​解析新天籁上的“黑科技”，发动机可变压缩比技术

现如今汽车面临着石油稀缺与环境污染的双重挑战，在这种情况下更是加快了环保、节能的发动机的研发工作。而发动机可变压缩比技术便是相关科研人员在经过了大量研究工作之后提出的一种解决方案。其主要目的就是当汽车在不同的行驶工况下，通过改变压缩比使发动机处于一个最佳的工作状态从而提高燃油经济性。

而在真正说到可变压缩比之前，我们先来了解一下压缩比是什么意思？汽油发动机一般的工作原理简单概括其实就是依靠燃油混合气在气缸中燃烧、爆炸从而推动活塞的往复运动。而当活塞运行到最低点的时候，此时的位置被称为活塞下止点，此时的气缸容积达到最大，即为气缸总容积。当活塞运行到气缸最高点位置时，此时的位置被称为活塞上止点，所形成的的容积为燃烧室容积，它是整个活塞运动过程所形成的最小容积。而压缩比就是气缸容积与燃烧室容积的比值。

一般来说，压缩比越大，压缩之后的压力和温度也会越大，进而燃油混合气中的汽油分子能量也会越高，这样和空气就能充分地混合，提升了燃烧效率。而从奥托循环的热效率公式：

可以看出随着压缩比的不断提高，发动机的热效率也会提高。但是压缩比过高也会使发动机产生爆震，其现象就是一部分燃油混合气因为高温高压而提前自燃，产生剧烈的冲击和振动，对发动机造成严重的损坏。相反如果压缩比过低那么热效率也会随着降低，油耗增加但是动力却没有上升，得不偿失。所以要想提高发动机的热效率而且还要防止爆震，就要让压缩比变起来！

其实萨博在上个世纪80年代就已经开始研究可变压缩比发动机，并在1990年申请了相关技术专利，之后也推出了SVC可变压缩比发动机。不过由于耐久性、成本等原因，这款发动机并没有大规模使用到量产车型上。而如今日产用另一套思路再创了可变压缩比技术，使用该技术的2.0T发动机也被装载在了即将上市的新天籁上，而其实更早之前，英菲尼迪QX50已经成为全球首款使用量产可变压缩比发动机的车型，它是日产工程师经过20年时间研发的技术结晶，相比现款日产的2.0T发动机降低了27%的油耗。

我们根据压缩比的定义来看，实现可变压缩比大致有三种方案：1、改变气缸盖结构2、改变气缸体结构3、改变活塞连杆结构。

其中方案1为萨博SVC可变压缩比发动机所采用的方案，将气缸和气缸盖设计成一个整体，并通过一组摇臂连接，使其相对曲轴移动一定的位置，从而改变燃烧室容积来达到改变压缩比。

方案2是借助气缸盖内的副活塞来改变燃烧室的形状进而改变燃烧室容积，最后改变压缩比。

方案3就是日产2.0T VC-TURBO发动机所采用的一种方案，我们传统的发动机运转的主要部件是活塞、连杆和曲轴，而日产的2.0T VC-TURBO发动机主要在连杆上和传动发动机有所不同，它是把传统的单连杆变成了多连杆，利用控制偏心轴来改变多连杆的结构，从而改变压缩比。

接下来就通过日产的VC-TURBO发动机来认识这个可变压缩比技术，它是取消了传统的单连杆，然后加入了一套多连杆机构，详细来讲就是加入了U连杆、L连杆、C连杆、A连杆四根连杆，而发动机压缩比的变化主要是由驱动电机来带动的。通过电机的转动然后带动A连杆运动，然后A连杆运动驱使偏心轴旋转一定的角度，继而带动C连杆运动，C连杆带动L连杆产生类似杠杠运动，再带动U连杆进行上下移动一定的距离，改变了燃烧室的容积，最后改变的压缩比。

不过在这台发动机取消了传统发动机上的平衡轴，但是这并不意味的发动机的抖动会变大，反而多连杆的机构能让活塞的往复运动跟接近与正弦曲线。而且由于与活塞相连的U连杆在活塞进行往复运动的时候摆动幅度较小，这就使得火花塞在点燃混合气的时候产生的冲击力不会使得活塞产生较大向汽缸壁挤压的分力，降低了活塞与气缸之间的摩擦力。

其实设计这套连杆的难度并不大，但关键在于零件的耐久度、强度和怎样去保证在压缩比始终变化的过程中处于一个动平衡状态。很多汽车厂商在研发这个技术的道路上都是因为这些问题而纷纷倒下，而日产的这款VC-TURBO发动机能够在启动时减少暖机时间，在低负荷的时候，采用高压缩比，提高燃油经济性；在高负荷时，迅速切换到低压缩比，减少爆震的同时带来较大的动力输出。

而这台2.0T发动机除了具有可变压缩比这个技术亮点之外，还搭载了包括混合喷射、阿特金森循环和奥托循环、进排气可变气门正时、集成排气歧管等等先进的技术共同打造一台低排放、高动力的发动机。

经过20年的沉淀和研发，日产的2.0T VC-TURBO发动机不管在耐久度、性能、设计方面已经达到了一个较高的水平，既满足了严厉的国六排放标准又能提供不错的动力，这一点从即将上市的新天籁上也可以看出。而面对一款全新的产品技术，消费者大多都是持观望的态度，究竟它能不能经得起市场的考验呢？或许即将上市的新天籁就是一个不错的展现机会。