日產驚了！聊長城可變壓縮比發動機技術

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經過20年的研發和四代迭代設計優化，日產2.0T VC-Turbo可變壓縮比發動機終于在2021年投入量產，成為全球首款量產可變壓縮比發動機。日產希望憑借這種獨特的發動機技術在市場上立于不敗之地。近日，國家專利局正式公布長城汽車可變壓縮比發動機技術系列專利。日產此時極其驚訝！中國品牌的技術實力發展到這樣的程度了嗎？你能在幾年內破譯可變壓縮比發動機的含義嗎？沒有證據，我們來看看長城專利藏著什么樣的黑技術！

30秒了解本文的亮點:

1.長城和日產的可變壓縮比機構有什么區別？

2.長城雙偏心軸可變壓縮比機構的四種工作模式

3.長城雙偏心軸可變壓縮比機構的優點

●長城與日產可變壓縮比機構的異同

我們可以在國家知識產權局官網找到長城申請的可變壓縮比發動機技術專利。這些專利包含了多種可變壓縮比發動機的機構設計、控制方法以及相關部件的結構設計。

在長城申請的一系列專利中，連桿和曲軸之間還設計了一個“中間杠桿”。杠桿一側連接連桿下端，另一側連接可變壓縮比控制機構，與日產的設計基本一致。

至于控制機構，或許是為了避免專利侵權，長城采用了各種不同于日產的方案，比如用電機直接驅動偏心軸旋轉，從而拉動杠桿控制連桿，用皮帶帶動偏心軸旋轉，用齒輪傳動。這些方案都是基于日產的方案，通過簡單更換控制機構得到的。至于創新程度，他們一點也不突出。

●獨特的可變壓縮比機構引起了我的注意。

看了長城的幾個專利，有一個創新設計的專利引起了我的注意。雖然這個專利和日產的設計還是有一定的相似性，但是仔細看完這個專利，我發現長城的這個專利真的不簡單，值得大家仔細閱讀。

零件9和7是該控制機構的兩個偏心軸。偏心軸9上有一個齒輪，與曲軸上的齒輪嚙合，這樣曲軸轉動時，偏心軸9也會隨之轉動，轉速是曲軸轉速的1/2。偏心軸7由電機驅動，可以在一定角度范圍內旋轉。

由上可知，你應該知道日產VC-Turbo 2.0T發動機可變壓縮比控制機構的工作原理。長城雙偏心軸可變壓縮比機構的偏心軸7與日產VC-Turbo 2.0T發動機可變壓縮比控制機構的偏心軸功能相同，可以改變活塞的上下死點，從而改變壓縮比。

偏心軸9是長城這個專利的核心。偏心軸9是隨著曲軸的旋轉而旋轉的偏心軸。它每旋轉一次，活塞上死點和下死點的位置就會改變。具體來說，偏心軸每轉一圈，活塞的位置就會從高到中到低到中到高循環變化。在該機構中，活塞的高、中、低位置恰好對應發動機工作循環中不同的上、下止點，如排氣上止點、進氣下止點、壓縮上止點和膨脹下止點。

●長城雙偏心軸可變壓縮比機構的四種工作模式

當偏心軸9和曲軸之間的相位在90-150度范圍內時，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。進氣沖程和排氣沖程小于膨脹沖程和壓縮沖程，膨脹比等于壓縮比。這種工作模式簡稱為“模式1”。

當偏心軸9和曲軸之間的相位在180-250°范圍內時，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。進氣沖程和壓縮沖程小于膨脹沖程和排氣沖程，膨脹比大于壓縮比。這種工作模式簡稱為“模式2”。

當偏心軸9與曲軸之間的相位在270°-330°范圍內時，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。進氣沖程和排氣沖程大于膨脹沖程和壓縮沖程，膨脹比等于壓縮比。這種工作模式簡稱為“模式3”。

當偏心軸9和曲軸之間的相位在0-60°范圍內時，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。進氣沖程和壓縮沖程大于膨脹沖程和排氣沖程，壓縮比大于膨脹比。這種工作模式簡稱為“模式4”。

值得一提的是，偏心軸7的轉動可以使活塞的上下死點同步上升或下降，這可以使發動機的壓縮比和膨脹比同步上升或下降，但進氣沖程、排氣沖程、膨脹沖程和壓縮沖程基本不變。相當于偏心軸9被用于調節發動機工作模式，偏心軸7以特定模式精細地調節膨脹比和壓縮比，以滿足更多的發動機工作條件。此外，上述兩種模式之間還有過渡狀態，可以適應更多的發動機工況。

◆HCCI均勻充氣壓縮點火模式

在上述四種特征模式中，模式1對應HCCI均質充量壓燃模式，通過采用超高壓縮比和空燃油比，可以提高熱效率，降低油耗。

HCCI模式的優勢在于可以利用高壓縮比和高空燃油比高壓縮比有利于提高熱效率， 而它也是壓燃混合氣的關鍵，而高空燃燒比則是簡單地降低混合氣中的汽油含量，從而達到節油效果。

長城雙偏心軸可變壓縮比機構可以動態微調壓縮比，進一步提高壓縮比以提高低負荷工況下的壓燃效率，適當降低高負荷工況下的壓縮比和爆震傾向，有助于在一定程度上擴大HCCI工作模式的工作范圍，從而有助于提高發動機的整體運行效率。

◆阿特金森循環模式

模式2為阿特金森循環模式，其中膨脹比大于壓縮比，偏心軸7的轉動調節可以使發動機隨著負荷的增加同步降低膨脹比和壓縮比，從而抑制爆震現象；或者隨著發動機負荷的降低，同步提高膨脹比和壓縮比，提高發動機的熱效率。

長城可變壓縮比機構的亮點在于，它可以在所有工況下保持阿特金森循環模式正常運行，并通過微調物理壓縮比來優化不同工況下的性能。目前主流的阿特金森循環發動機可以通過延遲關閉進氣門來改變實際壓縮比，但由于活塞上止點位置固定，燃燒室容積固定，降低壓縮比意味著減少進氣量，這會降低發動機的動力輸出性能。相比之下，長城可變壓縮比機構可以在不改變進氣量的情況下直接調節壓縮比，在動力輸出性能上會更有優勢。

◆改善冷啟動性能和排放的模式

發動機啟動時將采用模式4，此時膨脹比小于壓縮比。在偏心軸7的調節下，隨著發動機溫度的升高，發動機的膨脹比和壓縮比會相應降低，從而提高發動機的起動和排放性能。

該專利沒有詳細分析模式3的工作模式，膨脹比等于壓縮比，壓縮比相對較低。我猜這種模式是用來匹配高渦輪增壓值，以實現增強的動力輸出。一個更準確的應用場景只有在制造商解密該技術時才會顯現出來。

●長城雙偏心軸可變壓縮比機構優點:

仔細看完專利，對長城的新型可變壓縮比發動機技術有了更深的了解。與日產VC-Turbo 2.0T發動機的可變壓縮比技術相比，上面詳細介紹的雙偏心軸可變壓縮比技術的優勢在于，不僅可以動態調節發動機的壓縮比，還可以實現不同的工作模式，從而在動力、燃油經濟性、排放等方面達到更好的平衡。

●要實現大規模生產，耐用性和控制策略是兩個障礙:

長城的雙偏心軸可變壓縮比機構雖然功能強大，但不可否認的是，為了實現更多的功能，該機構也引入了更多的部件，如位于曲軸處的齒輪傳動機構、隨曲軸轉動的偏心軸、額外的連桿機構、調節偏心軸相位的電機等。對于高速發動機來說，更多的部件意味著更高的耐久性測試。我認為雙偏心軸長城變壓縮比發動機能否量產的最大考驗是機構的耐用性。另外，更復雜的功能需要更高效的控制策略來支撐，否則量產后很可能成為結構非常先進、性能平平的產品。

●全文總結:

長城汽車近兩年申請的多項可變壓縮比發動機機構專利與日產可變壓縮比發動機機構相似，只有可變壓縮比控制機構做出了自己的創新。然而，長城的雙偏心軸可變壓縮比機構頗具創新性。與日產的設計相比，它有更多的發動機工作模式，有望實現更好的綜合性能。但是雙偏心軸可變壓縮比的長城發動機要真正走向量產還有很長的路要走。首先要保證耐久性，實現最優控制策略。日產的可變壓縮比發動機從設計到量產用了20年。不知道長城以中國的速度推進這個項目需要多少年？讓我們拭目以待吧！