日产惊了！聊长城可变压缩比发动机技术

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经过20年的研发和四代迭代设计优化，日产2.0T VC-Turbo可变压缩比发动机终于在2021年投入量产，成为全球首款量产可变压缩比发动机。日产希望凭借这种独特的发动机技术在市场上立于不败之地。近日，国家专利局正式公布长城汽车可变压缩比发动机技术系列专利。日产此时极其惊讶！中国品牌的技术实力发展到这样的程度了吗？你能在几年内破译可变压缩比发动机的含义吗？没有证据，我们来看看长城专利藏着什么样的黑技术！

30秒了解本文的亮点:

1.长城和日产的可变压缩比机构有什么区别？

2.长城双偏心轴可变压缩比机构的四种工作模式

3.长城双偏心轴可变压缩比机构的优点

●长城与日产可变压缩比机构的异同

我们可以在国家知识产权局官网找到长城申请的可变压缩比发动机技术专利。这些专利包含了多种可变压缩比发动机的机构设计、控制方法以及相关部件的结构设计。

在长城申请的一系列专利中，连杆和曲轴之间还设计了一个“中间杠杆”。杠杆一侧连接连杆下端，另一侧连接可变压缩比控制机构，与日产的设计基本一致。

至于控制机构，或许是为了避免专利侵权，长城采用了各种不同于日产的方案，比如用电机直接驱动偏心轴旋转，从而拉动杠杆控制连杆，用皮带带动偏心轴旋转，用齿轮传动。这些方案都是基于日产的方案，通过简单更换控制机构得到的。至于创新程度，他们一点也不突出。

●独特的可变压缩比机构引起了我的注意。

看了长城的几个专利，有一个创新设计的专利引起了我的注意。虽然这个专利和日产的设计还是有一定的相似性，但是仔细看完这个专利，我发现长城的这个专利真的不简单，值得大家仔细阅读。

零件9和7是该控制机构的两个偏心轴。偏心轴9上有一个齿轮，与曲轴上的齿轮啮合，这样曲轴转动时，偏心轴9也会随之转动，转速是曲轴转速的1/2。偏心轴7由电机驱动，可以在一定角度范围内旋转。

由上可知，你应该知道日产VC-Turbo 2.0T发动机可变压缩比控制机构的工作原理。长城双偏心轴可变压缩比机构的偏心轴7与日产VC-Turbo 2.0T发动机可变压缩比控制机构的偏心轴功能相同，可以改变活塞的上下死点，从而改变压缩比。

偏心轴9是长城这个专利的核心。偏心轴9是随着曲轴的旋转而旋转的偏心轴。它每旋转一次，活塞上死点和下死点的位置就会改变。具体来说，偏心轴每转一圈，活塞的位置就会从高到中到低到中到高循环变化。在该机构中，活塞的高、中、低位置恰好对应发动机工作循环中不同的上、下止点，如排气上止点、进气下止点、压缩上止点和膨胀下止点。

●长城双偏心轴可变压缩比机构的四种工作模式

当偏心轴9和曲轴之间的相位在90-150度范围内时，进气下止点与膨胀下止点相同，排气上止点低于压缩上止点。进气冲程和排气冲程小于膨胀冲程和压缩冲程，膨胀比等于压缩比。这种工作模式简称为“模式1”。

当偏心轴9和曲轴之间的相位在180-250°范围内时，进气下止点高于膨胀下止点，排气上止点与压缩上止点相同。进气冲程和压缩冲程小于膨胀冲程和排气冲程，膨胀比大于压缩比。这种工作模式简称为“模式2”。

当偏心轴9与曲轴之间的相位在270°-330°范围内时，进气下止点与膨胀下止点相同，排气上止点高于压缩上止点。进气冲程和排气冲程大于膨胀冲程和压缩冲程，膨胀比等于压缩比。这种工作模式简称为“模式3”。

当偏心轴9和曲轴之间的相位在0-60°范围内时，进气下止点低于膨胀下止点，排气上止点与压缩上止点相同。进气冲程和压缩冲程大于膨胀冲程和排气冲程，压缩比大于膨胀比。这种工作模式简称为“模式4”。

值得一提的是，偏心轴7的转动可以使活塞的上下死点同步上升或下降，这可以使发动机的压缩比和膨胀比同步上升或下降，但进气冲程、排气冲程、膨胀冲程和压缩冲程基本不变。相当于偏心轴9被用于调节发动机工作模式，偏心轴7以特定模式精细地调节膨胀比和压缩比，以满足更多的发动机工作条件。此外，上述两种模式之间还有过渡状态，可以适应更多的发动机工况。

◆HCCI均匀充气压缩点火模式

在上述四种特征模式中，模式1对应HCCI均质充量压燃模式，通过采用超高压缩比和空燃油比，可以提高热效率，降低油耗。

HCCI模式的优势在于可以利用高压缩比和高空燃油比高压缩比有利于提高热效率， 而它也是压燃混合气的关键，而高空燃烧比则是简单地降低混合气中的汽油含量，从而达到节油效果。

长城双偏心轴可变压缩比机构可以动态微调压缩比，进一步提高压缩比以提高低负荷工况下的压燃效率，适当降低高负荷工况下的压缩比和爆震倾向，有助于在一定程度上扩大HCCI工作模式的工作范围，从而有助于提高发动机的整体运行效率。

◆阿特金森循环模式

模式2为阿特金森循环模式，其中膨胀比大于压缩比，偏心轴7的转动调节可以使发动机随着负荷的增加同步降低膨胀比和压缩比，从而抑制爆震现象；或者随着发动机负荷的降低，同步提高膨胀比和压缩比，提高发动机的热效率。

长城可变压缩比机构的亮点在于，它可以在所有工况下保持阿特金森循环模式正常运行，并通过微调物理压缩比来优化不同工况下的性能。目前主流的阿特金森循环发动机可以通过延迟关闭进气门来改变实际压缩比，但由于活塞上止点位置固定，燃烧室容积固定，降低压缩比意味着减少进气量，这会降低发动机的动力输出性能。相比之下，长城可变压缩比机构可以在不改变进气量的情况下直接调节压缩比，在动力输出性能上会更有优势。

◆改善冷启动性能和排放的模式

发动机启动时将采用模式4，此时膨胀比小于压缩比。在偏心轴7的调节下，随着发动机温度的升高，发动机的膨胀比和压缩比会相应降低，从而提高发动机的起动和排放性能。

该专利没有详细分析模式3的工作模式，膨胀比等于压缩比，压缩比相对较低。我猜这种模式是用来匹配高涡轮增压值，以实现增强的动力输出。一个更准确的应用场景只有在制造商解密该技术时才会显现出来。

●长城双偏心轴可变压缩比机构优点:

仔细看完专利，对长城的新型可变压缩比发动机技术有了更深的了解。与日产VC-Turbo 2.0T发动机的可变压缩比技术相比，上面详细介绍的双偏心轴可变压缩比技术的优势在于，不仅可以动态调节发动机的压缩比，还可以实现不同的工作模式，从而在动力、燃油经济性、排放等方面达到更好的平衡。

●要实现大规模生产，耐用性和控制策略是两个障碍:

长城的双偏心轴可变压缩比机构虽然功能强大，但不可否认的是，为了实现更多的功能，该机构也引入了更多的部件，如位于曲轴处的齿轮传动机构、随曲轴转动的偏心轴、额外的连杆机构、调节偏心轴相位的电机等。对于高速发动机来说，更多的部件意味着更高的耐久性测试。我认为双偏心轴长城变压缩比发动机能否量产的最大考验是机构的耐用性。另外，更复杂的功能需要更高效的控制策略来支撑，否则量产后很可能成为结构非常先进、性能平平的产品。

●全文总结:

长城汽车近两年申请的多项可变压缩比发动机机构专利与日产可变压缩比发动机机构相似，只有可变压缩比控制机构做出了自己的创新。然而，长城的双偏心轴可变压缩比机构颇具创新性。与日产的设计相比，它有更多的发动机工作模式，有望实现更好的综合性能。但是双偏心轴可变压缩比的长城发动机要真正走向量产还有很长的路要走。首先要保证耐久性，实现最优控制策略。日产的可变压缩比发动机从设计到量产用了20年。不知道长城以中国的速度推进这个项目需要多少年？让我们拭目以待吧！