日系黑科技只有本田？这个发动机更“黑”

有这么一种说法，人类的大脑只有10%被开发利用，绝大部分人都没有主动去开发的意识，剩下90%的脑细胞都在休眠，直到死都没有被利用，这个说法有几成可信我也不能肯定。

但脑子是个好东西，当然能用的越多越好。同样的，汽车发动机也是个好东西，但被开发的也十分有限，就拿发动机性能的重要指标热效率来说，目前做得最好的厂商也只做到40%左右，加上其他的性能指标，内燃机还有巨大的开发空间。

虽然空间巨大，但目前发动机的研发逐渐遇到瓶颈，已经“武装到牙齿”，各种技术的应用已经炉火纯青。

当年“顶配”的技术都已下放到入门车型上了，虽然各家的技术路线有所不同，但实现的效果大同小异，鲜有革命性的技术诞生。

发动机技术发展的最终目标只有一个，就是提高效率，而如何去提高呢？除了增强本身的输出，降低损失之外，另一个关键就在于“可变”。

发动机的出力和人用力一样，你提起一1KG的东西用的力和提10KG的自然不同，大脑会帮你判断，肌肉出多少力可以调节。但发动机不会变啊，总是“全力以赴”就太浪费了，最初变速箱的诞生就是为了调节“发力”，再之后还有气门正时可变，气门升程可变，进气歧管可变，涡轮截面可变，循环可变，工作缸数可变等等。

这些“可变”技术的目的都是在适当的时候出适当的力，其中有一个关键参数各大厂商一直想做到可变的，苦于成本与可靠性等原因，可变压缩比一直没能实现量产。

什么是压缩比

谈压缩比先要了解发动机的基本姿势，就是大家熟悉的活塞运动，当活塞顶到最上的时候，我们说是达到气缸的上止点，当活塞拉到最下的时候，就是到了气缸的下止点。

可以脑补一下，当活塞在下止点的时候，气缸里的容积是最大的，相反，在上止点的时候容积是最小的，这两个容积的比值就是我们说的压缩比了。

关于枯燥的物理公式就不给大家复制了，我们只需要了解，汽油和空气进入气缸，经过压缩之后燃烧速度更快，更容易点燃，压缩比越大压缩强度也越强。

在燃油量相同的情况下，提高压缩比，发动机的性能与效率随之增强，划个重点就是压缩比越高能效就越高。

那压缩比就越高越好呗，还弄什么可变，这里就带出一个大家熟悉又陌生的词“爆震”。我们再复习一下发动机基本姿势，活塞压缩→火花塞点火→燃烧产生能量，爆震就是夹在了压缩和点火之间。

如果压缩压的太狠，也就是压缩比太高，有可能就直接把汽油和空气给压爆了，火花塞再点火的时候又爆一次，两个爆炸撞到一起会怎样？震震震~啊，所以压缩比太高也不行，特别是进气量和喷油量特别大的时候。那咋整？接着往下看。

可变压缩比的意义

在说可变压缩比之前，我们先搞清楚另一个东西：实际压缩比。刚刚说到压缩比就是气缸最大容积和最小容积之比，但是没有规定一定要把燃烧室塞满啊，我们知道气门早就是灵活可变的了，气门开多久开多大都可以控制，喷油量更是可以做到精准的控制。

发动机会通过传感器去判断负载，还有爆震的产生等，通过这些因素去决定进多少气喷多少油，虽然燃烧室的大小没变，但油气的量改变了，因此实际压缩比基本都是在变化的。

那我们说的压缩比可变，也就是改变燃烧室的面积，只是脱裤子放屁？显然工程师也不傻…今天就通过日产的VC-TURBO，也是全球首款量产的可变压缩比发动机，来给大家解释一下可变压缩比的巨大价值。

刚说到实际压缩比是可变，但也是因为燃烧室的面积没变，其压缩比的上限是固定的，也就是我们通常在发动机参数中看到的压缩比，就是最高限值了。

那这个限值是怎么标定的呢？我们先理清一下简单的逻辑，首先进气量大动力会更强，但是压缩的太厉害容易产生爆震，那为了动力更强，只能把压缩比调低，那压缩比低了，效率会变低，就会变的费油，因此工程师必须在油耗与动力之间权衡利弊，最后标定一个压缩比。

我接着延伸，我们都知道涡轮的作用就是增加进气量，从而实现更好的动力，因此不难发现涡轮增压发动机的压缩比普遍比较低（从这个角度去看“涡轮省油”就是个伪命题，这个问题大家有兴趣我们日后再聊）

而自然吸气发动机则不存在这个问题，因此造自吸的厂商都拼命提高压缩比，例如丰田和马自达等（这又是另外一个有意思的话题‘’日系和欧系车的风格差异”，还是日后再聊）。

这就带出日产VC-TURBO牛逼之处了，同时实现了涡轮的强动力与自吸的省油。这款发动机的压缩比可以在8:1到14:1之间无极的调整，这是一个什么概念。

“最强2.0T”的奔驰AMG A45的压缩比只有8:1左右，而为节油而生的丰田普锐斯的压缩比是14:1。搭载VC-TUBRO的天籁可以做到百公里加速6.4秒，官方发布的综合油耗为百公里6.6L，相信实测也不会有太大的出入。

可变压缩比的工作逻辑基本就是需要增强动力时，涡轮增压值增大，把压缩比调低，进气量与喷油量加大实现强动力；动力需求没那么大的时候，涡轮增压值减小，把压缩比调高，用相对较少的空气与汽油满足需求。

实现方法

其实说复杂也简单，就是通过电机把活塞抬高，活塞上止点升高了，燃烧室的面积随之缩小小，压缩比就高了；电机把活塞拉低一些，活塞上止点降低了，燃烧室面积随之变大，压缩比就低了。

具体实施起来就是下图的多连杆结构，电机旋转推动连杆，连杆转动凸轮，凸轮把活塞顶高。实现原理并不复杂，其实也有很多厂商提出过类似的技术方案，之所以日产最终能量产，主要满足了几个关键条件。

可靠性，这个是所有发动机技术的基础，没有可靠性的保障剩下的都是空中楼阁，再先进的技术也没有价值。据厂商提供的资料，这款发动机经过了30000小时的台架技术测试，3000000公里的等效道路测试，经过了足够的耐久测试才投放市场的。同时这款发动机在多连杆活塞上用到的轴、销、轴承、衬套等都是常见的机械零件，可靠性和耐久性都是经过验证的。

其实主流的主机厂都会非常重视耐久性测试，配备全套的测试设备，因为测试的缘故，产品研发的周期相对也比较长，这也是我们购车是更倾向选择一些有历史有口碑的品牌的一大原因。

制造性，就算有了一套切实可行的方案，也要能造的出来，上文提到这款发动机用到的都是常见的机械组合，常规供应商也能按要求制造，并且成本也可以控制住。另外可变的压缩比的活塞只通过一个驱动器与控制轴就能实现对四个气缸的控制，可以控制体积和实现轻量化。

因为独特的结构，这套活塞的摆动幅度更小，因此两侧的横向冲击力也随之减小，更加耐磨。同时几个连杆的活动相互抵消震动，达到更好的减震效果，有些四缸发动机甚至需要加装平衡轴来实现这个效果。另外诸如VVT、双喷射系统、可变流量机油泵等等，相比可变压缩比都算是“常规操作”了。

那这样一款发动机该加几号汽油呢？大家应该都知道汽油的标号是其辛烷值的高低，也就是抗爆震能力的强弱，爆震和压缩比的关系上文也解释了，因此就和大家想的一样，压缩比不固定，汽油标号也不需要固定，这款发动机可以适应多种标号的汽油，只是想要最佳的动力表现当然还是需要高标号的汽油。

其实这就是一场能效与动力之间的博弈，可变压缩比的实现让他们可以和谐共处，就如开篇所诉，其真正的意义就在于“灵活用力”提高能效。

总结

很多人认为已经没必要花费大量的成本去研发发动机了，新能源车的时代已经来临了，但我认为至少现在还没能完全代替燃油车，尚缺少一个“完美”的解决方案。

而每一个潜心研究发动机的厂商都值得被尊敬，因为发动机不仅是一种工具，还是一种工业艺术品。除了复杂精致的机械结构勾勒出的美感，至今其仍然拥有巨大的待开发空间，制造出更精巧更高效的机器，又何尝不是一种艺术成就。