VC-Turbo，20年換來的汽油動力新革命

05-12

汽油機誕生於1867年，距今已有150多年。如果說汽油機發展的前半段時間還處於探索如何提升動力表現的階段，那麼在往後的時間裡，汽油機的發展重點則是如何用儘可能少的燃料「壓榨」出更大的動力。

這種現象在近20年以來更是明顯，汽油機不再單獨宣傳自身動力有多優秀，更多的是比上一代節省了N倍的燃料，但動力卻沒有下降甚至還有提升。為了追求最佳的能效，近20年來大規模使用了許多新發動機技術，例如可變氣門升程、渦輪增壓、缸內直噴等等。具體的例子有許多，例如大眾的缸內直噴、渦輪增壓發動機系列、英菲尼迪VQ自然吸氣發動機系列等，都是這一時代汽油機的代表作。

雖然工程師們在努力的挖掘汽油機的效能，但近幾年的發動機，能夠用來降低油耗的新技術越來越少，這也就意味著汽油機的發展進入了一個瓶頸期。加之近幾年環保壓力陡增，廠商們為了應對，只能加大對新能源車型的開發，這進一步使對汽油機的研發關注度下降。

不過有一個廠商默默堅持對汽油機的創新研發，最終實現了一種汽油機革命性技術的量產——可變壓縮比技術，而這個執著的廠商就是英菲尼迪。英菲尼迪量產的VC-Turbo可變壓縮比渦輪增壓發動機，其燃油經濟性比英菲尼迪發動機產品的平均水平高出20%左右，動力也比普通的發動機強，這樣的表現可以說給汽油機帶來了一次新革命，使汽油機油耗和性能都有了更大的提升。

1、渦輪增壓汽油機普及的20年

近20年以來，汽油機領域一直在尋求新的技術突破點。例如英菲尼迪的VQ自然吸氣發動機系列，使用了連續可變氣門正時以及連續可變氣門升程技術，搭配V6的缸體形式，使得汽油發動機在擁有良好的平順性同時，還能夠實現優秀的動力輸出表現。

除了深挖自然吸氣發動機技術以外，渦輪增壓汽油機同樣被廠家們不斷挖掘。發動機小排量化也就是在這種環境下誕生的產物。通過使用渦輪增壓技術，使得發動機用更小排量實現大排量自吸的動力輸出水平。1.2T、1.0T、1.4T、三缸機都是其中的代表產物。

儘管我們熟悉的一些高級品牌的發動機都是渦輪增壓汽油機的優秀作品，但它們在油耗以及動力上都沒有辦法取得很好的平衡，往往二者只能選擇其一，也沒有辦法突破排量越大氣缸數越多動力越好的「真理」。

所以雖然近20年以來渦輪增壓汽油機得到了廣泛使用，但在油耗以及性能方面依舊沒有突破性進展（自吸汽油機也是如此）。

2、可變壓縮比是汽油機的再次革命？

但可變壓縮比技術的出現，使得汽油機近乎停滯的發展步伐有了新方向。

這個可變壓縮比技術是什麼仙丹？竟能讓汽油機煥發第二春？我們要先來看看壓縮比是什麼。活塞位於下止點時氣缸的容積與上止點時氣缸容積之比，就是發動機的壓縮比。同一排量的發動機，壓縮比越高輸出的功率扭矩也就越大，可以粗暴點理解就是壓縮比越高，汽油發動機的性能越好。

雖然壓縮比越高越好，但是實際上，過高的壓縮比會導致汽油機爆震，爆震也就是氣缸內混合氣在不該被點燃時提前爆炸，這樣就會對還在上行的活塞產生下壓衝擊力，爆震輕則或引起缸體震動、重則會對缸體活塞產生破壞。傳統發動機由於機械結構是固定的，所以其壓縮比也是固定的，而一般汽油發動機都是在全負荷時最容易產生爆震，所以傳統發動機要根據全負荷時的條件狀態來決定最大的壓縮比。

由於發動機並不是時時刻刻都在同一個工況下工作，有時候小負荷有時候大負荷。這和人一樣，跑步的時候和休息的時候需要的呼吸量也不同，所以這個固定的壓縮比並不能夠使發動機在各種各樣複雜的工況中完美運行，只是一個迫不得已的妥協結果。

所以最好的方法就是根據發動機的實際狀態，實時調整壓縮比，這樣就可以最大化發動機效率，挖掘出每一滴油能量。一些高級汽車品牌都有自己的可變壓縮比解決方案，但最後量產機械可變壓縮比的英菲尼迪較早的實現了量產機械可變壓縮比發動機的VC-Turbo技術。

3、眾多廠商被迫放棄研發，為何英菲尼迪能量產？

早在20年前就有廠商開始關注可變壓縮比技術，2000年瑞典的薩博就發布了自家的SVC機械增壓可變壓縮比發動機，只不過曇花一現，發布以後就沒有然後了，最後連廠家自己都破產了。2005年，法國MCE-5公司發布了自己的可變壓縮比發動機，但是現實很殘酷，英菲尼迪堅持到最後並實現了量產。

2018年北京車展發布的全新英菲尼迪QX50搭載了一具2.0T渦輪增壓可變壓縮比發動機，也就是VC-Turbo（Variable Compression Turbocharged,可變壓縮比渦輪增壓）技術，這也是世界上極早量產的可變壓縮比發動機。與前代搭載V6發動機的QX50相比，其兩驅車型的燃油經濟性提高了35%，而四驅車型也提高了30%。

英菲尼迪這台發動機可以在8:1到14:1之間任意比率的壓縮比變化，當發動機高負荷運行時，使用較低壓縮比以減少爆震出現；當發動機低負荷運行時，使用較高壓縮比，提升燃油效率，這樣使得發動機整體熱效率得到提升。

英菲尼迪VC-Turbo發動機在傳統的曲柄連桿機構結構上進行改變，增加了一套可變壓縮比控制機構，當需要改變壓縮比時，驅動電機會轉動控制臂，控制臂再推動偏心軸，而偏心軸會帶動控制臂2運動，因為多連桿機構左右兩端分別連接活塞連桿和控制臂2，所以活塞會與控制臂成相反反向運動，這樣就可以改變活塞下止點到上止點的距離，實現可變壓縮比。

點擊觀看英菲尼迪INFINITI VC-Turbo Engine 宣傳片

其實看視頻大家會覺得這個結構並不難實現，可是對於工作強度十分高的發動機而言，增加一套運動部件需要經過大量的驗證以及優化，許多巨頭量產失敗也就是在這一步上無法通過。英菲尼迪能夠實現量產VC-Turbo發動機，不僅僅是技術界的進步，也是汽車行業的一次突破。據廠家透露，這款發動機的研發成本在200億美金左右，並且經過3萬小時的耐用性實驗。

4、VC-Turbo發動機的底氣何在？

發動機能量都是守恆的，如果不能轉化到扭力功率輸出，便會以其他形式的損失流失，從分析結果看，使用了可變壓縮比技術後，發動機的扭力輸出得到提升，而使用渦輪增壓可變壓縮比VC-Turbo的話，相比普通自吸發動機能夠提升32%的效能，燃燒及循環損失都會下降。英菲尼迪VCT 2.0T發動機最大功率200kW，最大扭矩380Nm，VCT技術的加入使得這具發動機在擁有更好性能的同時，還擁有更優異的燃油經濟性。

對於目前廣泛使用的渦輪增壓發動機，可變壓縮比技術更是有利於發動機效能提升。以往的渦輪發動機因為進氣壓力提升，缸內溫度以及壓力都會升高，這樣導致汽油機更容易出現爆震，所以在壓縮比上會更大的妥協。VC-Turbo技術的出現，可以根據發動機的狀態調整壓縮比，發揮出渦輪增壓發動機最大效能，可以說VC-Turbo是渦輪增壓發動機的一種質的提升。

另外，在日趨嚴苛的環保法規下，小排量化是不二之選，VC-Turbo的四缸機能夠媲美六缸機的性能表現，在當下以及未來都是十分具有競爭力的。此外，這一可變壓縮比技術還有助於降低冷啟動時的有害物排放，還能夠擴大發動機的燃油適用範圍。

最後還得感嘆的是，第一個吃螃蟹的人總是勇敢而不易的，英菲尼迪極早量產可變壓縮比發動機，各種艱辛以及投入只有他們自己知道。即將上市的全新英菲尼迪QX50上將會首次搭載這一發動機，作為消費者的我們是幸運的，終於可以享受到性能與油耗完美兼備的汽油發動機了。