科技说 | 可变压缩比究竟带来怎样的改变？

不知大家是否注意到，但凡我们提及发动机的先进技术，总离不开“可变”这个话题。为什么？很简单，发动机在不同工况下的效率差异实在是太大了。如果没有“可变”技术，发动机在标定时就只能“迁就”某一类工况，而使另一类工况劣化；亦或者采取折中的办法，最后的结果就是两类工况都难以达到最优。

我们熟悉的“可变”有很多，例如可变气门正时、可变进气歧管、可变气门行程等等。然而所有这些，都只能算是“治标不治本”的“可变”。从发动机的结构原理来看，要想实现“可变”的真谛，达到真正意义上的不同工况下的最优，只能从一个细节着手，那就是：压缩比可变。

压缩比可变的价值到底有多大

这些年，缸内直喷、分层燃烧、高压缩比这些，都不是什么新鲜名词了。然而你知道所有这些变化的本质意义吗？没错，就是为了提升效率。而提升效率的一个重要根源，就是在于可以更优化地利用高压缩比。例如有了直喷以后，可以让主要的喷油量放在压缩行程之后，这样就可以避免高压缩比带来的爆震问题。

然而可能很多人没有意识到一个问题，那就是高压缩比与动力性能之间的矛盾。所谓“能量守恒”。在发动机效率没有成倍提升的情况下，要想获得强劲的加速力，就必须要“兑现”燃烧足够的燃油。换句话说，我们在急加速的过程中，任何发动机都要加大喷油量。注意，这就与高压缩比会形成一种矛盾——过高的压缩比，会在加大喷油量的时候引发爆震，从而抑制发动机的性能输出。

于是矛盾点出现了。当我们需要急加速的时候，希望发动机压缩比低一点，这样可以获得更强大的动力。但如果将发动机的压缩比就按照这个“低值”设计，则日常驾驶和大多数工况下，它的经济性会一塌糊涂。反之，如果我们为了经济性而采用超高的压缩比，那就别指望有什么加速性了。

大多数发动机会采取折中的手段（这话估计很多人都听烦了）。例如即便发展到目前的高压缩比时代，增压发动机的压缩比也一般控制在10左右。而真实情况是，在日常驾驶或低负荷工况下增压发动机如果能采用12、13甚至14的压缩比，燃效将大幅度提升；而在急加速的工况下，增压发动机的压缩比如果能降至9甚至8，加速会更迅猛。

注意，压缩比的这种变化，效果可要比可变正时、可变行程之类显著得多。

VC-Turbo通过结构的突破实现了压缩比无级可变

这些我们都知道，工程师岂能不知？事实上数十年来，各路技术高手都在致力于这方面的研发，例如早期的萨博。

要实现压缩比可变，从原理上来说并不难——只要让活塞连杆的长度无级可变就可以了。然而说起来容易做起来难。至少，让你直观去想，估计脑洞全开也找不到什么办法可以让发动机在运转时，活塞连杆的长度可以变化。它可不像正时、行程可变那样简单在凸轮轴上做做文章就行的。直到英菲尼迪VC-Turbo的出现，人们才“恍然大悟”——原来应该这样布局。

懂发动机结构可以仔细看一下VC-Turbo在活塞连杆之间加装的这套曲柄机构——确实是相当的开脑洞。工程师通过一套特殊的外设曲柄机构，在选择不同的角度时，等效于改变了活塞连杆的长度，最终达到让活塞运行上止点位置的无级可变。如此，压缩比无级可调的诉求就达成了。

VC-Turbo的这套机构，可以让发动机的压缩比从8:1到14:1之间无级可调。这是相当令人振奋的数据。急加速的时候，发动机最低可以切换到8:1的压缩比，喷油系统可以“按需喷油”，从而获得类似于赛车的动力输出特性。而在低负荷工况驾驶时，发动机的压缩比可以“游离于”10:1到14:1的区间，燃效绝非常规发动机可比。

除了燃效和性能以外，VC-Turbo还有很多“附带价值”。例如它可以在涡轮增压器介入之前选择高压缩比，提升涡轮介入前发动机的燃效，平滑动力输出曲线，最终让整车动力输出的平顺性大幅度提升。基于VC-Turbo的结构，工程师不再需要设计平衡轴来抵消曲轴的震动，从而让发动机的震动大幅度降低，同时由于连杆结构的改变，曲轴的曲柄因此缩短，进而减小了连杆在运动过程中与垂直方向上的夹角，这就极大限度地减轻气缸单侧的磨损，有利于发动机耐久性的提升。这样一来，VC-Turbo发动机在具体表现上，达到了V6发动机才具备的震动小、噪音低、运转平顺等等技术要求，足以胜任接替V6发动机的使命，这也让一台更为经济的四缸发动机能更符合豪华品牌车型的需求。

可变压缩比的意义不亚于混动

至此我们再来看看近年被热炒的混动。混动的本质是什么？车云菌说过很多回，那就是尽可能让发动机只在高效工况下工作。那么如果我们通过一种技术，让发动机在大多数工况下都可以保持高效，并能轻而易举地实现与混动相当的水平，那么它是不是可以视为与混动有着异曲同工之妙呢？与此同时，它完全不需要混动那堆电机、电池和混合传动机构。

英菲尼迪VC-Turbo发动机在燃效上同样已经超越了柴油发动机，通过最优化的结构，使燃油发动机的燃效甚至达到了混动的水平。关于柴油发动机的新闻大家应该不陌生——这种技术远不像过去宣传的那样环保。更何况它还存在着震动噪音大、排放颗粒物多等诸多问题。那么有了VC-Turbo，理论上至少可以取代柴油发动机，成为新一代节能动力总成的发展趋势。与此同时，由于其燃效与混动的异曲同工，它也可以取代部分初级混动系统。当然，VC-Turbo本身与混动并不矛盾。例如它在必要时，可以与电驱结合形成新的混动系统，从而实现比当下的混动更加高效的表现。 

车云小结：

无论“新能源”这个词被炒到多热，无论新能源的市场增速多快，但总量差距摆在那儿。在未来若干年，占据主导的仍然会是燃油动力总成。换句话说，只有从根子上进一步提升燃油动力总成的效率，才是当下乃至未来数年“节能减排”的关键。

VC-Turbo的结构确实有点开脑洞，最终结果是它真的从根子上让燃油发动机的结构实现了最优化，同时是燃效也实现了一个质的跨越（以英菲尼迪为例，2.0T VC-Turbo发动机在性能明显超越的情况下，比之前的V6发动机节能高达35%）。更为难得的是，基于VC-Turbo，发动机在平顺性、NVH等很多方面都可以更加优化，进而带来一场动力总成领域不大不小的革命，意义也绝不亚于混动。

可以预见，伴随着VC-Turbo发动机优势的逐步体现，跟进者也会接踵而至。换句话说，VC-Turbo（及其类似的技术）在未来若干年，很有可能成为所有中高端车型的“标配”，并最终让燃油发动机的整体燃效再上一个台阶。