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终于量产了！深度解读英菲尼迪可变压缩比发动机

发布：liuxianglong 作者: 吴佩频道来源：易车

PostTime：17-8-2016 19:21

作者：吴佩频道如今发动机技术日新月异，各种“可变”技术遍布各个零部件，三个月前，吴佩频道解读了保时捷VTG可变截面涡轮技术

以下为文章全文：(本站微信公共账号:cartech8)

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如今发动机技术日新月异，各种“可变”技术遍布各个零部件，三个月前，吴佩频道解读了保时捷VTG可变截面涡轮技术，想不到，英菲尼迪带来了更可怕的可变技术——发动机压缩比可变，瞬间引起大家的注意！

最近，英菲尼迪发布了一台全新的2.0T发动机，这台机器不再是基于梅赛德斯-奔驰M274发动机的产物。被英菲尼迪称为VC-T（Variable Compression Turbocharged）2.0T发动机，采用了当前日系最流行的双喷射（歧管喷射+缸内直喷）、双循环（阿特金森循环+奥托循环）技术，除此之外，更是把“可变压缩比”这个概念投入到了量产当中。

这台VC-T 2.0T发动机能输出272hp的最大马力，最大扭矩达到390Nm，而英菲尼迪现在所使用的奔驰M274的数据为211hp和350Nm，综合性能输出有了质的提升。新发动机除了输出数据达到了同级别领先的水平外，燃油消耗率也比M274下降了27%，这是一个非常惊人的数据（要知道M274在能耗方面也是不俗的），最新消息表明，这台VC-T 2.0T发动机将搭载于全新一代的QX50上，预计在2016年巴黎车展首发。

举个例子，搭载M274 2.0T发动机的Q50轿车，工信部的百公里综合油耗为7.4L，下降27%的话，那就是说，全新VC-T 2.0T发动机的百公里综合油耗可以低至5.4L的水平，而且发动机输出还大幅提升了。所以，这个“可变压缩比”技术，真有那么神奇？到底哪里神奇？吴佩频道给大家解读解读。
秘密在于非传统曲柄连杆结构
英菲尼迪的这台VC-T 2.0T发动机，核心主要是一套特殊结构的多连杆曲柄连杆机构（详见下图）。

在原有的曲柄连杆机构上，该机构又额外增加了一套多连杆机构及一根控制轴。这套多连杆机构把原来的发动机连杆换成了由下部连杆、上部连杆以及连接上下部连杆的多连杆结构组成。当需要改变压缩比时，谐波传动器转动，并驱动传动臂，传动臂带动控制轴转动，当控制轴转动时，下部连杆会带动多连杆结构回转，并使杠杆发生摆动，使得活塞能到达的上止点的高度也随着改变，从而实现压缩比的变化。

根据工况的不同，这款VC-T发动机的压缩比可在8:1-14:1的区间自由调节，除此之外，这台发动机一样能实现阿特金森-奥托双循环，动态压缩比也能自由改变，双管齐下，以提高发动机在不同工况下的燃烧效率。按这么说，能耗降27%？我看这事靠谱。
不但如此，以往的活塞运动是不对称的，由于发生在上止点的急速运动是不对称的，所以使以往的4缸发动机的振动加大。通过多连杆可变压缩比的构造和活塞的往复运动，更能实现完美的正弦曲线式运动，因此解决了上述的不对称现象，使直列4缸发动机的振动降低到接近V型6缸发动机的水平。

其实，早在2005年，日产就发布了可变压缩比的概念，当时的产物与今天的VC-T发动机技术非常相似，但是复杂的结构，增加了发动机的尺寸和体积，对于空间布置更高难度；同时连杆数量的增多，会进而引发共振及异响现象的出现，对NVH的控制要求更高，工件的加工精度要求也更高。
因此，日产也只能把这项技术推迟直至今年才推出，这背后的条件是需要加工工艺、制造水平有了质的飞跃，抛开质量问题等落地了再说，做到“量产”这一点已经意义非凡了。
目的是什么？还是节能减排！
汽油发动机的燃烧特性注定了缸内的混合气压力不能过高，如果汽油在点火之前就因为压缩而燃烧的话，容易导致振动噪声加剧，运动部件所要承受的冲击负荷增大，从而影响发动机的工作可靠性和使用寿命，对此，我们称之为爆震。
特别在增压发动机上，气缸内的压力和温度都要比普通自然吸气发动机要高得多，因此，增压发动机只能采取比自吸发动机更低的压缩比。增压发动机越想通过提高增压器的增压值来达到更高的动力输出，就得不断降低发动机的压缩比来适应，预防爆震。
但这种低压缩比的设计，又会导致发动机在增压器没有介入时，也就是发动机低转速时，燃烧效率非常低，动力输出要比高压缩比的自吸发动机低得多，相当于汽油被白白浪费掉。

可变压缩比技术，能使发动机在低负荷时，采用一个高的压缩比，着重燃油经济性；高负荷时采用一个低压缩比，适应高增压值，带来高输出，而且发动机的有害物很大一部分产生于冷启动和暖机阶段，而可变压缩比技术可以缩短这个阶段，从而降低有害物排放。
双循环，也是一种可变压缩比
前文提到，英菲尼迪的新机器能实现阿特金森-奥托双循环，动态压缩比也能自由控制。动态压缩比变化，属于广义的可变压缩比，早已实现，比如马自达上的创驰蓝天发动机和丰田最新的几款发动机，都能实现阿特金森-奥托双循环，其实也是一种比较简单的可变压缩比技术。

拿丰田发动机来讲，通过压缩冲程时的进气门延迟关闭更久，利用进气惯性把内部的混合气带走一小部分，相对地减少了发动机的压缩比，但是发动机的膨胀比却不变；那么发动机就能够消耗更小的能量就能进入膨胀做工，实现阿特金森循环，改变的是发动机的动态压缩比，这样发动机的工作效率就变高了（创驰蓝天技术也类似）。
但是这种技术的本质会削弱发动机的动力输出，如果有电机辅助，缺点会被弥补，如果没有混动系统加持，缺点就会被放大，表现为低速扭矩不足。所以，真正能够改变发动机物理压缩比的技术，才是能既节能省油，又维持高动力输出的黑科技。

萨博也曾为之疯狂过！
大约30年以前，萨博也为可变压缩比技术伤尽了脑筋，直到倒闭的那一天，也没有把他们的想法量产。

萨博的可变压缩比技术称为SVC（Saab Variable Compression），实验发动机为一台直列5缸，1.6L，机械增压发动机。该发动机可分为上下两部分，其上半部分的气缸盖和气缸铸成一体，下半部分为曲轴箱。

工作时，曲轴箱的位置相对不变，气缸和活塞部分以曲轴为中心偏转一定角度，改变了燃烧室的容积，从而改变了发动机的压缩比。和英菲尼迪一样，压缩比根据工况在8:1-14:1之间变化，最大马力为225hp，百公里油耗为8.3L。

萨博的这套SVC技术系统，缸盖与缸体铰接且能够摇动，工作时铰接处和压缩比控制部件需要承受巨大的交变应力，这要求缸体强度必须很大且驱动的电机必须有很大的功率，使得发动机的体积和质量大大增加。此外，还需要对气缸盖上的凸轮轴进行补偿，以及采用柔性的进、排气管等，这一切都会导致这套技术方案的结构异常复杂，最后导致流产。