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可变压缩比发动机首次量产
发布时间:2020-09-13

最近两年的混动车、插电混动车、电动车,仿佛在以数码产品的迭代速度搅动汽车市场。在电动机的帮助下,一辆 2 吨的汽车能够轻松跑进 3 秒。

反观燃油车,排量已经小得不能再小,三缸机都见怪不怪了。很多人感叹,内燃机末日序曲已经唱响。然而,新能源车其实只有不到 1%的全球市场份额,还有 99%的汽车在烧着油跑。

在节能减排的主旋律下,大排量的路是越走越窄,工程师们只能继续压榨小排量发动机的潜力。面对有限的排量,如何实现更高的马力输出?这次是英菲尼迪给出了答案。

第一款量产的可变压缩比发动机

再过几个月,全新英菲尼迪 QX50 就要上市了。相对于这款车本身来说,我们更关注的是它的发动机。先来摆数据,这台 2.0T 发动机最大功率为 268 马力,最大扭矩 390Nm。

这台发动机的量产,是一件具有里程碑意义的事情,因为它是真正意义上的使用了可变压缩比技术的发动机。和同级别发动机相比,它的燃油经济性提高了 27%(搭配 CVT 变速箱)。

为什么要使用可变压缩比?这还得从涡轮增压发动机的原理说起…

当你使用涡轮强行向气缸内吹进过量空气时,此时燃料和空气混合比较低,点火时就容易发生爆燃。所以涡轮增压发动机为了防止爆燃的出现,基本都使用了较低的压缩比。然而当你开着带涡轮的车在市区蠕动时,由于发动机转速较低,尾气较少,此时涡轮不太起作用。此时的发动机相当于一个低压缩比发动机,较低的压缩比就意味着较低的热效率。

又要用涡轮,又要保证低速下的热效率,于是可变压缩比发动机就诞生了。英菲尼迪的这台 VC-T(全称 Variable Compression Turbocharged)发动机,压缩比可变范围在 8.0-14.0 之间。

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。

不过根据英菲尼迪的说法,这套可变压缩比装置最好用在四缸发动机上。对于 V6 和 V8 发动机来说,实用意义并不大。

量产就是最大的成功

从数据党的角度出发,这台 VC-T 发动机并不算强。

现在量产的 2.0T 发动机,最大功率超过 268 马力的不在少数,比如本田 Civic Type-R 搭载的 2.0T 为 310 马力、沃尔沃 XC90 T6 搭载的 2.0T 为 320 马力、奔驰 CLA45 AMG 和 GLA45 AMG 搭载的 2.0T 为 361 马力。

其实,单纯比拼数据是没有意义的,这台 VC-T 发动机追求的是油耗和动力的平衡。

从时间上来看,这台 VC-T 发动机也不算早。

上世纪 80 年代末,萨博就开始研发可变压缩比技术,并且萨博称之为Saab Variable Compression技术,简称SVC。在 1990 年,萨博取得相关技术专利,号称可以减少 30%的燃油消耗。

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英菲尼迪的 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。)

在此之前,英菲尼迪的 2.0T 发动机由奔驰提供(代号 M274),奔驰负责制造,英菲尼迪负责调教。如今,英菲尼迪自己搞出了 2.0T 发动机,动力和油耗都令人喜闻乐见。所以我们可以基本判定,未来英菲尼迪应该会抛弃奔驰的发动机。

对于不算强也不算早的英菲尼迪 VC-T 发动机来说,量产就是最大的成功。另一方面,和本田、丰田相比,日产可能并不以黑科技著称,这一次 VC-T 技术的出现,总算为日产扳回一局。

在提高发动机效率这件事上,其实工程师们已经做出了很多努力,比如 GeekCar 之前报道的柯尼塞格和观致合作的 QamFree 技术 。

很多人看衰发动机的前景,不是因为电动车太先进了,而是发动机的进步太慢了。毕竟它从专利走向量产,都是以十年为时间尺度的。

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