可變壓縮比技術原理-可變壓縮比技術控制范圍及應用車型

馬自達SKYACTIV-X發動機

日產的可變壓縮比強在硬件結構上，可變壓縮比（機械壓縮比）是內燃機發展中的一種先進理念，有部分企業走上了它的研發之路、而大部分車企則繞開了這條路（就像當年大多數車企繞開轉子、水平對置一樣）；而馬自達的壓燃強在理念、控制策略上！日產可變壓縮比的確精妙，但想改變等效壓縮比、并不一定非得用改變機械壓縮比的方式來實現，利用可變氣門技術、在不改變機械壓比的條件下，直接改變等效壓比，這樣的方式更簡單、也更節約成本、同時更容易實現，同樣也實現了可變壓縮比理念的一切！

我們對發動機的要求無外乎兩點，其一是發動機性能，其二是燃油經濟性；我們曾天真的認為有這么一款機器，它性能強大、油耗低？但實際上性能、油耗總是相反的，追求性能的機器、燃油經濟性都差（壓縮比低），而追求燃油經濟性的機器、性能都差；原因也非常的簡單，拿增壓機為例、因為追求性能，所以開口壓力打得太大，所以點火前、燃燒室的壓力過大，爆震傾向嚴重；所以對于那些追求性能的機器而言，壓縮比沒辦法做得太大、因為需要緩解點火前的缸壓，抑制爆震！

爆震狀態

這就導致但凡高增壓性能機、壓縮比都低，比如奔馳的A45，2.0T的機器四百匹馬力；可它的壓縮比貌似是8.40、遠低于咱們大多數的家庭用車；可車子運行時、并不是無時無刻都保持高負荷、全負荷運行（高增壓狀態），比如車子跑高速、勻速巡航的時候，此時渦輪系統根本不會起正壓（歧管壓力為負），那么此時燃燒室壓力很低、并沒有爆震風險，那么此時8.40的壓縮比是不是很低？的確很低、如此一來必增加低負荷勻速巡航時的油耗，那么該如何解決這個問題？讓發動機在高負荷時、壓縮比降下來抑制爆震，又能在低負荷時、把壓縮比升上去來抑制油耗？

可變壓縮比硬件運轉方式

所以日產Vc-T就是在這樣的背景下誕生的，它的壓縮比可以在8:1.0到14:1之間切換，當機器高負荷、全負荷運轉時，缸內壓力過大、爆震傾向嚴重，這時壓縮比就會降至最低八，來抑制燃燒室缸壓過大、防止爆震；當機器低負荷運轉時，壓縮比就會拉至最高的14（當然系統也會根據油品來自動調節），來保證低負荷時的燃油經濟性；日產的理想是把性能、油耗結合到一處！但實際上即便是可變壓縮比，也只是把性能好、油耗低混合到了一處，但并未實現融合！只是證明了這款機器、有兩個運轉趨勢，而并未把性能、油耗融合到一處！愿景美好，但實際上只得到了一個無比精妙的機械結構！

通過先進的配氣技術，同樣能改變等效壓縮比

日產的理念在于改變等效壓縮比，很多朋友對這個等效壓縮比的概念不清楚，其實就是發動機運行時的實際壓縮比；對于傳統的內燃機而言，機械壓縮比是無法改變的、但機器運行時的實際壓縮比其實并不是恒定的，日產之所以要改變機械壓縮比，實際上就是為了調節機器運行時的等效壓縮比（實際壓縮比），不過改變等效壓縮比的方式很多，難道就必須依靠改變機械壓縮比的方式？難道利用如今先進的配氣技術、改變不了么？

利用配氣技術模擬出來的米勒（阿特金森）循環

重點在于改變等效壓縮比，除了利用改變機械壓縮比的方式，還可以利用氣門去調節（配氣技術），比如基于阿特金森、或米勒循環，也就是讓進氣門早關（半飽）、進氣門晚關（吃吐）來改變等效壓縮比，實際上與改變等效壓縮比的方式相比，利用配氣技術來調節等效壓縮比的方式更為簡單、實用、低成本；換句話日產幾十年磨的一劍、路終究是走偏了，實現的結果一致，可實現的方式太復雜、成本又太高，未來很難闖出名堂；可變壓縮比技術并不是日產秘密研發，相反當年薩博就玩過、各大主機廠都知道這一理念，可為什么其它車企都不碰它，而選擇利用配氣技術去實現呢？或許Vc-T再早十年、就可以稱王了，但在現如今它有光芒但并不刺眼！

日產Vc-T技術很精妙，但與馬自達二代創馳藍天相比、不在一個位面；先說一個結論，日產Vc-T熱效率做到了39%，雖然比如2.5L豐田機器的40%、混動的41%，不過增壓機熱效率做到39%已經很不容易了；而馬自達二代創馳藍天則更為恐怖，直接達到了44%；知道這個差異有多大么？其次Vc-T只是通過精妙的機械結構改變了壓縮比（豐田、馬自達、本田也可以利用配氣技術改變等效壓縮比），而馬自達的SPCCI則是改變了傳統的燃燒概念、直接跨位面達到了超稀薄燃燒領域！

Vc-T無論怎么說，它還是在僅僅改變壓縮比的狀態下運行，而馬自達的SPCCI的控制策略豐富、靈魂，它可以瞬態改變壓縮比、瞬態把壓縮比拉高至29.4以上（二倍過量系數）而進入超稀薄燃燒領域，而Vc-T的空燃比甚至連15都達不到；Vc-T的壓縮比最高為14，而SPCCI若想實現壓燃、必須要有足夠大的壓縮比，它的壓縮比達到了16（世界范圍最高），已經接近柴油機的壓縮比了！

馬自達壓燃的原理并不復雜，但控制策略、以及難度卻很復雜、很難；比如要進入稀薄燃燒領域、才能更好的實現省油，而當空燃比小于二倍過量空氣系數時，燃燒后的氮氧化物又太多、影響環境，所以壓燃時空燃比起手就達到了29.4；還要根據不同的環境，完成點燃與壓燃的切換，利用火花塞點燃時、壓縮比必須得降至13左右、空燃比也得接近14.7，而在下個行程、可能就迅速就切換成壓燃，壓燃時、空燃比就必須瞬間飆升至29.4以上、壓縮比也得達到16（低了壓不著），還得把爆震壓制在可控范圍內，所以馬自達的壓燃發動機、遠比日產Vc-T意義更大，根本不在一個位面！

分層噴射，分層點燃

馬自達之所以要搞壓燃，實際上也是沒辦法的辦法（不得已而為之）；各大主機廠探尋稀薄燃燒邊界都是一小步、一小步的走，逐漸增加空燃比（沒有放到量產的領域），所以依靠分層噴射、分層點燃的方式來實現，而馬自達二代創馳藍天、直接奔著量產去了，要量產就必須考慮環保的問題，所以機器壓燃狀態時、空燃比必須超過29.4，這時面臨的問題就是；分層太多、如上圖底部的超稀薄層，利用火花塞跳火、逐層引燃的方式沒辦法完全引燃，混合氣濃度太低、火花傳遞能量不足，所以面對這個沒辦法點燃的問題，馬自達才拿出了壓燃的解決方案！

壓燃的理念在于，火花塞跳火、終究是只有一個火點，它的能量終究有限、所以傳遞不了幾層就滅了；而建立在高壓縮比狀態下的壓燃所壓著的一個混合氣層，一個混合氣層有多少個火點？所以利用這些火點的傳遞、才完成了所有稀薄混合氣層的點燃！所以馬自達壓燃發動機真的很復雜、很令人感動；它配備了一個機械增壓器（充氣設備），就是為了發動機在點燃狀態、壓燃狀態切換時，起到迅速填充空氣的作用；要知道壓燃狀態是挑環境的，環境不適合、只能保持點燃狀態！

配備VC-T的天籟已經上市

比如車輛冷啟、環境溫度很低、油品不好的時候，壓燃就存在問題，這個時候還是要依靠火花塞在常規壓縮比、常規空燃比狀態下去點火運行，所以日產Vc-T可以改變壓縮比，但只能在8-14之間切換，而馬自達壓燃發動機同樣可以改變壓縮比、還可以改變空燃比，能點燃運行、還可以壓燃運行，點燃運行時壓縮比13左右、空燃比14.7浮動（常規）；而壓燃運行的時候，壓縮比拉到16、而空燃比超過了29.4才能實現穩定運轉，所以馬自達的壓燃、日產的可變壓縮比誰更先進、誰更省油？

從理論上看、還是馬自達壓燃更省油，它的熱效率已經達到了44%（地表最強），所以在超稀薄壓燃狀態下、一定是它更省油；而Vc-T的好吃則在于，它已經完成量產、完成裝配，甚至已經賣到了咱們消費者的手中，而馬自達壓燃發動機、由于其復雜設計（控制策略），還不知道什么時候能正式發售，它是否能適應咱們國內的油品，復雜的設計、控制策略能否保證它的耐用性，這都很難說；不過馬自達的壓燃技術，終究是在超稀薄燃燒領域、向前邁出了巨大的一步，在內燃機領域、馬自達創造了新的里程碑，而這些成績、不是日產可變壓縮比發動機能相提并論的！要知道Vc-T的理念是二十幾年前所提出的，而超稀薄燃燒概念則更新一些，理念存在差異、結果也自然會完全不在一個位面！