日产可变压缩比引擎解析 动力媲美3.5L V6

我们对车总是有很高的要求，又希望车有很好的动力性，又希望车非常好的经济性，但是大部分家用车都会取一个平衡值来尽量兼顾动力和油耗。那如何让一台发动机既有充沛的动力性，又有极致的经济性呢？我们曾经在论文里看过不少的答案，但今天日产给出了个已经量产的答案。

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▲压缩比是什么：

压缩比是指活塞将吸入的空气（混合气）压缩到什么程度。从下图我们可以很容易地理解，压缩比其实就是活塞位于下止点时气缸的总容积除以活塞位于上止点时燃烧室的容积。

混合气被压缩的越多，做功时膨胀的行程就越长，能做更多的功，相应的效率也就会越高。所以由此我们可以知道，压缩比越高，发动机的燃油经济性也就会越好。

这么看，似乎提高压缩比并不难，那为什么大多数发动机都不会将压缩比设置得太高呢？

▲因为爆震：

当气缸内压力、温度过高时爆震容易产生，影响经济性的同时还会对损害发动机。汽油发动机的这个性质就决定了压缩比不能过高，需要根据发动机在满负荷的条件来确定最大压缩比值，以保证发动机在任何情况下都不会发生爆震。

另外，由于发动机通过节气门来控制进气量的多少，当发动机在部分负荷的情况下，由于进气过程产生节流，进气量减少。这时如果采用了高负荷时相同的压缩比，事实上会降低了有效压缩比。

所以我们不难发现：当在高负荷的时候，发动机不需要太高的压缩比，稍低的压缩比可以保证混合气不会过早燃烧，导致爆震；而在部分负荷的时候，发动机需要较高的压缩比，以实现更好的燃油经济性。

▲可变压缩比第一次出现：

其实人们很早之前就开始思考，能不能实现在不同工况下，发动机根据需求自动改变压缩比呢？这个想法的诞生带来了“可变压缩比”这个概念。

可变压缩比这个技术被认为是改善汽油发动机（点火燃烧）热效率和燃油经济性主要的手段之一。但是往后因为种种技术问题无法解决，导致可变压缩比技术在很长的时间内无法实现量产，直到2018年日产VC-Turbo的出现。

实现可变压缩比技术的发动机被命名为VC-T或者VC-Turbo，全称为：Variable compression Turbo（可变压缩比涡轮增压发动机）。

这款2.0L涡轮增压发动机结合了汽油发动机的动力和比较先进的四缸柴油发动机的扭矩及燃油效率上的优势，这绝对是一次在内燃机上的技术突破。

下面我们来介绍一下，这款发动机是如何实现技术突破，量产可变压缩比的。

▲1.可变压缩比

多连杆系统结构

VC-Turbo在连杆结构上做了非常大的改变，从原本的一根连杆改变为多根连杆的结构，多连杆结构也是VC-Turbo发动机最大的亮点和难点之一。

相比传统发动机的曲轴连杆机构，VC-T发动机多了几根连杆、一个控制轴以及一个控制电机。

相应的在曲轴连杆的运动方式上也会有非常大的不同，下面这个动图可以很清晰地帮我们了解带多连杆的发动机与普通发动机有什么样的区别。

如何实现压缩比变化

VC-Turbo发动机依靠多连杆系统和带有独特谐波减速齿轮的驱动电机来改变其压缩比。当驱动电机旋转时，驱动器连杆带动偏心控制轴旋转，改变控制连杆位置变化，从而带动L型连杆的高低变化，L型连杆的位置发生变化将最终导致活塞的上止点位置的变化，实现发动机压缩比变化。

VC-Turbo压缩比变化：

上文我们提到，VC-Turbo发动机可以提高或降低活塞的上止点位置，使得压缩比发生变化，以此给发动机提供最合适的压缩比，实现不同工况下最佳的动力和燃油经济性。

下图是VC-Turbo发动机在最大压缩比和最小压缩比时的活塞上止点位置差异示意图：

在完成8:1-14:1压缩比变化的时间只需要1.2秒，在这1.2秒里意味着电脑已经判断好了当前所需的压缩比值和实现压缩比的变化。另外，如果不是需要在两个极端数值上做调整，那么它的调整相应速度会低于1.2秒。

因为相应上止点位置变化，下至点位置也变化。

小结：VC-Turbo发动机在部分负荷的情况下，发动机调节至高压缩比，以提供更高的燃油经济性；而在需要动力、需要更大的功率和扭矩的工况下，发动机会调节至较低的压缩比，避免发生爆震。在使用过程中，VC-Turbo发动机可提供8：1（高性能）和14：1（高效率）之间任何数值的压缩比值。