日產可變壓縮比引擎解析 動力媲美3.5L V6

　　【太平洋汽車網 技術頻道】我們對車總是有很高的要求，又希望車有很好的動力性，又希望車非常好的經濟性，但是大部分家用車都會取一個平衡值來盡量兼顧動力和油耗。那如何讓一臺發動機既有充沛的動力性，又有極致的經濟性呢？我們曾經在論文里看過不少的答案，但今天日產給出了個已經量產的答案。

▲壓縮比是什么：

　　壓縮比是指活塞將吸入的空氣（混合氣）壓縮到什么程度。從下圖我們可以很容易地理解，壓縮比其實就是活塞位于下止點時氣缸的總容積除以活塞位于上止點時燃燒室的容積。

　　混合氣被壓縮的越多，做功時膨脹的行程就越長，能做更多的功，相應的效率也就會越高。所以由此我們可以知道，壓縮比越高，發動機的燃油經濟性也就會越好。

　　這么看，似乎提高壓縮比并不難，那為什么大多數發動機都不會將壓縮比設置得太高呢？

▲因為爆震：

　　當氣缸內壓力、溫度過高時爆震容易產生，影響經濟性的同時還會對損害發動機。汽油發動機的這個性質就決定了壓縮比不能過高，需要根據發動機在滿負荷的條件來確定最大壓縮比值，以保證發動機在任何情況下都不會發生爆震。

　　另外，由于發動機通過節氣門來控制進氣量的多少，當發動機在部分負荷的情況下，由于進氣過程產生節流，進氣量減少。這時如果采用了高負荷時相同的壓縮比，事實上會降低了有效壓縮比。

　　所以我們不難發現：當在高負荷的時候，發動機不需要太高的壓縮比，稍低的壓縮比可以保證混合氣不會過早燃燒，導致爆震；而在部分負荷的時候，發動機需要較高的壓縮比，以實現更好的燃油經濟性。

▲可變壓縮比第一次出現：

　　其實人們很早之前就開始思考，能不能實現在不同工況下，發動機根據需求自動改變壓縮比呢？這個想法的誕生帶來了“可變壓縮比”這個概念。

　　可變壓縮比這個技術被認為是改善汽油發動機（點火燃燒）熱效率和燃油經濟性主要的手段之一。但是往后因為種種技術問題無法解決，導致可變壓縮比技術在很長的時間內無法實現量產，直到2018年日產VC-Turbo的出現。

　　實現可變壓縮比技術的發動機被命名為VC-T或者VC-Turbo，全稱為：Variable compression Turbo（可變壓縮比渦輪增壓發動機）。

　　這款2.0L渦輪增壓發動機結合了汽油發動機的動力和比較先進的四缸柴油發動機的扭矩及燃油效率上的優勢，這絕對是一次在內燃機上的技術突破。

　　下面我們來介紹一下，這款發動機是如何實現技術突破，量產可變壓縮比的。

▲1.可變壓縮比

多連桿系統結構

　　VC-Turbo在連桿結構上做了非常大的改變，從原本的一根連桿改變為多根連桿的結構，多連桿結構也是VC-Turbo發動機最大的亮點和難點之一。

 　　相比傳統發動機的曲軸連桿機構，VC-T發動機多了幾根連桿、一個控制軸以及一個控制電機。

　　相應的在曲軸連桿的運動方式上也會有非常大的不同，下面這個動圖可以很清晰地幫我們了解帶多連桿的發動機與普通發動機有什么樣的區別。

如何實現壓縮比變化

　　VC-Turbo發動機依靠多連桿系統和帶有獨特諧波減速齒輪的驅動電機來改變其壓縮比。當驅動電機旋轉時，驅動器連桿帶動偏心控制軸旋轉，改變控制連桿位置變化，從而帶動L型連桿的高低變化，L型連桿的位置發生變化將最終導致活塞的上止點位置的變化，實現發動機壓縮比變化。

VC-Turbo壓縮比變化：

　　上文我們提到，VC-Turbo發動機可以提高或降低活塞的上止點位置，使得壓縮比發生變化，以此給發動機提供最合適的壓縮比，實現不同工況下最佳的動力和燃油經濟性。

　　下圖是VC-Turbo發動機在最大壓縮比和最小壓縮比時的活塞上止點位置差異示意圖：

　　在完成8:1-14:1壓縮比變化的時間只需要1.2秒，在這1.2秒里意味著電腦已經判斷好了當前所需的壓縮比值和實現壓縮比的變化。另外，如果不是需要在兩個極端數值上做調整，那么它的調整相應速度會低于1.2秒。

　　因為相應上止點位置變化，下至點位置也變化。

　　小結：VC-Turbo發動機在部分負荷的情況下，發動機調節至高壓縮比，以提供更高的燃油經濟性；而在需要動力、需要更大的功率和扭矩的工況下，發動機會調節至較低的壓縮比，避免發生爆震。在使用過程中，VC-Turbo發動機可提供8：1（高性能）和14：1（高效率）之間任何數值的壓縮比值。