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去年日產在國內發布了顛覆性的VC-Turbo發動機，在與這款發動機研發工程師茂木克也先生交流時，他透漏了一個信息，日產下一代發動機的目標熱效率是45%，這是什麼概念呢？現在量產最高熱效率的汽油發動機也不過41%，而熱效率極高的柴油發動機也不過45%左右，也就是說日產下一代引擎效率要比肩優秀的柴油機，這可不是一件簡單事情。
作為一個內燃機工程師，肯定不會信口開河。那為什麼要把目標熱效率定為45%，而不是48%或者50%，這里面肯定是有依據的，或者說有可行方案！那麼這個方案是什麼樣的呢？
早在2015年，本田官方就低調的放出了一個消息，他們已經成功將一款汽油發動機最大熱效率做到了45%。這個消息也證明，把目前的汽油發動機熱效率做到45%並不是吹牛，而是已經有可行的方案！
有句話叫風水輪流轉，這兩年豐田和日產紛紛推出了壓箱底的技術，而素有「買發動機送車」的本田，似乎沒有拿出壓軸產品。本田當然不是沒有技術，而是在憋大招！本田粉肯定坐不住了，未來的地球最強發動機是個什麼樣子？我們就根據本田劇透的信息，為大家梳理一下未來的高效率發動機基本特徵。
更大的排量
業內對發動機的排量其實都有明確的共識，比如4缸發動機排量是2.0L，6缸發動機排量是3.0L，而8缸發動機排量就是4.0L，算下來每個氣缸大約500cc的容積。500cc這個容積也不是隨便湊個整數，它是經過嚴謹的計算得出的。
如果要把發動機效率繼續往上提高，那麼500cc的氣缸容積就不行了。高熱效率發動機需要更長的活塞行程和更小的氣門直徑，所以豐田的高熱效率發動機又給出了一個方案，那就是單缸排量提升至621.75cc左右，發動機行程103.4毫米，缸徑87.5毫米，行程與缸徑比為1.2。
本田的辦法有些不同，單個氣缸容積627cc，發動機行程提升到了121.6毫米，而缸徑縮小至81毫米，行程與缸徑比為1.5。這樣的設計在柴油發動機上也是比較少見的，更小的進氣門直徑以及更長的行程有利於增加氣缸的流量，但是氣門直徑變小也會導致部分轉速下進氣不足，並且提高泵氣損失，所以本田又在發動機上增加了一個機械增壓器。
行程缸徑比1.5也不是隨便想出來的，它是從燃燒、泵氣損失、機械損失等方面權衡後才最終確定的。
高壓縮比+阿特金森循環
提高壓縮比是高熱效率發動機必要的步驟，本田做過很多測試，最終將壓縮比設定在17:1，這個水準已經超過了部分柴油引擎。
如此高的壓縮比對於汽油發動機來說，理論上是不可能做到，因為高壓縮比會帶來爆震。本田通過3種辦法解決了爆震問題，首先就是阿特金森循環（模擬），通過氣門延遲關閉，讓一部分混合氣體排出氣缸內，這樣實際上被壓縮的以及最終被燃燒混合氣體都只有一部分。
機械上壓縮比是17:1，但由於氣門遲閉一部分氣體被排出，所以實際上被壓縮的混合氣體並沒有理論上那麼多。算下來這台發動機真正的壓縮比只有12.5，但是它的膨脹比卻是17。膨脹比高於壓縮比就是阿特金森循環的特點，這種模式可以提高熱轉換率，阿特金森循環省油也就是這麼來的。
單單靠模擬阿特金森循環還不足以控制爆震，噴油控制也非常重要，本田的方案是優化噴油的引導方向，而氣門接近關閉時發動機才會噴油，這樣可以避免爆震，但是這對噴油精度和壓力要求很高。
高比例EGR+滾流
發動機的原理其實很簡單，就是把汽油燃燒產生的熱量轉換成機械能，但是這些熱量實際上很難被完全利用。發動機的冷卻和排氣是熱損失非常高的地方，本田的高熱效率發動機將EGR（廢氣循環）的比例提升到30%，也就說氣缸的混合氣體中，30%是來自排氣中的廢氣。
這些廢氣再導入到氣缸內燃燒，既可以降低氣缸內的溫度，又可以減少冷卻損失。但是導入過多EGR會造成火花塞點火困難，而且火焰傳播速度降低。本田的對策是通過提高缸內的滾流，從而提升火焰傳播速度，因此要對進氣和活塞表面形狀做出很多改進。
最終定型方案
通過對火花塞點火、燃燒室形狀、滾流控制等等方面的改進，本田最終將這台發動機的熱效率做到了45.2%，這個定型的方案預計會用在未來的 新髮動機上。這里我們也可以大膽做個預測，本田下一代高熱效率發動機排量可能在2.5L左右，並且採用缸內直噴和機械增壓技術。