发动机压缩比是指活塞处于下止点时汽缸的容积与处于上止点时的容积之比，它反映发动机混合气被压缩的程度。目前一般汽油机的压缩比多在9-12，柴油机在17-22，当然目前先进汽油机压缩比已经取得较大突破，丰田Dynamic Force Engine混动发动机压缩比高达14:1，马自达的Skyactive-X SPCCI压燃发动机压缩比甚至已经提升到18:1。
压缩比定义
一般传统发动机是根据全负荷时的条件状态来决定最大的压缩比，因为汽油发动机在全负荷时最容易发生爆震现象。根据热力学第二定律，理论上压缩比越大越好，因此在部分负荷工况压缩比较小，发动机效率得不到充分发挥。为了解决这个矛盾，可变压缩比技术应运而生，这项技术兼顾了发动机的动力性和燃油经济性。
发动机性能/效率与压缩比关系
可变几何压缩比的实现方式
自20世纪70年代初以来，行业内就开始了可变压缩比技术的开发，但是一直没有量产应用，直到2018年，日产开始量产VC-turbo发动机，标志着可变压缩比技术正是进入规模量产阶段。
可变压缩比技术的基本思想是根据发动机负荷匹配相适应的压缩比，改变发动机几何压缩比，就必须改变燃烧室的容积。虽然时至今日，世界上已经有了成百上千份可变压缩比技术专利，都这些专利都是围绕燃烧室组成部件（气缸盖、气缸、活塞、曲柄连杆机构）来实现。
第一大类：不改变活塞行程，主要通过改变气缸盖或者气缸体实现
举例：
1、通过改变气缸盖位置实现燃烧室容积的改变，进而实现可变压缩比。
2000年瑞典萨博发布的SVC发动机，压缩比可在8-14之间变化。分成上下两个部分，上部汽缸盖以及缸体，下部是曲轴箱油底壳。当需要改变压缩比时，偏心凸轮转动，通过连杆控制上部缸体围绕曲轴箱上的支撑轴转动，产生最大4°的倾斜。
萨博可变压缩比专利
2、通过改变气缸体位置实现燃烧室容积的改变，进而实现可变压缩比。
丰田2005年申请专利，设计思路与萨博SVC发动机类似，汽缸体与曲轴箱之间通过两条偏向凸轮轴连接，当需要改变压缩比时，电机控制偏心轮转动，使汽缸体与曲轴箱产生出轴向的移动，从而改变压缩比。但内燃机的爆发力会极大影响偏心凸轮轴的控制，机构复杂，所以只停留在研究阶段。
丰田可变压缩比专利
以上两种专利方案都有着明显的缺陷，就是结构相当复杂，对零部件的可靠性提出了非常高的要求，而且气缸体和气缸盖可以活动，对于发动机的密封性都提出了挑战。
第二大类：改变活塞行程，主要通过活塞和曲柄连杆机构来实现
1、改变活塞，直接改变燃烧室容积
现代（Hyundai）就是是在汽缸盖上增加一个带可移动副活塞的可变腔，里面有活塞，活塞能够在腔内移动。当需要改变压缩比时，电机控制蜗杆带动偏心凸轮，凸轮转动改变副活塞位置，使汽缸容积发生改变，从而改变压缩比。
2、改变连杆长度，来改变上、下止点的位置，改变燃烧室容积
德国FEV的2级可变压缩比方案是在活塞销外加一个偏心环，其通过两个小型液压油缸控制。当需要改变压缩比时，活塞推动偏心环转动，使连杆长度变化，从而改变压缩比（从10:1到13:1）。由于油缸由连杆大头供油控制，所以连杆更粗一点。这类方案对于整机的修改相对较少，所有系统都集成在连杆上，因此成本不会太高，预计增加在120-170美元，但目前还处在研究阶段，根据FEV测算，采用此套方案，大概可以实现6%的节油效果。
FEV两级连杆方案
在部分工况和满载工况下，燃油消耗随压缩比的变化而变化
3、连杆支点位置可变，通过改变连杆运动结构而改变名义连杆长度尺寸，进而改变压缩比。
法国MCE-5公司在2005年发布的VCRi发动机，压缩比可在7：1-20:1之间变化。它是通过杠杆原理，使活塞反向移动，来改变活塞上止点位置，从而改变燃烧室容积，改变变压缩比。
MCE-5公司VCRi方案
日产2018年推出的2.0T VC-TURBO发动机，压缩比可在8-14之间连续调节。VC-T采用多连杆结构，在活塞与曲轴之间额外增加了一套曲柄装置，由四根连杆组成，通过控制偏心轴改变连杆长度，实现压缩比的无级变化。
日产VC-Turbo发动机方案
4、曲轴销、活塞销可变，通过改变销所在的位置来改变连杆长度尺寸，实现可变压缩比。
荷兰Gomecsys公司1998年发明的goengine发动机，提出在连杆大头里面加一个偏心环，通过控制偏心环的转动来改变活塞上止点的位置，从而改变压缩比。
荷兰Gomecsys公司 goengine方案
可变压缩比技术看似简单的概念设计，具体到工程实践上有着相当大的难度，真因为此，日产才需要20年磨一剑，可喜的是最终得以量产。由于增加了调节机构，尤其是改变活塞行程的方案直接联系到发动机的运动件，因此对调节机构的可靠性提出了非常大的挑战。并且调节结构的控制逻辑、精准性都不是一般的企业可以做到的，另外就是增加的零部件需要增加较多的成本，也是需要重点关注的因素。
更多行业热门资讯及干货，请关注“汽车动力总成”微信公众号
閱讀更多 汽車動力總成公眾號 的文章
