一分钟了解英菲尼迪“可变压缩比”发动机多厉害

为了一分钟让各位看官老爷看懂英菲尼迪QX50搭载的VC-TURBO“可变压缩比”发动机，圆圆姐真的是煞费苦心，通篇读下来，绝对能让你达到汽车工程学科研究生以上的水平。首先简单至极地概括一下压缩比是什么。发动机做功需要喷油和进气，然后在燃烧室中点燃，进气压缩比越高燃烧越充分，燃油经济性越好，但同时扭矩下降。进气压缩比越低，燃烧室越大，热效率越低，但能够有效避免爆震，扭矩上升。

（压缩比高）

（压缩比低）

如果想不通的话，就用John B· Heywood的公式代入一下，就明白啦。

nth：理论热效率ε：压缩比 k：比热比

汽油发动机压缩比通常在8~11之间，普通家用轿车发动机为了降低油耗，压缩比通常控制在11左右。而百公里加速仅需3.2秒的“幽灵CCX”压缩比为8.2。低能耗与大扭矩不可兼得？VC-TURBO“可变压缩比”发动机就做到了！

VC-TURBO发动机代表着“可变压缩比”技术的真正量产化应用。想要解释清楚这项技术的发展过程，我们就要从一百多年前说起。

1861年，奥托发现压缩液体燃料可以大大提升能量转化，这就是燃油喷射的雏形。1876年，“奥托循环”四冲程发动机诞生了。如今，路上行驶的轿车很多都是“奥托循环”发动机。这种发动机各缸输出功率恒定，但燃油效率一般。1882年，英国汉普斯特德的詹姆斯·阿特金森研究出了与奥托循环完全不同的阿特金森循环，这套机制通过复杂的曲轴机构以牺牲动力为代价，让膨胀行程大于压缩行程，提升了发动机效率。阿特金森循环算是“最早的发动机可变技术”。

1940年，美国工程师罗尔夫·米勒重新将不对等的膨胀比/压缩比进行了改进，通过对进气门进行开度时间的控制来调整压缩比。虽然米勒循环结合了奥托循环和阿特金森循环，比二者都有进步，但因为压缩比的变化是通过进气门延时关闭来达到的，导致在低扭工况下，稳定性较差并且远远达不到设计预期的压缩比。

  Long Long Ago的事情说完了，我们说点近现代的。

 奥托循环只改变燃油压力，阿特金森循环可变压缩比的曲轴系统能耗浪费较大，米勒循环因为“反流”无法在低扭时达到设计预期的理论水平。1998年，英菲尼迪开始研发自己的可变压缩比发动机技术。这也就是Variable Compression Ratio 20年的开发历程。2002年前后，在VC-Turbo的结构原理和连杆配置上有了重大突破。2005年，在VC-Turbo素质提升和应用工艺开发（性能、Package、耐久性）方面有了很大进步。2010年至今，完成了对VC-Turbo的小型化、量产化，在偏差控制，NVH控制和生产工艺方面已非常成熟。

装配在英菲尼迪QX50上的这款VC-Turbo（KR20DDT）就是目前世界上家用轿车领域最先进的“可变压缩比”发动机。这款发动机可以通过驱动器和控制轴，自由改变活塞行程，在不同用车环境下，压缩比8:1-14:1之间无极切换。同时具备低油耗与高性能这一世界难题完美解决。可谓一车在手，天下我有！

动力全开时，压缩比为8:1，实现与高性能车同等的大扭矩。日常使用时，压缩比为14:1，车辆热效率高，油耗好。

刚才圆圆姐粗略的介绍了一下VC-Turbo的前世今生，下面就开始详细的解析一下VC-Turbo技术是如何工作的。

车辆传感器捕捉到驾驶者的意图后，通过驱动器Blushless DC motor、Harmonic Drive和Reduction gear驱动上锁销杆转轴，调整连杆支点（图中箭头表示连杆运动行程），使得活塞上止点和下止点发生变化，从而改变所有气缸的压缩比。

目前已知有八种改变压缩比的方法。

我们都知道，机械加工设备主要以旋转切削为主，圆孔（轴承）与圆筒（轴）的加工精度更高，技术更成熟。零部件精度又是性能和耐久性的关键。因此，VC-Turbo依托轴承与轴的运动来实现，不但在耐用性上的到保证，而且在震动控制和横向摩擦力控制上都有着优异表现。

TDC：上止点 BDC：下止点

VC-Turbo相较于普通直列4缸发动机，活塞运动更加接近正玄曲线，直列4缸发动机上所发生的惯性2次振动是不会发生的。

从上图可以清晰看出，VC-Turbo活塞侧推力很低。

同时，VC-Turbo改变压缩比之后，机械摩擦几乎没有增加。

即使和V6发动机相比，VC-Turbo的摩擦力矩控制上也是完胜。

技术和结构上的优势注定了搭载VC-Turbo技术的英菲尼迪QX50会对汽车市场造成巨大影响。

日常用车方面，VC-Turbo的动力性能，和经济性都远超其他产品。

动力性能上，搭载VC-Turbo技术的KR20DDT转速达到1200转，扭矩就已经和3.5L V6发动机输出同等扭矩，1600转-4800转之间可以保持400N·m的巅峰扭矩输出，远超3.5L V6发动机。

经济性方面，多段直喷与进气道喷射组合，可以做到发动机在各种工况下，最优燃烧效率。

能耗方面，我们主要看发动机的BSFC。在这里，圆圆姐跟大家科普一下，世界上通俗的燃油经济性对比，主要看BSFC制动比燃料消耗，它是衡量任何原动机燃烧燃料并产生旋转或轴功率的燃油效率的指标。通常用于比较内燃机的效率与轴输出。由于这个原因，它也可以被认为是与动力有关的燃料消耗。BSFC允许直接比较不同发动机的燃油效率。BSFC数值随着发动机设计、压缩比和功率等级的不同而变化很大。下面上一张图，运用公式BSFC=r/tw。r：燃料消耗速率 t：发动机转速 w：扭矩 当然，不同工况下的BSFC肯定不同，我们只需要平均一下就好啦。

从英菲尼迪KR20DDT发动机备案文件中找到的这份BSFC中可以看出，在1500rpm的工况下，VC-Turbo的功率系数远超其他型号发动机，制动燃油消耗也保持300g以内。