發(fā)動機(jī)40%熱效率的大關(guān)已經(jīng)破了兩年，在豐田dynamic force系列發(fā)動機(jī)的啟迪之下，高滾流設(shè)計(jì)已然成為了當(dāng)下的主流思路?？v觀今年的新機(jī)，基本上都采用了類似的高滾流+高壓直噴+模擬可變壓縮比的相似技術(shù)思路。自主品牌也頻頻出現(xiàn)熱效率38%-40%的新機(jī)型，在不少技術(shù)指標(biāo)上都已經(jīng)可以匹敵世界一流水平。

為了進(jìn)一步提高發(fā)動機(jī)熱效率，提升發(fā)動機(jī)的壓縮比始終是研發(fā)的核心。壓縮比，也就是發(fā)動機(jī)排量+燃燒室容積與燃燒室容積的比值。提高發(fā)動機(jī)的壓縮比可以提升發(fā)動機(jī)的熱效率，這對提升動力和節(jié)油都有幫助。然而受制于技術(shù)限制，發(fā)動機(jī)的壓縮比并不能一味提高。發(fā)動機(jī)早燃，爆振等問題始終制約著發(fā)動機(jī)壓縮比的進(jìn)一步提高。那么，發(fā)動機(jī)的下一步技術(shù)潮流，可能會是什么呢？

既然高壓縮比難以長期維持，那么想辦法做到可變壓縮比自然就是一個解決方式。在發(fā)動機(jī)低負(fù)載時采用高壓縮比策略提高效率。在高負(fù)載時采用低圧縮比策略，提高穩(wěn)定性。

阿特金森循環(huán)或者米勒循環(huán)，這個詞相信大家都已經(jīng)聽過很多次了。發(fā)動機(jī)進(jìn)氣氣門采用更晚關(guān)閉的方式，讓吸進(jìn)來的空氣再部分排出，從而達(dá)到模擬減少進(jìn)氣，減少發(fā)動機(jī)壓縮消耗功的目的。

發(fā)動機(jī)向外做功時，發(fā)動機(jī)則正常開閉氣門，這時發(fā)動機(jī)的膨脹比與預(yù)設(shè)相同。采用這種阿特金斯循環(huán)的方式可以實(shí)現(xiàn)模擬可變壓縮比的效果。目前這一方案已經(jīng)被廣泛采用，但是可變壓縮比的效果畢竟是通過可變氣門模擬的，效果遠(yuǎn)不如物理可變壓縮比。

目前量產(chǎn)并銷售的物理可變壓縮比發(fā)動機(jī)僅有日產(chǎn)的2.0T VC-Turbo發(fā)動機(jī)一臺。通過在曲軸處增加一組連桿機(jī)構(gòu)的方式，發(fā)動機(jī)活塞的上下止點(diǎn)的位置可以產(chǎn)生數(shù)毫米的移動，從而在不改變排量的情況下，改變?nèi)紵业娜莘e，從而實(shí)現(xiàn)物理壓縮比真實(shí)可變的目的。根據(jù)日產(chǎn)表示，這臺發(fā)動機(jī)的壓縮比可以在8-14變化。最大輸出功率243馬力，最大扭矩371牛米。從實(shí)際駕駛感受來看，這臺發(fā)動機(jī)確實(shí)具有非常充沛的動力，并且平順性出色。但是也可以感受到明顯的動力遲滯問題，這也許是因?yàn)榈谝淮a(chǎn)品，發(fā)動機(jī)在標(biāo)定和壓縮比變動時都偏向保守策略造成的。

另外，長城汽車也已經(jīng)公布了自家物理可變壓縮比發(fā)動機(jī)的專利，整體設(shè)計(jì)思路與日產(chǎn)相似，都采用了增加一套連桿的方式實(shí)現(xiàn)可變壓縮比。作為發(fā)動機(jī)發(fā)展的一大趨勢，日產(chǎn)的2.0T VC-Turbo發(fā)動機(jī)作為技術(shù)先行的首款發(fā)動機(jī)，雖然還有部分不足，已經(jīng)給大家指明了很好的方向。

汽油與空氣的混合方式不同，也能提高壓縮比。汽油與空氣的標(biāo)準(zhǔn)比例是14.7，但這個標(biāo)準(zhǔn)值在發(fā)動機(jī)上的運(yùn)用實(shí)際并不多。尤其在發(fā)動機(jī)低負(fù)載時，工程師們總想盡辦法加大空燃比，希望燃燒更少的汽油，稀薄燃燒的概念因此而生。稀薄燃燒實(shí)際上已經(jīng)是被廣泛研究的技術(shù)，而下一步則是更激進(jìn)的超稀薄燃燒，空燃比超過30，邁向50，僅用極少量的燃油既可以驅(qū)動發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

相比于傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)接近理論空燃比的混合氣，超稀薄混合氣的空燃比可能會超過30，在這種情況下，發(fā)動機(jī)的缸內(nèi)點(diǎn)火溫度和燃燒溫度會降低，減少發(fā)動機(jī)的熱損失，自然提高了熱效率。

實(shí)際上，當(dāng)發(fā)動機(jī)的空燃比超過25之后，混合氣就變得難以點(diǎn)燃了。為了實(shí)現(xiàn)應(yīng)對這樣的情況，分層燃燒的方式應(yīng)運(yùn)而生。采用多次噴油，或者優(yōu)化整體進(jìn)氣道路的方式，使得混合氣出現(xiàn)不同濃度的分層。點(diǎn)燃高濃度的混合氣，燃燒火焰逐步向低濃度區(qū)域擴(kuò)散，直至過量的空氣將汽油燃燒完全，這便是采用分層實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒的方式，目前已經(jīng)有不少發(fā)動機(jī)采用類似技術(shù)。

如何更進(jìn)一步提高空燃比實(shí)現(xiàn)超稀薄燃燒，則成了當(dāng)下的一大發(fā)展趨勢。既然混合氣已經(jīng)難以點(diǎn)燃，那為何不采用壓燃的方式？以馬自達(dá)為首的廠商就選擇了火花塞控制壓燃的道路。通過火花塞發(fā)射出的電火花，給氣缸內(nèi)的超稀薄混合氣加溫加壓，突破超稀薄混合氣壓燃所需要的臨界點(diǎn)，把整個氣缸內(nèi)的油氣混合物給點(diǎn)燃。這種技術(shù)方案還有一種好處就是可以比較順暢地實(shí)現(xiàn)壓燃和點(diǎn)燃的切換。在普通空燃比的工況下，發(fā)動機(jī)可以使用普通混合氣，此時的火花塞就直接起到了點(diǎn)燃的作用。

與馬自達(dá)思路不同，還有本田、瑪莎拉蒂等公司采用其他思路可以實(shí)現(xiàn)高壓縮比和稀薄燃燒的方式，這便是剛剛興起的雙燃燒室方案。

發(fā)動機(jī)壓縮比過高時，內(nèi)部可燃汽可能會在氣缸內(nèi)部多個地方起燃，最終火焰相互碰撞形成爆振現(xiàn)象。既然高壓縮比會產(chǎn)生爆振，馬自達(dá)的思路是順著爆振的路線，索性繼續(xù)增加壓縮比，走了類似柴油的壓燃方式。但畢竟汽油和柴油并不相同，利用火花塞的控制還并不能舍去。

雙燃燒室方案聽起來更加傳統(tǒng)，實(shí)際上實(shí)現(xiàn)方式更加可靠。在主燃燒室的前端設(shè)計(jì)一個小的副燃燒室。發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，現(xiàn)在副燃燒室內(nèi)先噴油燃燒。由于副燃燒室的體積較小，燃燒火焰會快速噴射進(jìn)入主燃燒室，引燃主燃燒室的混合氣體。

在雙燃燒室的作用之下，發(fā)動機(jī)一方面可以采用更稀的稀薄燃燒手段提高效率，這時候的副燃燒室更像一個大號的火花塞，傳統(tǒng)火花塞無法點(diǎn)燃過稀薄的混合氣，那就用副燃燒室的強(qiáng)勁火焰。同時也由于副燃燒室的火焰溫度和壓力都遠(yuǎn)高于火花塞，這也有助于提升主燃燒室的混合氣速度，因此在發(fā)動機(jī)高負(fù)載工況時，采用了雙燃燒室的發(fā)動機(jī)也會擁有更強(qiáng)的動力，同時也能降低發(fā)動機(jī)的渦輪遲滯。

當(dāng)然，發(fā)動機(jī)前沿的技術(shù)并不止于前面提到的三個。包括可變渦輪、電動渦輪、電控氣門、高壓共軌直噴、均質(zhì)燃燒以及混合動力系統(tǒng)在內(nèi)，內(nèi)燃機(jī)身上還有很多潛力以供挖掘。在2020年節(jié)點(diǎn)之下，汽油發(fā)動機(jī)熱效率已經(jīng)站上了41%，柴油機(jī)熱效率更是突破了52%。目前已經(jīng)有幾家廠商展示過了汽油機(jī)熱效率突破45%甚至50%的藍(lán)圖。在新能源全面替代內(nèi)燃機(jī)之前，內(nèi)燃機(jī)還有很長的發(fā)展道路可走。