日产可变压缩比发动机多大排量（汽车发动机解析）

对于尼桑而言，它并非本田那样独善其身，也非丰田那样的大兵团作战。对于雷诺日产三菱联盟，它的不同在于，即是一个技术贡献体的存在，又是一个亲密的合作伙伴。

在国内市场里，轩逸早已在紧凑型轿车市场大卖，销量仅次于朗逸；天籁在中型车市场，表现虽然不温不火，但是总体销量不差；在SUV市场里，逍客和奇骏也是可圈可点，表现并不差。

在家用车的环节上，尼桑却表现一般，还拥有16款的轩逸1.6L发动机烧机油现象，对比本田L15B和丰田的D-ST还是差了些意思。而在2018年的纽约车展上，尼桑对外公布了2.0T版本的全新换代天籁公爵，相比本田的VETC和丰田的双喷射双循环，这次尼桑也加上了全新发动机技术，可变压缩比。

熟悉尼桑的朋友都知道，尼桑是靠着VQ系列打天下的。但是已经服役多年的VQ，在技术上，想比自己日系同胞两田，已经没有任何优势，虽然基础较好。虽然拥有自己的发动机独门绝技CVTCS技术，但是相对当今热效率的主流，已经没有太多卖点。所以，借着今年纽约车展，尼桑对外发布了全新换代的天籁，以及重中之重的2.0T涡轮增压发动机，该发动机的独特之处就在于“可变压缩比”。

可变压缩比的目的在于提高增压发动机的燃油经济性。在增压发动机中，为了防止爆震.其压缩比低于自然吸气式发动机。在增压压力低时热效率降低.使燃油经济性下降。特别在涡轮增压发动机中由于增压度上升缓慢在低压缩比条件下扭矩上升也很缓慢.形成所谓的增压滞后现象。也就是说，发动机在低速时，增压作用滞后.要等到发动机加速至一定转速后增压系统才起到作用。为了解决这个问题，可变压缩比是重要方法。就是说.在增压压力低的低负荷工况使压缩比提高到与自然吸气式发动机压缩比相同或超过:另一方面.在高增压的高负荷工况下适当降低压缩比。换言之，随着负荷的变化连续调节压缩比.以便能够从低负荷到高的整个工况范围内有提高热效率。

Saab开发的SVC发动机以改变压缩比来控制发动机的燃油消耗量。它的核心技术就是在缸体与缸盖之间安装楔型滑块，缸体可以沿滑块的斜面运动，使得燃烧室与活塞顶面的相对位置发生变化，改变燃烧室的客积，从而改变压缩比。其压缩比范围可从8：1至14：1之间变化。在发动机小负荷时采用高压缩比以节约燃油；在发动机大负荷时采用低压缩比，并辅以机械增压器以实现大功率和高扭矩输出。Saab SVC发动机是1.6升5缸发动机，每缸缸径68毫米，活塞行程88毫米，最大功率166千瓦，最大扭矩305牛顿米，综合油耗比常规发动机降低了30%，并且满足欧洲Ⅳ号排放标准。

熟络此项技术的人想必清楚，如果将曾经所提出过的所有可变压缩比技术方案按实现方式进行区分，大致可分为采用非传统结构的曲柄连杆机构、改变曲轴与气缸顶端间距以及改变活塞连杆长度三类，其中保时捷所采用的就是第三类方案。（注：这里需要特别指出的是，如阿特金森循环或米勒循环发动机也同样具备压缩比可变的功效，但由于其已被特指为一种循环工况，所以人们在讨论可变压缩比技术时通常会将其略去。）

当然，这并不代表其它两类方案就完全行不通，因为它们的理论可行性也均经过广泛论证，但如若非要为前人的失败讨要个说法，那恐怕就只有四个字——太过繁冗。

复杂的结构会滋生出诸多弊病，除了制造成本会随之水涨船高之外，一些意想不到的问题也会不时地冒出来令开发者们焦头烂额，曾经红极一时的萨博SVC（萨博可变压缩比技术）发动机及日产VCR（日产可变压缩比技术）都因此栽了跟头。

缸盖可转动的萨博SVC发动机

2000年的日内瓦车展上，一款别具一格的“怪家伙”吸引了全世界的关注，它就是萨博SVC发动机。从结构上来看，该机型采取了我们所讲到的第一种技术方案，即改变曲轴与气缸顶端的间距。

根据官方所给出的原理示意，萨博为了实现压缩比可变，对该机型可谓是进行了脱胎换骨式的改良。首先，其缸盖结构便经过重新设计，采用了一种全新的集成式缸盖方案，也就是将缸盖与缸体通过液压控制构件连接在一起，而不是螺栓。这种设计在当时的发动机中堪称独树一帜。

其次，SVC发动机的上半部分还可以进行偏转。如上图所示，SVC发动机大致由两大部分构成，其中，缸盖、活塞、气门总成我们可称之为第一部分；而连杆、曲轴箱我们视之为第二部分。与传统发动机一样，该机型位于下方的曲轴箱在发动机运转时保持固定不动，但上方的气缸与活塞部分，则会以曲轴为中心，借助液压机构的推力发生转动，从而使燃烧室容积发生改变。

更具体点说，萨博在缸体与缸盖之间安装有楔形滑块，且缸体通过Hydraulic Actuat（液压推动装置）连接在气缸顶端，当Hydraulic Actuat工作时，气缸顶端就会在液力的推动下产生轻微偏转（最大偏转角度为4度）。虽然这个偏转角度看起来很小，但当活塞到达上止点时，其对压缩比造成的影响却十分巨大。据介绍，该机的压缩比可在8:1至14:1之间连续变化。

终于批量生产化，可变压缩比发动机

2017年11月28日，日产在美国发表了新型机型“qxq50”。 这个新型机型搭载了划时代的引擎。 作为批量生产车，这是世界上第一个可变压缩比发动机“VC涡轮”。

压缩比是指在发动机内的燃烧室中将汽油和空气的混合气体压缩多少的值。 如果压缩很多的话，效率会提高，提高燃料消耗率和功率，但是会引起燃料的异常燃烧“爆震”等，所以不能随意提高压缩比。 相反，涡轮发动机的低压缩比较难以爆震，因此有时也容易产生动力。 因此，根据运转状况的不同，如果能够改变压缩比的话，就会成为功率更强大、燃料消耗更好的发动机。 但是，运转中不能改变压缩比的发动机。

本质上，它还是一台「活塞往复式」发动机，但增加了一套用于改变压缩比的传动机构。和传统发动机一样，连杆的一头是活塞。但是英菲尼迪在连杆的另一头增加了「Multi-link」（多连杆），「Multi-link」的另一端是用于改变压缩比的核心机构。

当需要较小压缩比时，图中的「Harmonic Drive」会逆时针旋转一定角度，经过两个传动臂的力量传递，「Multi-link」也会逆时针旋转一定角度。这样做的后果，说简单点，就是降低了活塞运动到最低点时的高度（下止点），进而降低了压缩比。如果需要提高压缩比，图中的「Harmonic Drive」就会顺时针旋转一定角度。

除了增加这一套用于改变压缩比的结构外，英菲尼迪这台 VC-T 发动机还有其他最新的发动机技术。比如，在进气门侧使用了电子可变气门正时技术，这样就兼具了「奥托循环」和「阿特金森循环」。另外，它还有电控泄压阀、双喷射（缸内直喷 歧管喷射）、可变排量机油泵，以及集成了排气歧管的缸盖等等。

事实上，直到萨博倒闭，萨博也没把这项技术量产出来。原因是这套可变压缩比结构过于复杂，其用到的橡胶密封件的耐久性很难保证。

2009 年，标致雪铁龙也发布了一款可变压缩比发动机，名为「VCRi」技术，后来我们也没能看到它量产。

回到我们前面讨论的尼桑的 VC-T 技术，这项技术由日产（英菲尼迪的母公司）在 2005 年发布。从发布到最近的亮相，历经了 11 年的时间。（可能是由于这项技术成本较高，所以日产选择在旗下豪华品牌上搭载。）

1、为什么要可变压缩比？

1.什么是压缩比

2、固定压缩比的劣势

而一般汽油发动机都是在全负荷时最容易产生爆震，所以传统发动机要根据全负荷时的条件状态来决定最大的压缩比，一般在10左右。但理论要求的是压缩比越大越好，这注定固定压缩比不能够使发动机在各种各样复杂的工况中完美运行。

3、可变压缩比的优势

可变压缩比（Variable Compression Ratio,VCR），跟字面上的意思一样，也就是能够改变发动机运行时的压缩比。

事实上，可变压缩比汽油发动机能够接受多种的燃料，但辛烷值越高的燃料对发动机越好，因为辛烷值越高，爆震也越不容易触发，这样发动机就能以更加高的压缩比运行，从而获得更高的热效率、降低燃油消耗率。

因为有了可变压缩比技术，使用增压系统效率更高，无需担心因为压力过高导致爆震等问题，这样发动机就能够使用小排量涡轮增压来压榨出更多的性能，达到大排量的性能（现在很多厂商都有这个趋势，加入可变压缩比技术热效率更高更省油）。

另外，目前有很多厂家都通过进气门延迟关闭挤出部分混合气来实现动态压缩比（实际上十年前的本田就应用了），然而这种方法只能单向改变压缩比，并且气体吸入量相当于减少了，排量变小了，使得发动机输出动力下降，所以，几何可变压缩比发动机还是有实际需求的。

2.可变压缩比实现的方案

● 可变压缩比实现的方案

SAAB SVC发动机

但SVC发动机有优点同时也有缺点，那就是发动机由于分成了上下两部分，上部缸体也需要一套冷却系统，这样冷却系统就会变得复杂，同时整套机构的耐用性也需要去验证，而在这些问题没有解决前，萨博就倒闭了。

丰田

作为上一年度的销量以及利润冠军，丰田也不会忽略可变压缩比这么重要的技术手段，然而，丰田我们也知道，现在的丰田不再像80、90年代的丰田，对于先进的技术丰田要谨慎很多，所以在可变压缩比发动机这一块丰田依旧是处于内部研究的阶段。不过从他们申请的专利中我们能够看到丰田的可变压缩比想法和萨博有点类似。

对于丰田直列式的可变压缩比发动机，跟萨博想法类似，更加容易被理解，但发动机产生的爆发力对偏心轴的控制会产生很大的影响，同时机构也比较复杂，所以丰田也只是停留在研究阶段。

现代

当然，实现可变压缩比的方法不仅仅只有动缸体，有些厂商想到了在气缸盖上动手脚。例如韩国现代汽车。现代汽车（下文的现代均指韩国hyundai现代汽车）通过在气缸盖内设置了副活塞，通过改变活塞的位置来改变燃烧室容积，从而获得可变压缩比。

现代这个想法其实比较简单，可行性也较高。其实这种在气门盖上使用副活塞或气门改变燃烧室容积进而改变压缩比的想法，福特以及瑞典的Lund技术学院很早之前就研究过了，并且在两气门发动机上实现了。但是这种方案容易产生密封问题，为了保证副活塞在高温高压工况下能够要持久工作必须对其进行冷却，而且对燃烧室布置改变的不合理会导致放热损失急剧增加，使得汽油机热效率下降。

英菲尼迪VC-T发动机

最近引起可变压缩比发动机话题的就是这个英菲尼迪VC-T（Variable Compression Turbocharged）发动机，这个发动机预计会搭载在2016年巴黎车展亮相的全新一代QX50上。

其实英菲尼迪VC-T发动机跟之前日产在2005年2月发布的VCR可变压缩比发动机是高度相似的，经过十年时间，日产觉得这个技术已经优化成熟，可以投入量产，于是就让英菲尼迪做了第一个吃螃蟹的人。而同样是岛国车企的本田在2005年也发表了自己的可变压缩比发动机，也是在曲柄连杆上加了可变机构，但本田至今也没有任何量产的风声。

MCE-5 VCRi发动机

2005年，法国公司MCE-5发布了一款搭载了VCRi可变压缩比技术的发动机，采用歧管喷射直列四缸串联式双涡轮的设计，其排量为1.5L，最大功率160kW，最大扭矩420Nm，压缩比可变范围为7：1至20：1，综合油耗6.7L/100km。

MCE-5公司背后最大的赞助合作商就是标致公司，所以VCRi公司的测试车也是标致车，2009年日内瓦车展上标致就展示出了搭载VCRi发动机的407车型，但至于说为什么但现在标致公司依旧没有量产搭载VCRi发动机的车辆，或许跟VCRi发动机成本以及机构的复杂性有关系。

总结：

到目前为止，内燃机的进化主要是燃烧室的盖子的动作方式和燃料的输送方式。 连接活塞和曲轴的连杆的进化几乎没有。

这款日产全球领先开发出来的VCR机构，以3个连杆和马达取代了支撑活塞的连杆，通过改变活塞上下运动的位置来改变压缩比。在重视燃效时提高压缩比，在需要大扭矩的时候，降低压缩比。“MR20DDT”发动机的最高输出功率可达200kW，最大扭矩为390N/m。从技术上，已经是非常领先了，至少尼桑完成了量产。

但是，该款发动机似乎并非完美，就是活塞连杆上面有个活动机构，由于活塞连杆是一个刚性固件，加入了一个可变行的机构，或多或少会影响固件的可靠性。而且会导致活塞连杆变种，一定程度上影响到了动力响应。从整体上分析，由于连杆是可以变形的，所致机构维持刚性，是否耐用，这一点需要市场的表现才能知道。

好了，本次就到这里。我是六六科技人，我们说车谈科技。

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