中華汽車(chē)網(wǎng)校知識(shí)講堂：詳解可變壓縮比技術(shù)

什么是可變壓縮比？按字面意思理解就是這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比不是一個(gè)固定的值，可以在一定范圍內(nèi)變化。據(jù)中華汽車(chē)網(wǎng)校了解，為了減少爆震，現(xiàn)在的發(fā)動(dòng)機(jī)不得不對(duì)壓縮比做出限制，導(dǎo)致低轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)效率比較低。引入可變壓縮比技術(shù)之后，可以在低轉(zhuǎn)時(shí)增加壓縮比，提升效率；高轉(zhuǎn)時(shí)降低壓縮比，減少爆震。

可變壓縮比的目的在于提高增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。在增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，為了防止爆震，其壓縮比低于自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。在增壓壓力低時(shí)熱效率降低，使燃油經(jīng)濟(jì)性下降。特別在渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于增壓度上升緩慢在低壓縮比條件下扭矩上升也很緩慢，形成所謂的增壓滯后現(xiàn)象。也就是說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)在低速時(shí)，增壓作用滯后，要等到發(fā)動(dòng)機(jī)加速至一定轉(zhuǎn)速后增壓系統(tǒng)才起到作用。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可變壓縮比是重要方法。就是說(shuō)，在增壓壓力低的低負(fù)荷工況使壓縮比提高到與自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比相同或超過(guò)。另一方面，在高增壓的高負(fù)荷工況下適當(dāng)降低壓縮比。換言之，隨著負(fù)荷的變化連續(xù)調(diào)節(jié)壓縮比，以便能夠從低負(fù)荷到高的整個(gè)工況范圍內(nèi)有提高熱效率。

改變連桿長(zhǎng)度的核心，是改變連桿的機(jī)械機(jī)構(gòu)，將原本長(zhǎng)度固定的連桿，改成長(zhǎng)度可以變換的機(jī)械裝置。至于如何改變連桿的機(jī)械結(jié)構(gòu)，不同的廠商又有著不同的方案。

日產(chǎn)：日產(chǎn)的方案就是將1根連桿變成2根，然后通過(guò)改變這2根桿之間的角度來(lái)調(diào)節(jié)實(shí)際連桿長(zhǎng)度?；蛘哒f(shuō)，活塞與曲軸之間的距離。

雪鐵龍：采用類似原理的還有雪鐵龍的MCE發(fā)動(dòng)機(jī)，不過(guò)雪鐵龍的方案中，調(diào)節(jié)連桿角度的機(jī)構(gòu)不如日產(chǎn)的精巧，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的體積、重量造成了很大的影響。

保時(shí)捷：保時(shí)捷手里也有可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)的專利，并且采用了不同于日產(chǎn)、雪鐵龍的方案。保時(shí)捷在連桿上與活塞相連的一端布置了一個(gè)偏心輪，并在連桿內(nèi)部整合了一套控制偏心輪角度的裝置。改變偏心輪的角度，相當(dāng)于改變了連桿的長(zhǎng)度。

之前英菲尼迪發(fā)布了一臺(tái)全新的2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)，這臺(tái)機(jī)器不再是基于梅賽德斯-奔馳M274發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)物，它采用了當(dāng)前日系最流行的雙噴射（歧管?chē)娚?缸內(nèi)直噴）、雙循環(huán)（阿特金森循環(huán) 奧托循環(huán)）技術(shù)，除此之外，更是把“可變壓縮比”這個(gè)概念投入到了量產(chǎn)當(dāng)中。舉個(gè)例子，搭載M274 2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)的Q50轎車(chē)，工信部的百公里綜合油耗為7.4L，下降27%的話，那就是說(shuō)，全新VC-T2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)的百公里綜合油耗可以低至5.4L的水平，而且發(fā)動(dòng)機(jī)輸出還大幅提升了。

其實(shí)，所謂的可變壓縮比技術(shù)在很多發(fā)動(dòng)機(jī)上都有應(yīng)用，例如1.8 L阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)、創(chuàng)馳藍(lán)天發(fā)動(dòng)機(jī)等等，但是這些這類可變壓縮比技術(shù)都是基于阿特金森和米勒循環(huán)原理，主要還是在活塞行程中巧妙調(diào)整配氣程序，從而讓發(fā)動(dòng)機(jī)的膨脹比大于實(shí)際壓縮比，像人類肺部一樣可以深一口淺一口“呼吸”，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的最 佳經(jīng)濟(jì)性工況。但是這種工況實(shí)現(xiàn)是以犧牲轉(zhuǎn)速和動(dòng)力輸出為代價(jià)的，所以在任何一款性能車(chē)上，都看不到采用阿特金森/米勒循環(huán)原理的發(fā)動(dòng)機(jī)。此外由于配氣結(jié)構(gòu)特殊，加入渦輪增壓系統(tǒng)之后動(dòng)力提升幅度有限，因此無(wú)論是1.8 L阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)還是創(chuàng)馳藍(lán)天發(fā)動(dòng)機(jī)，都傾向于采用自然進(jìn)氣方式，渦輪增壓 阿特金森在技術(shù)上并非不能實(shí)現(xiàn)，只是價(jià)值不大。此外，阿特金森/米勒循環(huán)原理都只是在配氣過(guò)程中的某一階段定時(shí)發(fā)生，不可能在發(fā)動(dòng)機(jī)完整的沖程循環(huán)過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間操持一個(gè)高膨脹比。以國(guó)內(nèi)創(chuàng)馳藍(lán)天發(fā)動(dòng)機(jī)為例，其實(shí)際壓縮比為10.5，膨脹比為13:1，壓縮比變比幅度為19%。

而英菲尼迪的VC-T發(fā)動(dòng)機(jī)則通過(guò)“無(wú)縫地提高或降低活塞高度”，真正實(shí)現(xiàn)了可變壓縮比，壓縮比可以在8:1和14:1之間根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況自由調(diào)整，壓縮比的變比接近43%。如果需要節(jié)能，VT-C發(fā)動(dòng)機(jī)將切換到高壓縮比模式下；如果需要?jiǎng)恿?，發(fā)動(dòng)機(jī)將切換為低壓縮比的高轉(zhuǎn)速模式。英菲尼迪的這臺(tái)VC-T 2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)，核心主要是一套特殊結(jié)構(gòu)的多連桿曲柄連桿機(jī)構(gòu)。在原有的曲柄連桿機(jī)構(gòu)上，該機(jī)構(gòu)又額外增加了一套多連桿機(jī)構(gòu)及一根控制軸。這套多連桿機(jī)構(gòu)把原來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)連桿換成了由下部連桿、上部連桿以及連接上下部連桿的多連桿結(jié)構(gòu)組成。當(dāng)需要改變壓縮比時(shí)，諧波傳動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)臂，傳動(dòng)臂帶動(dòng)控制軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)控制軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下部連桿會(huì)帶動(dòng)多連桿結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)，并使杠桿發(fā)生擺動(dòng)，使得活塞能到達(dá)的上止點(diǎn)的高度也隨著改變，從而實(shí)現(xiàn)壓縮比的變化。

總結(jié)：可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)兼顧了動(dòng)力和節(jié)能環(huán)保，是一項(xiàng)值得我們期待的技術(shù)。這目前的幾個(gè)方案當(dāng)中，保時(shí)捷方案看起來(lái)最先進(jìn)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)整體布局的改變最小。不過(guò)，該方案對(duì)生產(chǎn)工藝、材料強(qiáng)度要求也最高，同時(shí)對(duì)活塞直徑也提出了要求，適合用在高端車(chē)型上。而日產(chǎn)（英菲尼迪）的方案對(duì)工藝、材料沒(méi)有什么特殊要求，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)布局的改動(dòng)也相對(duì)較小，是適合大規(guī)模量產(chǎn)的方案。此外，薩博、雪鐵龍的方案對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)改動(dòng)太大，得不償失，已經(jīng)被淘汰了。

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