為什麼善變的發動機才是好發動機?(下)

發動機歇缸功能

車迷們總愛為哪臺發動機馬力大討論的唾沫星子橫飛，但其實絕大多數情況我們都用不到一臺發動機的最大功率，尤其是像高速公路巡航等路況，發動機的實際輸出功率很小。所以對多汽缸、大排量的發動機來說，關閉一部分汽缸有利於節省油耗，這也就是發動機歇缸功能（也叫閉缸或可變缸功能）。

比較著名的克萊斯勒HEMI發動機（克萊斯勒叫MDS），就可以在高速巡航時V8變V4，本田此前的3.5 V6 VCM發動機可根據需要變成V4、V3發動機，凱迪拉克當前CT6的3.0TT發動機也具有該功能（通用叫DoD），大眾的EA211 1.4T發動機的歐洲版本也具有歇缸功能（大眾叫ACT），是小排量發動機中具有歇缸功能的代表。

歇缸功能的節油效果一方面來自於不工作汽缸的少噴油，這比較好理解，但更重要的是關閉部分汽缸的進排氣門後，有效減小了發動機的泵氣阻力，畢竟汽缸的吸氣是一個十分消耗能量的過程。泵氣阻力減少一半，不就能省油了麼？

但為什麼歇缸功能並未普及呢？成本收益比。節油的前提是進排氣門關閉，這就意味著要有單獨的一套機構來實現要關閉汽缸的氣門動作，這就帶來了幾個問題，第一，技術有難度，這比可變氣門正時難且應用範圍窄，第二，可靠性會打折扣，第三，成本會大幅增加，尤其是對小排量和普通車型來說更敏感。

另一方面，渦輪增壓技術讓發動小型化成為趨勢（比如四缸的寶馬7系、沃爾沃XC90），發動機小型化大大降低了發動機的摩擦損耗，也提升了泵氣效率，自動啟停以及48V輕混系統帶來的滑行停機等技術都讓歇缸功能顯得略雞肋，花那麼大成本得到的效果卻不夠明顯，那就算了吧。

電子水泵

最近本田CR-V1.5T發動機機油增多的事件讓很多車友認識到了發動機原來發動機對溫度這麼敏感，也讓車友們認識到了發動機熱管理系統多麼重要。

以水泵為核心的散熱系統是發動機熱管理系統的重要部分，傳統的水泵是由發動機皮帶驅動的，和發動機轉速直接相關。這就導致了許多問題，舉個慄子，車速低、負荷大的工況是最大的散熱挑戰，為了滿足這部分需求，散熱系統就得加大功率，也會帶來低溫時發動機升溫慢等副作用（用散熱大小循環抬槓的車友慢走不送）。

電子水泵就沒有這樣的問題。電機驅動的水泵完全可以按需運行，低溫冷啟動時不用出力，發動機快速升溫，有害排放能降低，磨損減少，還節省能量。而需要大幅度散熱時全力工作，不需要和發動機轉速掛鈎，調整靈活。

可變排量機油泵

節能省油和排放的要求，讓工程師們壓力山大。所以工程師們除了搞出了電子水泵，還設計了可變排量機油泵。

機油對發動機的潤滑和抗磨損是如此重要，但是機油過多也會導致發動機內阻變大、浪費動力。鑑於發動機不同工況對機油的需求不同，實際泵油量總是偏多，所以可變排量機油泵的誕生很好的解決了這個問題，為省油做出貢獻。

雙噴射

缸內直噴的噴油方式逐漸替代了從前進氣歧管噴射，原因就是動力強還省油，畢竟把汽油直接噴入汽缸的方法能夠控制的更精準，滿足動力後不多浪費汽油。但缺點也很明顯，比如低負荷時增加的氮氧化物排放，再比如更嚴重的積碳問題。

於是，雙噴射技術興起。包括豐田和大眾在內的諸多品牌都開始使用了雙噴射技術，發動機低負荷時通過歧管噴射來降低排放和省油，高負荷狀態下使用缸內直噴來保證動力和和省油的平衡。

可變壓縮比

為什麼相對來說柴油機扭矩大且省油？原因之一是柴油機的壓縮比比汽油機高。壓縮比指的是壓縮衝程前的汽缸總容積和壓縮衝程後汽缸總容積的比值，壓縮比高（一定範圍內）意味著混合氣做功的效率更高，翻譯過來就是越省油。

但汽油機的壓縮比不能太高，因為很可能還沒壓縮完成混合氣就開始燃燒爆炸，導致發動機報廢，俗稱爆缸。因此，為了平衡動力性和經濟性，工程師們也讓發動機的壓縮比可變。

簡單點的有彌勒循環和阿特金森循環，這兩者是通過氣門的延時開閉來改變混合氣被壓縮的程度（準確說改變的是膨脹比），汽缸本身硬體並不可變。

複雜點的就是英菲新2.0T發動機，通過一套複雜的連杆機構，能讓這臺發動機的活塞連杆位置產生變化，進而改變活塞離燃燒室頂的距離，讓壓縮比能在8到14之間連續調節。好處是顯而易見的，低負荷時高壓縮比能大幅度省油，強動力時低壓縮比不怕爆震，動力輸出兇猛。

可變點火方式

汽油的揮發性好，但著火點高，所以汽油機要靠火花塞點燃，因此壓縮比低、熱效率低。柴油抗爆震性好但揮發性差，所以柴油機要靠壓燃，但氮氧化物和碳顆粒的排放問題嚴重（這也是各種柴油門事件的原因）。那麼能不能把兩者結合在一起呢？答案是能。

這就是理想的HCCI（均質壓燃）發動機，介於汽油柴油之間，適當燃料在燃燒室中與混合均勻後被壓燃，壓縮比和空燃比都大幅提高，油耗和排放均大幅下降。但卻難以實現，因為對汽油機來說（加油站中目前沒有那種理想燃油，只能用汽油），更高的空燃比（油少空氣多）會讓汽缸點不著火成為大概率事件，而高壓縮對溫度控制要求也極高，不是爆震就是打不著。

因此，純靠壓燃的HCCI當下幾乎沒法實現。因此，工程師們想到結合火花塞點燃和HCCI壓燃的方式，給發動機做個妥協。這就是馬自達的新的Skyactiv-X技術重點SPCCI發動機。

SPCCI意思是Sparkcontrolled compression ignition，即火花塞控制的壓燃點火。SPCCI發動機把點火分為兩步，第一步火花塞點燃一小點混合氣，燃燒的混合氣體積膨脹後擠壓未燃燒的混合氣，這些未燃燒的混合氣壓力就變大，然後發動機把這些混合氣壓燃。

這樣一來，發動機的壓縮比不用過高，設定在15-16即可（目前柴油機17以上很正常），然後通過調整火花塞的點火時機以及氣門的動作來營造出HCCI可以穩定運行的溫度壓力環境。這樣，SPCCI發動機的燃燒效率大為增加，油耗得以降低。

嚴格來說，SPCCI不算「可變」，但因為可以通過火花塞點火時機間接控制和改變缸內壓力（這也是SPCCI發動機多了缸壓傳感器的原因）以及分兩級的點火方式，所以本文把SPCCI發動機也列舉出來。

從目標和效果上看，馬自達稱之為SPCCI（火花塞控制的壓縮點燃）的點燃方式和英菲尼迪的VCT可變壓縮比殊途同歸，都是利用高壓縮比和比熱比來節油。只不過英菲尼迪是用那套複雜的連杆機構來應對不同負荷，而馬自達是在點火方式上做文章。

豐田DynamicForce並未採取前兩者的策略，也通過其他措施的優化提升熱效率。而歐洲品牌等也通過其他技術在動力總成層面（並非單獨的發動機優化）優化進行節油和提升，總之，每家的技術路線略有不同。

不過目前裝有英菲尼迪VCT和馬自達的SPCCI發動機的新車還未上市，新技術能取得怎樣的皆有效果，大家靜靜的等待MJ車談的實際測試吧。