內(nèi)燃機有一個極為重要的技術參數(shù)，叫做“壓縮比”。壓縮比很簡單，就是活塞運行到下止點時最大氣缸容積，與活塞運行到上止點時最小氣缸容積的比值（如下圖）。

圖示：何謂內(nèi)燃機壓縮比。

下面這個公式，是奧托循環(huán)的熱效率公式，非常明顯，壓縮比越大，熱效率越高。所以，提高壓縮比，一直是內(nèi)燃機的重要技術發(fā)展方向。

同等條件下，壓縮比越大，內(nèi)燃機熱效率也越高。

日前，東風日產(chǎn)舉辦了一場“VC-TURBO可變壓縮比渦輪增壓發(fā)動機拆解會”，以實物拆解的形式，向媒體展示了即將搭載在東風日產(chǎn)第七代天籟上的這臺“VC-TURBO可變壓縮比渦輪增壓發(fā)動機”。這里的所謂“VC”不是“風險投資”的意思哈，而是指“Variable Compression Ratio”——就是“可變壓縮比”的意思。

據(jù)說，這是目前世界上唯一量產(chǎn)的車用可變壓縮比發(fā)動機哦。

首先青主要澄清一下講師的一個錯誤，他一上來就說，“壓縮比越大，越省油，燃油經(jīng)濟性越高；壓縮比越小，動力越強”——這顯然是一個錯誤的表述。

實際上，一般而言，同等條件下，壓縮比越大，內(nèi)燃機不僅熱效率越高、油耗越低，而且動力性能也越強。這是很容易理解的，可燃混合氣壓縮得越厲害，溫度也越高，點火之后膨脹比才越大，才能爆發(fā)出更大的動力，輸出更大的功率。如果壓縮比越小動力越強，那干嘛還要壓縮呢？

這位講師用不同類型的發(fā)動機進行對比，下面這張PPT里有自吸也有增壓發(fā)動機，有奧托循環(huán)也有阿特金森循環(huán)，發(fā)動機排量也不一樣，技術水平（年代、品牌）各不相同，他據(jù)此得出“壓縮比越小，動力越強”的結論，就是典型的歸納錯誤——沒有在同等條件下去總結。如果這樣歸納，同樣在這張PPT里，明明存在壓縮比低，升扭矩也低的例子嘛，那又作何解釋呢？

早期的發(fā)動機壓縮比都比較低，隨著技術水平的提升，內(nèi)燃機壓縮比不斷提高，遠的不說，就看最近十來年：2006年第六代凱美瑞的2.4升汽油機，壓縮比是9.8，第八代凱美瑞的2.5升汽油機壓縮比顯著提高到了13.0；第七代雅閣2.4升汽油機，壓縮比是9.7，九代雅閣2.4升發(fā)動機提高到11.1；日產(chǎn)天籟也一樣，2006款天籟2.0升發(fā)動機壓縮比是10，2018款天籟2.0升發(fā)動機則是11.2（下表）。

從表中我們也可以看到，無論是雅閣、天籟，還是凱美瑞，和以前相比，發(fā)動機壓縮比都有不同程度提高，同時動力也顯著提升，當然，油耗也有顯著降低。業(yè)內(nèi)享有盛譽的馬自達創(chuàng)馳藍天技術，核心就是高壓縮比發(fā)動機，通過超高壓縮比實現(xiàn)了強動力和低油耗兼得。

需要說明一下的是，動力和油耗的改善不完全是壓縮比提升所導致的，還有很多其他因素，但是壓縮比顯然是關鍵原因之一。

事物總是有利有弊，有百利而無一害的事情現(xiàn)實中是不存在的。高壓縮比帶來的最大弊端就是發(fā)動機爆震。爆震的害處極大，會導致噪聲和振動加大、油耗增加、排放惡化、動力下降，而且會嚴重影響發(fā)動機使用壽命。爆震是車用發(fā)動機必須避免的一種情況。

高壓縮比最大的問題是會造成爆震。這張PPT也明確了，壓縮比高，動力更好，而非更弱。

爆震的發(fā)生和壓縮混合氣的溫度直接相關，壓縮比過高，混合氣溫度太高，就容易導致爆震。增壓發(fā)動機由于燃燒室溫度更高，所以壓縮比一般也低于自吸發(fā)動機，就是這個道理。

此外，不同發(fā)動機轉(zhuǎn)速下，對應的爆震臨界壓縮比是不同的。發(fā)動機轉(zhuǎn)速越高，對應的臨界值越低（見下圖）。固定壓縮比的發(fā)動機，只能在發(fā)動機工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，取最低值。

顯然，這不是最好的辦法。如果壓縮比可以隨著不同工況而改變，在任何情況下都保持最大的臨界值，那么就能實現(xiàn)發(fā)動機不同轉(zhuǎn)速、不同工況下的最大熱效率和最強的動力性能。這就是可變壓縮比發(fā)動機的開發(fā)目標。

導致爆震的壓縮比臨界值隨轉(zhuǎn)速增加而降低，可變壓縮比發(fā)動機，可以在不同工況下，將壓縮比保持在不同的最大臨界值，從而將熱效率和動力性能保持在最佳狀態(tài)。

可變壓縮比的想法，行業(yè)里早就有了，也誕生過各種不同的技術方案，但是這些方案都沒有得到真正的應用，因為要么可靠性不高，要么難以批量生產(chǎn)，要實現(xiàn)可變壓縮比不難，難就難在要確?？煽啃?，要易于大批量制造，而且還不能增加太多成本。

這些方案都可以實現(xiàn)壓縮比可變，但因為都有難以克服的不同缺點，都沒有真正投入量產(chǎn)。

日產(chǎn)汽車歷經(jīng)20年的潛心研發(fā)，終于取得了成功，發(fā)明了“VC-TURBO可變壓縮比渦輪增壓發(fā)動機”。該技術方案，在曲軸下面增加了一個多連桿機構，由電機控制這個連桿機構，來改變活塞連桿與曲軸的鏈接位置，等于改變了活塞下止點位置，以此來實現(xiàn)不同的壓縮比。

從基本概念提出到最終量產(chǎn)，日產(chǎn)的可變壓縮比技術歷經(jīng)了20年歷程。

日產(chǎn)的這臺VC-TURBO發(fā)動機，壓縮比可以在8：1-14：1之間無極變化，再輔以雙噴射、可變流量機油泵等其他先進技術，最終這臺2.0T發(fā)動機燃油經(jīng)濟性提升了25%以上，動力性能超越了日產(chǎn)3.5升自吸發(fā)動機。

日產(chǎn)VC-TURBO的壓縮比可變原理。

日產(chǎn)VC-TURBO發(fā)動機做功行程連桿垂直運動，活塞沒有橫向沖擊力，也就沒有橫向摩擦，可以提升功率，延長壽命。

日產(chǎn)VC-TURBO發(fā)動機的這套壓縮比調(diào)節(jié)機構，雖然看起來比較復雜，但其實主要都是由軸、銷、軸承、襯套等一般機械要素構成，易于加工；由于這套連桿機構可以安裝在原有的平衡軸位置，所以，發(fā)動機的規(guī)格（外形尺寸）基本也沒有改變。

除了實現(xiàn)了壓縮比可變，VC-TURBO發(fā)動機的活塞運動更加接近正弦曲線、因此比一般4缸發(fā)動機振動也更小。做工行程，VC-TURBO發(fā)動機的連桿是垂直向下運動，活塞不會產(chǎn)生橫向力，因此也沒有橫向摩擦，進一步提高了發(fā)動機功率，延長發(fā)動機壽命。

日產(chǎn)這臺VC-TURBO發(fā)動機，率先應用在英菲尼迪QX50上，即將上市的第七代全新天籟上也將搭載這臺發(fā)動機，在實現(xiàn)185千瓦、380牛米的最大動力輸出的同時，新天籟的綜合油耗將低至百公里6.6升。  

文 | 青主

(本文僅為作者個人觀點，不代表DearAuto、青主評車立場。)