[汽車之家 發(fā)動機技術(shù)]  20年的研發(fā)時間，經(jīng)歷四代設(shè)計迭代優(yōu)化，日產(chǎn)2.0T VC-Turbo可變壓縮比發(fā)動機終于在2018年正式量產(chǎn)，成為全球首款量產(chǎn)可變壓縮比發(fā)動機。日產(chǎn)本想著以該獨步天下的發(fā)動機技術(shù)征戰(zhàn)市場能夠所向披靡。近日，國家專利局正式公布了長城的一系列可變壓縮比發(fā)動機技術(shù)專利。日產(chǎn)此時驚訝萬分！難道中國品牌的技術(shù)實力已發(fā)展到如此地步？幾年時間就能破譯可變壓縮比發(fā)動機的奧義？口講無憑，我們下面來看看長城的專利究竟隱藏了怎樣的黑科技！

30秒看懂本文亮點：

1.長城和日產(chǎn)的可變壓縮比機構(gòu)有何不同？

2.長城雙偏心軸可變壓縮比機構(gòu)的4種工作模式

3.長城雙偏心軸可變壓縮比機構(gòu)的優(yōu)勢

● 長城和日產(chǎn)可變壓縮比機構(gòu)的異同

　　我們可以在國家知識產(chǎn)權(quán)局的官網(wǎng)上查詢到長城申請的可變壓縮比發(fā)動機技術(shù)專利。這些專利中包含了多種可變壓縮比發(fā)動機機構(gòu)設(shè)計、控制方法以及相關(guān)零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

　　長城申請的一系列專利中，同樣是在連桿與曲軸之間設(shè)計了一個“中間杠桿”，杠桿一側(cè)與連桿下端連接，另一側(cè)與可變壓縮比控制機構(gòu)連接，這與日產(chǎn)的設(shè)計基本一致。

　　而控制機構(gòu)方面，或許是為了規(guī)避專利侵權(quán)的原因，長城采用了各種與日產(chǎn)不同的方案，如用電機直接驅(qū)動偏心軸轉(zhuǎn)動，從而拉動杠桿控制連桿，也有用皮帶來轉(zhuǎn)動偏心軸的方案，還有用齒輪傳動等方案。上述這些方案都只是在日產(chǎn)方案的基礎(chǔ)上，對控制機構(gòu)進行簡單的替換得出的方案，論創(chuàng)新程度可以說一點兒也不突出。

● 一個較為獨特的可變壓縮比機構(gòu)吸引了我的注意

　　我翻閱了幾個長城的專利后，一個設(shè)計頗具創(chuàng)新性的專利吸引了我的注意。雖然這個專利依然是和日產(chǎn)的設(shè)計有著一定的相似性，但細讀專利后我發(fā)現(xiàn)長城的這個專利確實不簡單，值得我來為大家細細解讀一番。

　　部件9和7是這套控制機構(gòu)的兩條偏心軸。其中偏心軸9上有一個齒輪，該齒輪與曲軸上的齒輪嚙合，這樣曲軸轉(zhuǎn)動時，偏心軸9也會隨之轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為曲軸轉(zhuǎn)速的1/2。偏心軸7由電機驅(qū)動，能夠在一定的角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。

　　通過上文，各位應(yīng)該了解日產(chǎn)VC-Turbo 2.0T發(fā)動機可變壓縮比控制機構(gòu)的工作原理了。長城這套雙偏心軸可變壓縮比機構(gòu)偏心軸7的功能與日產(chǎn)VC-Turbo 2.0T發(fā)動機可變壓縮比控制機構(gòu)的偏心軸是一樣的，能夠?qū)崿F(xiàn)活塞上、下止點的改變，從而改變壓縮比。

　　偏心軸9則是長城這套專利的核心所在。偏心軸9是隨著曲軸轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動的一條偏心軸，它轉(zhuǎn)動的每一瞬間，活塞上、下止點的位置都會發(fā)生變化。具體來說，偏心軸每轉(zhuǎn)一圈，活塞的位置會發(fā)生高-中-低-中-高的循環(huán)變化，而在這套機構(gòu)中，活塞的高、中、低位置正好對應(yīng)的是發(fā)動機工作循環(huán)中不同的上、下止點，如排氣上止點、進氣下止點、壓縮上止點以及膨脹下止點。

● 長城雙偏心軸可變壓縮比機構(gòu)的4種工作模式

　　當(dāng)偏心軸9和曲軸之間的相位在90-150°區(qū)間時，進氣下止點與膨脹下止點相同，排氣上止點低于壓縮上止點；進氣行程、排氣行程小于膨脹行程、壓縮行程，膨脹比等于壓縮比。這種工作模式我在此簡稱為“模式1”。

　　當(dāng)偏心軸9和曲軸之間的相位在180-250°區(qū)間時，進氣下止點高于膨脹下止點，排氣上止點與壓縮上止點相同；進氣行程、壓縮行程小于膨脹行程、排氣行程，膨脹比大于壓縮比。這種工作模式我在此簡稱為“模式2”。

　　當(dāng)偏心軸9和曲軸之間的相位在270-330°區(qū)間時，進氣下止點與膨脹下止點相同，排氣上止點高于壓縮上止點；進氣行程、排氣行程大于膨脹行程、壓縮行程，膨脹比等于壓縮比。這種工作模式我在此簡稱為“模式3”。

　　當(dāng)偏心軸9和曲軸之間的相位在0-60°區(qū)間時，進氣下止點低于膨脹下止點，排氣上止點與壓縮上止點相同；進氣行程、壓縮行程大于膨脹行程、排氣行程，壓縮比大于膨脹比。這種工作模式我在此簡稱為“模式4”。

　　值得一提的是，偏心軸7的轉(zhuǎn)動會使得活塞上、下止點同步升高或降低，能夠使發(fā)動機壓縮比和膨脹比同步增加或降低，但進氣行程、排氣行程、膨脹行程和壓縮行程基本不變。相當(dāng)于偏心軸9用于發(fā)動機工作模式調(diào)節(jié)，偏心軸7對特定模式下的膨脹比和壓縮比進行微調(diào)，以適應(yīng)更多的發(fā)動機工況需求。此外，上述每兩種模式之間都存在過渡狀態(tài)，這些過渡狀態(tài)可適應(yīng)更多的發(fā)動機工況。

◆ HCCI均質(zhì)充氣壓燃模式（模式1）

　　上面提到的4種特征模式中，模式1對應(yīng)的是HCCI均質(zhì)充氣壓燃模式，可利用超高壓縮比和空燃比實現(xiàn)熱效率的提升以及油耗的降低。

　　HCCI工作模式的優(yōu)勢在于，可以利用高壓縮比（創(chuàng)馳藍天-X發(fā)動機在HCCI模式下壓縮比可達18:1，目前主流自然吸氣發(fā)動機的壓縮比在13:1-14:1之間）和高空燃比（創(chuàng)馳藍天-X發(fā)動機在HCCI模式下空燃比可達36.8:1，遠高于教科書上的14.7:1理論空燃比）來提升發(fā)動機的熱效率。高壓縮比有利于提升熱效率，同時也是壓燃混合氣的關(guān)鍵，而高空燃比簡單來說就是降低混合氣中的汽油含量，從而實現(xiàn)節(jié)油效果。

　　長城雙偏心軸可變壓縮比機構(gòu)由于能對壓縮比進行動態(tài)微調(diào)，在低負載工況下可以進一步提升壓縮比來提升壓燃效率，在高負載工況下適當(dāng)降低壓縮比，降低爆震傾向，這一定程度上有利于拓展HCCI工作模式的工作范圍，從而對提升發(fā)動機整體運轉(zhuǎn)效率作出貢獻。

◆ 阿特金森循環(huán)模式（模式2）

　　模式2為阿特金森循環(huán)模式，此時膨脹比大于壓縮比，偏心軸7的轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)可以使發(fā)動機隨負荷的升高，同步減小膨脹比和壓縮比，抑制爆震現(xiàn)象；或者隨著發(fā)動機負荷的降低，同步增加膨脹比和壓縮比，提升發(fā)動機熱效率。

　　長城這套可變壓縮比機構(gòu)的亮點在于，可在全工況下保持阿特金森循環(huán)模式正常運轉(zhuǎn)，通過微調(diào)物理壓縮比來優(yōu)化不同工況下性能表現(xiàn)。目前主流的阿特金森循環(huán)發(fā)動機通過進氣門遲閉也能改變實際壓縮比，但由于活塞上止點位置固定，燃燒室容積固定，降低壓縮比意味著進氣量的減少，這會降低發(fā)動機的動力輸出性能。相比起來，長城這套可變壓縮比機構(gòu)在不改變進氣量的前提下，直接調(diào)整壓縮比，在動力輸出性能上會更有優(yōu)勢。

◆ 改善冷啟動性能和排放的模式（模式4）

　　模式4會在發(fā)動機啟動時采用，此時膨脹比小于壓縮比，在偏心軸7的調(diào)節(jié)下，隨著發(fā)動機溫度升高，發(fā)動機的膨脹比和壓縮比會隨之減小，以改善發(fā)動機的啟動和排放性能。

　　專利并沒有對模式3這種膨脹比等于壓縮比、壓縮比相對較低的工作模式進行詳細解析。我猜測該模式是用于配合高渦輪增壓值，實現(xiàn)增強動力輸出的模式。更準(zhǔn)確的應(yīng)用場景只有等廠家進行技術(shù)解密時揭曉了。

● 長城雙偏心軸可變壓縮比機構(gòu)的優(yōu)勢：

　　仔細閱讀專利后，我對長城的新型可變壓縮比發(fā)動機技術(shù)有了更深入的了解。上面詳細介紹的雙偏心軸可變壓縮比技術(shù)相比日產(chǎn)VC-Turbo 2.0T發(fā)動機上搭載的可變壓縮比技術(shù)，其優(yōu)勢在于除了能動態(tài)調(diào)整發(fā)動機的壓縮比外，還能夠?qū)崿F(xiàn)不同的工作模式，從而在動力性、燃油經(jīng)濟性、排放等方面實現(xiàn)更好的平衡。

● 要實現(xiàn)量產(chǎn)，耐久性和控制策略是兩道坎：

　　雖然長城的這套雙偏心軸可變壓縮比機構(gòu)的功能強大，但不可否認的是，為實現(xiàn)更多的功能，這套機構(gòu)也引入了更多的零部件，如位于曲軸位置的齒輪傳動機構(gòu)，隨著曲軸轉(zhuǎn)動的偏心軸，額外的連桿機構(gòu)，調(diào)節(jié)偏心軸相位的電機等。對于高速運轉(zhuǎn)的發(fā)動機而言，更多的零部件意味著更大的耐久性能考驗。長城雙偏心軸可變壓縮比發(fā)動機能否走向量產(chǎn)，我認為最大的考驗還是在機構(gòu)的耐久性上。此外，更復(fù)雜的功能需要更高效的控制策略來支撐，否則量產(chǎn)后很可能淪為結(jié)構(gòu)很高級，性能很平庸的產(chǎn)品。

● 全文總結(jié)：

　　長城這兩年申請的可變壓縮比發(fā)動機機構(gòu)專利有不少都與日產(chǎn)可變壓縮比發(fā)動機機構(gòu)有相似之處，只在可變壓縮比控制機構(gòu)部分作出了自己的創(chuàng)新。但長城的雙偏心軸可變壓縮比機構(gòu)則有著相當(dāng)大的創(chuàng)新性，相比日產(chǎn)的設(shè)計，它擁有更多的發(fā)動機工作模式，從而有望實現(xiàn)更好的綜合性能。但長城這款雙偏心軸可變壓縮比發(fā)動機要真正走向量產(chǎn)，還要走相當(dāng)長的路，首當(dāng)其沖的就是保證耐久性以及實現(xiàn)最優(yōu)化控制策略。日產(chǎn)的可變壓縮比發(fā)動機從設(shè)計走向量產(chǎn)用了20年時間，不知道長城以中國速度來推進這個項目要用幾年呢？讓我們拭目以待�。▓D/文/汽車之家 常慶林）