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德系发动机和日系发动机孰优孰劣的问题，一直是很多车友争论的话题。其实两者在几十年前就走上了两条不同的发展道路，可以说德系发动机和日系发动机在理念和技术方向上都存在着很大的差异。对于内燃机来说，燃烧是本质，但也是最难攻克的难题。大家知道内燃机的燃油效率提升有多难吗？几十年来也只提升了几个百分点而已。所以德国车企非常理性地看待这个问题。与其花时间和金钱去赌一种可能，不如在涡轮增压上下功夫，涡轮增压不仅可以更容易地提高升功率、增加低转速时的扭矩，还可以通过减小排量实现发动机的小型化、轻量化。最重要的是，它可以降低发动机转速，减少高转速时的摩擦损失。所以，涡轮增压技术确实为提高动力、降低油耗做出了很大的贡献，因为这是一条两全其美的路线。 德国车企的想法，并不是期望燃料的燃烧能够释放出更多的能量，而是能够通过其他的手段，减少能量的损失，这就是涡轮增压的现实意义；日本车企则不同，他们并没有避开内燃机燃烧的本质，而是想要提高燃烧效率，让燃料能够释放出更多可以用来做功的能量，所以日本车企多年来一直回避涡轮增压；德国车企不讲燃油效率涡轮增压和自然吸气 热效率，所以这些年来，德日车的发展方向一直渐行渐远；不过，经过十多年的分道扬镳，德日车也开始逐渐接受对方的理念，或许在未来德日发动机的发展上，终究会有交集吧！
压缩率
日系汽车的发展思路
其实在日系车最原始的发展思路中，是没有涡轮增压的，日系车企更喜欢瞄准燃烧的本质船舶柴油机配件，简单来说就是想通过相应的方法不断提升压缩比，让自己的发动机在提高热效率的同时，获得更大的动力。也就是说，在日系车企最初的设定中，他们想靠不断提升发动机效率（发动机效率可分为热效率、推进效率、总效率）来实现。发动机效率的提升，理论上可以获得更大的动力，同时还能获得更好的燃油经济性（也就是说，两者是可以实现的，简单来说就是每个循环浪费的燃油量减少了，所以燃油就省了，在高压缩比的作用下，动力自然就增强了）。提升机械压缩比，是提升发动机效率最直接有效的方法涡轮增压和自然吸气 热效率，因此在缸内直喷技术的辅助下，日系车的压缩比确实提升了，比如丰田2.5L发动机的机械压缩比就达到了13，但是过高的压缩比又受限于燃油的品质。 比如发动机会自动延迟点火时间以防止爆震，因此发动机的实际压缩比会降低（机械压缩比是固定的，但是燃烧时的实际压缩比会根据具体的实际情况而变化，当然这和日产的可变压缩比是不一样的，因为日产的可变压缩比是改变发动机的机械压缩比的），因此在实际的燃油环境下，预期的更低油耗和更强动力很难达到；
可变气门技术
因此日系车厂在民用车上尝试自然吸气引擎多年，但终究难以达到原有的设定；高压缩比受限于燃油，高热效率受限于转速（最高热效率点是在固定的转速区间），因此无论是动力还是油耗都达不到预期；因为对于自然吸气引擎来说，动力还是需要通过提高转速来获得，而高转速与引擎低转速的大方向是相悖的；其次，高转速对燃烧质量与排放影响极大（高转速跳过了最佳油耗区间）；当然，为了解决高转速下进气不足的问题，日系车厂率先研发了可变气门技术，以及后来升级版的可变气门升程（其原理是延迟气门关闭时间并增加气门开启角度，因为引擎在高转速时船舶配件，气门开启时间过短暂时不足以完成进排气，因此产生了各类可变气门技术）。 确实提升了自然吸气发动机高转速下的动力，但是高转速下的油耗是无法抑制的。不要想着高热效率，因为最高热效率转速区间往往在2500-3000转之内（丰田2.5L发动机），这个转速区间很尴尬，等速巡航都低于这个区间，而加速发动机转速很容易就超过这个区间，所以高热效率的发动机在台架上磨合定转速区间可以达到超理想的油耗，但是放到车上又是另外一回事，效率再高如果在实际用车中达不到也是没用的；所以日本车企利用高热效率和高压缩比来同时获得动力和低油耗的想法是不现实的，但是未来说不定会成功！
CVT 发动机的工作原理
很多朋友会吐槽，日系车企为什么喜欢用CVT变速箱？成本优势是一方面，更主要的是CVT可以通过随意改变两个轮子的旋转半径，把发动机转速牢牢的控制在最佳油耗转速区间。这就是CVT的厉害之处；比如2.5L的凯美瑞，120公里匀速，转速可能只在2000转左右（甚至更低），还属于2500转最佳油耗转速的一部分。但是如果通过加油来提高转速，车子就超过了120公里的限速，再降档让它保持在2500转以上，行驶效率就提高了。CVT太低了，就算有40%的热效率，在实际使用中也用不上，这时候CVT的优势就出来了，它总能把转速控制在最佳油耗转速上。 比如百公里时转速保持在2500转，当转速升到120公里时，发动机转速还能控制在2500转左右（估计130公里也行），这就是CVT的独特之处，虽然CVT有很多不足，但要把日系发动机理论上的高热效率转化为现实，它真的功不可没。
丰田40%热效率发动机
德系汽车发展思路
德国工业界自带财富的光环，所以解决问题比较灵活。富裕家庭的孩子不怕吃亏，所以德国设计师思维灵活，总是有天马行空的想象力；所以在面对发动机发展时，德国人毅然决然地走了增压（机械增压、涡轮增压）的路子，同时避开了内燃机燃烧的本质；利用涡轮增压器作为外挂，成功实现了发动机低转速，减少了高转速带来的摩擦功损失，避免了自然吸气发动机在高转速下燃烧不充分的问题，也使得发动机在低转速时的扭矩更加充足。说实话，我觉得涡轮增压发动机开起来很舒服；涡轮增压发动机和自然吸气发动机处于同一水平，在提高功率和扭矩的同时，可以实现更低的排量，排量减小自然可以使得发动机小型化，小型化意味着发动机可以变轻，更轻的发动机可以让汽车在行驶时的负荷更低。 因此，虽然德系涡轮增压发动机的热效率比较低，燃料燃烧产生的能量也不如台架试验台上的日系发动机，但却实现了低转速（喷油少，摩擦损失小）、轻量化（行驶负荷低），从而也满足了省油的预期。同排量的涡轮增压在动力上远超日系自然吸气发动机，尤其是在低扭低扭的时候，小排量自然吸气发动机虽然可以通过高转速达到不逊于涡轮增压的动力，但低扭不足的短板却是无解的。谁能一直没事就把转速拉高呢？如今拥堵的路况又怎么能提供拉高转速的场景呢？而由于涡轮增压可以拓宽发动机的高效率区间，所以涡轮增压是未来内燃机发展不可或缺的一环。
涡轮增压系统
德系车就这样靠着不断的增压和小型化，取得了多年的成功，实际动力感觉不错，测试工况油耗也很优秀。所以德系涡轮增压策略这么多年来一直很成功，虽然提供了足够的动力，也保证了油耗，但是最终还是要面临更加严苛的排放法规，如果想要改善排放水平，就必须实现低温排放，这时候德国人就不得不考虑米勒循环（阿特金森的表弟，阿特金森是通过进气门晚关闭来实现的；米勒是通过进气门早关闭来实现的；阿特金森适用于自然吸气发动机；米勒适用于涡轮增压发动机）。依靠米勒循环可以有效降低发动机的排气温度，而排放温度的降低可以有效减少氮氧化物的排放；以下是3个化学反应方程式。。。
O+N2=NO+N，反应温度在2000度以上，实际温度=2000-273.15（0度）=约1727度
N+O2=NO+O，反应温度在300度以上，实际温度=300-273.15（0度）=约27度
N+OH=NO+H，反应温度在300度以上，实际温度=300-273.15（0度）=约27度，K代表开尔文
所以通过以上汽油燃烧的三个连续反应我们可以看出，第一个反应是在1727度的高温条件下成立的，而第二、三个反应都是在常温下成立的。如果我们能够终止第一个反应的产生，那么后面两个反应就不会发生。如果要避免第一个反应的产生，就要保证缸内温度低于1727度（这个温度指的是燃烧后的气体温度，而不是经过冷却系统降温后传递到发动机体上的温度，所以朋友们不要以为这个温度会把发动机熔化，传递到发动机体上的温度会很低）。只要避免了第一个反应的产生，就可以完全杜绝尾气中的NO（一氧化氮），二氧化氮本身的量很小，所以可以忽略不计，需要解决的就是一氧化氮）； 而大部分发动机在每一次循环中至少有30度（曲轴旋转角度）要维持2000度以上的温度，有时候温度甚至能达到2200度以上，所以这就是奥托循环内燃机的实际工况。而要让气缸内的气体温度保持在1727度以下几乎是不可能的，所以德国人这时候别无选择。为了处理排放，减少废气中的氮氧化物，只能选择米勒循环，因为米勒循环是低温循环，所以很容易实现较低的气缸温度，因此可以最大程度的避免N的生成，所以排放中的NO（一氧化氮）就会得到很好的控制；所以德国车企和欧洲几大内燃机巨头如AVL、FEV等都开始研究米勒循环技术。
奥托和米勒循环对比图
其实很多朋友都能发现，德日车各取所需之后，就会走向彼此的发展道路；比如日本车企把双循环玩得很好，压缩比高，热效率极高，排放水平也高；但是不擅长动力、小型化、低转速，所以日本车企开始把涡轮增压技术放在民用车上（以前日本车企认为涡轮增压只属于性能车、赛车，而不是购物车）；而德系发动机虽然做到了动力够用、小型化、低转速，但是在严格的排放法规面前却显得无能为力，所以也适时玩起了米勒循环，于是德日车在分道扬镳几十年之后，似乎有了兼容的趋势。。。那么德粉和日粉还会继续互相喷吗？未来内燃机的发展趋势一定是殊途同归。。。米勒（阿特金森）+涡轮增压（混合动力）=德日发动机共同的未来。 涡轮增压发动机的发展如出一辙，但德国人（欧洲人）未必能接受混动的弱动力，虽然丰田开放了混动技术，但欧洲人会不会买账还很难说，至于纯自然吸气发动机，未来肯定会被涡轮增压、混动彻底取代！
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