工程师的梦想发动机！日产的可变压缩比引擎，技术含金量有多大

摘要：发动机的可变压缩比技术可根据驾驶条件将压缩比改变为最佳压缩比，日产汽车于2018年成功成为全球首家将这项技术应用于量产车的企业，并在英菲尼迪QX50上首次采用，第二款车型为第四代奇骏。这项技术很多人都研究过，但是只有日产成功了。

发动机的可变压缩比技术可根据驾驶条件将压缩比改变为最佳压缩比，日产汽车于2018年成功成为全球首家将这项技术应用于量产车的企业，并在英菲尼迪QX50上首次采用，第二款车型为第四代奇骏。这项技术很多人都研究过，但是只有日产成功了。

发动机的压缩比越高，其热效率就越高，从而提高燃油经济性和功率输出。但是，在汽油机中，提高压缩比，在高负荷运转时，会引起爆震，因此，通常在不引起爆震的前提下，将压缩比设置的尽可能高。

另一方面，车辆在低负荷、中负荷的行驶条件下，不容易发生爆震，因此，为了节省燃料，希望压缩比比在高负荷行驶条件下设定得更高。如果能够制造出具有特殊机制的发动机，在低至中负荷运行时提高压缩比，并在容易发生爆震的高负荷运行时降低压缩比，那么就可以同时实现燃油效率和功率输出。

自动改变压缩比的可能方法是改变上止点（活塞到达顶部时）的燃烧室容积，或者改变活塞行程。一般考虑的方法是通过特殊的连杆机构来改变活塞行程，日产也采用了这种方法。可变压缩比这一想法最初是由英国工程师哈里拉尔夫里卡多爵士在20世纪20年代提出的，里卡多是英国里卡多有限公司的创始人，目前是一家全球性工程公司和发动机供应商。

此后，许多工程师致力于可变压缩比的开发，发表有关的论文并制造出原型机，但从未投入实际使用，当时成为了发动机工程师们梦想的发动机。近日，欧洲一家工程公司提出了一种可变压缩比机构。使用特殊的液压机构来伸展或收缩连杆的长度，就像摩托车的前叉一样，从而分两级改变活塞行程，也同样通过使用偏心连杆在两级之间切换连接到活塞的连杆小端，从而分两级改变压缩比；然而，由于机构的复杂性和耐用性问题，尚未投入实际使用。

日产于2016年9月的巴黎车展上首次公开展示采用可变压缩比技术的2.0升直列4缸涡轮发动机“VC-T”，震惊了世界，并在两年后的2018年投入使用，通过改变活塞行程长度（上止点高度）来改变压缩比。采用了日产独家开发的复合链接系统，不再使用连杆来支撑活塞并将曲轴的旋转运动转换为活塞的上下运动，而是巧妙地通过电动机移动三个连杆，以连续改变活塞在其上止点的高度。

以英菲尼迪QX50为例，是第一款配备该技术的汽车，将与涡轮增压器配合使用。在低负载状态下行驶时，由于不会发生爆震，因此将压缩比设定为较高的14，以提高燃油效率；在容易发生爆震的高负荷时，将压缩比设定为较低的8，以防止爆震。中间区域的压缩比在8和14之间无缝变化。

另一方面，复杂的连杆机构也带来了摩擦增加、耐用性降低等问题，但日产在过去20 多年的时间里积累的经验克服了这些挑战。该技术于2018年3月发布的第二代英菲尼迪QX50采用，结合了2.0T涡轮增压发动机，称为VC-T。

涡轮增压发动机因为是增压的，燃烧温度较高，容易发生爆震，所以一般压缩比需要比自然增压发动机低。这就是涡轮增压发动机的燃油经济性比自然吸气发动机差的原因，但是将涡轮增压发动机与可变压缩比技术结合起来可以带来更大的好处。通过根据运行条件将压缩比从8变为14，实现了40％的热效率，与传统发动机相比，燃油效率提高了27％，输出功率提高了10％。