最难量产的发动机技术：可变压缩比

文：默默

压缩比的概念越来越流行了，越来越多的企业开始把目光集中于此。只是，现在一提压缩比，我们就会情不自禁想到马自达。

这些年针对“创驰蓝天”的宣传，让马自达成为这一波技术流最大的赢家，对群众的影响堪比当年大众的TSI+DSG组合。然而，我们必须要做点什么，来证明压缩比技术系列不是给马自达写的软文。

所以，在可变压缩比之前，我们先聊聊关于高压缩比发动机技术的整个格局。

一、创驰蓝天，丰田才不稀罕

丰田和马自达之间的联姻，大家还有印象吧？从公开的信息来看，丰田要给马自达的是燃料电池，而马自达要给丰田的是创驰蓝天。这种理解已经贯穿了马自达在国内的销售网络和粉丝，以至于我在购买昂克赛拉时，销售三句话必带一句“丰田都看中咱家创驰蓝天而投资了”。

对此，我只想让他闭嘴。

马自达一直就是一家小厂，虽然昂克赛拉和阿特兹在国内的销量节节攀升，但马自达与丰田相比依然不在同一个量级上。马自达所擅长的阿特金森发动机技术，在丰田那里其实有更惊人的表现。

在发展混合动力之初，丰田就特别重视阿特金森循环发动机的研制。时至今日，丰田的全新第四代普锐斯，油耗达到了逆天的2.5升/百公里。本田技研同样如此，我们不仅能见到雅阁混动上的那颗2.0升阿特金森引擎，同时也看到了本田在超高压缩比上的技术研究（点击文末“阅读原文”看上一篇）。

马自达提出的创驰蓝天技术（此处仅探讨发动机），是压榨传统发动机的动力，其革命性、创新性并没有转子发动机来得那么深刻。其2.0升主力创驰蓝天发动机最大功率116kW，最大扭矩202Nm，这与本田自主研发的另外一款发动机并没有多大差距。

全新凯美瑞上搭载了一款代号为6AR-FSE的2.0升发动机，正方体气缸，压缩比达12.7，略低于马自达，但最大功率却达到了123kW，最大扭矩199Nm。这颗同样表现不错的发动机唯独缺少“创驰蓝天”这样的名头，而使用的D4-S双模喷射表明，丰田在发动机技术上并没有外界想象的那般对马自达Skyactiv-G发动机充满了渴求。

二、压缩比为什么要可变？

同样，为了避免可变压缩比成为某一国别车型的技术专长，我们不得不提一下，这一技术很早之前就在瑞典一家公司里诞生过了——它便是只能烧纸怀念的萨博。其将可变压缩比技术命名为Saab Variable Compression，它使用的方法比较有趣——使用可移动的气缸盖和缸体。

另外一家同样在研究可变压缩比的是欧洲豪华品牌保时捷，其甚至声称最快可以在2017款Boxster的涡轮增压发动机上使用，目的是改善车辆的动力性。

丰田发动机先行设计部部长友田晃利，在日本汽车技术协会举办的“2015年春季大会学术演讲会上”发表演讲称，“稀薄燃烧”、“可变压缩比”、“燃料改质”三项技术将撑起丰田未来的发动机策略。这些技术一旦实施可使最高热效率快速达到50%，并将现行发动机热效率无限接近40%。

我们之前提到过，阿特金森发动机的一大弊端就是低转速下因吸入的可燃混合气体不足，导致车辆低速扭矩表现很差，车辆动力不足。马自达解决的方法是采用双循环，即低转速下采用传统的奥托循环，高转速下切换到阿特金森循环，保证全转速区域的动力输出。这其实就是一种比较简单的可变压缩比。

保时捷研究可变压缩比的目的是开发涡轮增压发动机，正如我们熟知的那样，涡轮增压发动机低转速下涡轮无法提供正压，导致汽油无法完全燃烧，如果加入可变压缩比，那么可以在涡轮无法提供正压时，发动机采用高压缩比工作，这样可以提升经济性和动力性。当涡轮提供正压，发动机需要爆发更多能量时，自动切换至低压缩比，那么整个输出曲线就得到了控制。

丰田把可变压缩比视作未来大幅提高燃油经济性的秘密武器。可变压缩比技术实现后，便可在低负荷区和高负荷区改变压缩比，大幅扩大能够以高热效率行驶的区域。友田认为，“可使发动机的潜能比现在进一步提高”。

不过，这种逆天的技术又为什么没有得到普及呢？其中最主要的原因是结构设计太过复杂，严重影响可靠性和成本。

三、最难产的技术

在可变压缩比技术方面，过去就曾有多家企业提出过相关解决方案，比较著名的有萨博，还有密谋全球第一的日产，将此技术称为VCR发动机。我们常常能在2000年左右技术潮中见到日产的身影。在其折戟901计划（即1990年代成为世界第一的技术领先者），门口树立起法国国旗之后，依然保持了一段时间技术活力。

努力研究可变压缩比的背后，其实是无尽的潜力，这并不比研究转子发动机的意义小。可变压缩比可以显著提升发动机热效率，改善燃油经济性，同时它可以适用于多元燃料驱动，大大提升对油品的宽容度，同时有助于降低排放，减少爆震，提升发动机稳定性。

最重要的是，它可以在保证动力的前提下，让发动机排量进一步减少，让结构变得更小、重量更轻，更利于汽车突破现如今的发动机体积限制。

只是，这项潜力无穷的技术，也面临着不低于转子发动机的难题。要控制压缩比就需要更复杂的结构，这在一定程度上反而会增加发动机体积，同时加工难度变大。除此之外，磨损、控制精度、密封性等问题都是非常棘手的。

这些问题阻碍了可变压缩比发动机前进的步伐，至今可变压缩比发动机并未在真正意义上量产。

小结：

在每一项潜力无穷的发动机技术背后，一定蕴藏着看似无法克服的难题。然而，困难越多、投入越多，回报就越大，这是亘古不变的真理。随着加工工艺、制造水平的不断提升，加上各国政府对燃油经济性的苛刻，可变压缩比将会再次成为各国车企的宠儿。