适应进而导致爆震,而为了避免爆震,马自达采取了多种技术去控制:
实际上就是控制凸轮轴在不同转速时的凸起变化,实现进气门晚关技术,实现了米勒循环,也就是“吃饱了吐回来”,从而降低缸内的实际压力,实现膨胀比大于压缩比,最终控制缸内实际压力。
为了进一步降低缸内温度,抑制爆震,马自达的工程师还采用了超高压的喷油控制,使燃油的雾化更彻底,燃烧时间更短,缩短雾化时间。此外在活塞顶部专门设计了特殊的凹孔,优化气流,增加滚流比,从而增加混合气流转效率,降低缸内温度。
为了避免普通发动机燃烧后产生的废气回流现象,减少排气串绕,马自达又专门研发了4:2:1加长排气技术,这种排气技术可以增加排气背压,降低排气残留。
为了进一步增加燃烧效率,马自达对发动机的各个零部件都进行轻量化设计,比如采用滚轮从动件,可以使节气门摩擦力减少50%以上,采用了电控可变油压小型油泵,使泵送损失减少约45%,对连杆、主轴颈、曲轴、 活塞、活塞销轻量化设计,还采用了低张力活塞环,减少摩擦损失,这些技术的的采用,使马自达的创驰蓝天发动机真真正正可以成为自吸燃效比的王者。
为了实现高压缩比技术,日产走了完全不同的路,不过,这条路真的比较难,日产从立项到量产,足足研发了20年。
从发动机压缩比和燃烧效率角度来看,单纯的提升压缩比固然可以增加燃油经济性和降低排放,但是发动机在低转速区间动力表现却欠佳,因此,如果有一款发动机,低转速时采用低压缩比,高转速时则采用高压缩比,则最为理想。这就是日产多年来研发的VC-TURBO可变压缩比的初衷。
日产的解决方案是在活塞连杆和曲轴之间增加了一套偏心连杆机构,可以用电控电机调节活塞和连杆的运动高度,这样在特定的转速控制连杆,实现压缩比从8:1到14:1的变化,实现低转速低压缩比,高转速高压缩比。使2.0T涡轮增压发动机可以输出最大功率200kW以及400牛米的的峰值扭矩。
当然,作为日产20年磨一剑的产品,VC-TURBO发动机更是将技术武装到了牙齿:
马自达的技术只能应用到自然吸气发动机上,而日产的可变压缩比技术理论上可以应用到自吸和涡轮增压两种发动机上。
马自达的技术从结构上相对更简单,自然吸气发动机的寿命也相对更长一些,而日产的VC-TURBO由于采用更复杂的机械连杆,理论上会带来更大的不稳态,摩擦组建也相对更多,寿命相对要短一些。
日产的涡轮增压的确要更好一些,可变压缩比在低转速和高转速区间都可以提供更好的动力和油耗表现。而马自达的创驰蓝天一方面只能用于自然吸气,另一方面固定的压缩比也的确没有可变压缩比更灵活。
日产的VC-TURBO机械结构更复杂,成本更高。马自达的创驰蓝天发动机相对要低一些,不过,创驰蓝天并不是马自达最新的技术,马自达的SKYACTIV-X压燃式发动机开创了汽油发动机高压缩比的先河,限于篇幅,今天就不再赘述了,如果各位老铁油信球,可以在留言区留言。