汽車的復(fù)雜性是個(gè)有趣的話題。

人們很容易認(rèn)為復(fù)雜的就是有害的，就是麻煩的，但正是復(fù)雜性造就了如今性能卓越的汽車。關(guān)鍵不在于回避復(fù)雜性，而在于如何將其合理運(yùn)用。

日產(chǎn)的可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)既精妙又復(fù)雜，這套系統(tǒng)首次亮相時(shí)，人們都覺(jué)得日產(chǎn)完成了一項(xiàng)非凡的創(chuàng)舉。坦白說(shuō)，當(dāng)時(shí)確實(shí)如此。但如今，這款發(fā)動(dòng)機(jī)越來(lái)越難擔(dān)起“內(nèi)燃機(jī)救星”的期望 —— 而它最初曾被寄予這樣的厚望。

Author / 酷樂(lè)汽車

世界上第一臺(tái)可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)誕生于1919年，由哈里·里卡多爵士研制，目的是測(cè)定特定燃料的爆震臨界點(diǎn)。

里卡多打造了一臺(tái)排量為2.0升的大型單缸發(fā)動(dòng)機(jī)，其獨(dú)特之處在于配備了一套可相對(duì)于曲軸升降氣缸蓋的機(jī)構(gòu)。該項(xiàng)目由殼牌公司資助，為我們?nèi)缃窈饬科托镣橹档姆椒ǖ於嘶A(chǔ)。

顯然，里卡多的可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)僅適用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，不具備實(shí)際裝車條件。

但在該發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)完成后的數(shù)年里，眾多工程師都在嘗試將可變壓縮比技術(shù)推向?qū)嵱没Ｈ债a(chǎn)在這一技術(shù)上投入了20年時(shí)間研發(fā)自有版本，最終于2016年首次展示，并在2019款英菲尼迪QX50上實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)裝車。

可變壓縮比技術(shù)的潛在優(yōu)勢(shì)極為顯著。

發(fā)動(dòng)機(jī)在高壓縮比狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，燃油效率會(huì)更高，但壓縮比越高，爆震的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)隨之增加。所謂爆震，是指空氣燃油混合物在被過(guò)度壓縮后，在火花塞點(diǎn)火前就自行爆炸的現(xiàn)象。

對(duì)于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)而言，這種風(fēng)險(xiǎn)尤為突出。

美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)（SAE）1964年發(fā)表的一篇題為《可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)》的論文，詳細(xì)介紹了實(shí)現(xiàn)可變壓縮比的多種技術(shù)路徑。其中一種方案是采用“活塞套活塞”的結(jié)構(gòu)：內(nèi)層活塞與連桿固定連接，外層活塞則可在特定范圍內(nèi)自由移動(dòng)。

另一種方案是使用可變排量的輔助燃燒室，不過(guò)對(duì)我們而言最具參考價(jià)值的，是通過(guò)一套機(jī)構(gòu)來(lái)改變活塞相對(duì)于氣缸蓋的位置。

日產(chǎn)采用的正是最后這種方案。

日產(chǎn)工程師在2003年發(fā)表的一篇SAE論文中，將其稱為“多連桿”機(jī)構(gòu)。從結(jié)構(gòu)底部開(kāi)始，首先是日產(chǎn)所謂的“控制軸”，該軸上裝有一根與電動(dòng)機(jī)相連的臂桿。電動(dòng)機(jī)可驅(qū)動(dòng)控制軸在兩個(gè)位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)，分別對(duì)應(yīng)低壓縮比和高壓縮比狀態(tài)。

每個(gè)氣缸都配有一根類似連桿的部件，其底部與控制軸螺栓連接，這就是日產(chǎn)所說(shuō)的“控制連桿”。

控制連桿的頂部通過(guò)銷軸與一個(gè)形似平行四邊形下半部分的部件相連，日產(chǎn)將該部件稱為“下連桿”。下連桿與一個(gè)鏡像部件共同圍繞曲軸螺栓連接，構(gòu)成完整的平行四邊形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可圍繞曲軸旋轉(zhuǎn)。

平行四邊形結(jié)構(gòu)的上半部分，以及與活塞相連的銷軸連桿，共同構(gòu)成了日產(chǎn)所說(shuō)的“上連桿”。當(dāng)控制軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，平行四邊形結(jié)構(gòu)會(huì)隨之旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而改變活塞相對(duì)于氣缸蓋的位置，其在高、低壓縮比模式切換時(shí)，活塞行程也會(huì)發(fā)生輕微變化。

日產(chǎn)將發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比控制在8.0:1至14.0:1之間。

8.0:1的壓縮比相對(duì)較低，盡管對(duì)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)而言屬于常規(guī)水平，而14.0:1的壓縮比則極高，即便是對(duì)自吸發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)也不常見(jiàn)。當(dāng)駕駛員需要最大動(dòng)力輸出時(shí)，多連桿機(jī)構(gòu)會(huì)切換狀態(tài)，使發(fā)動(dòng)機(jī)以最低壓縮比運(yùn)行。而在低負(fù)荷工況下，由于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣和燃油量減少，爆震風(fēng)險(xiǎn)降低，機(jī)構(gòu)會(huì)再次切換至高壓縮比模式。

這套VC-Turbo可變壓縮比渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)目前有兩個(gè)版本：一個(gè)是1.5升三缸機(jī)型，搭載于奇駿和逍客上，另一個(gè)是2.0升四缸機(jī)型，裝配在多款英菲尼迪車型、此前的天籟轎車（今年起已停產(chǎn)該配置）以及新款樓蘭上。

盡管VC-Turbo發(fā)動(dòng)機(jī)最初獲得了大量正面關(guān)注，其技術(shù)成就也確實(shí)值得肯定，但情況很快急轉(zhuǎn)直下。

《Car and Driver》雜志2018年11月的一篇報(bào)道指出，新款英菲尼迪QX50的綜合油耗相比其搭載V6發(fā)動(dòng)機(jī)的前代車型降低了6.5英里/加侖，其中可變壓縮比系統(tǒng)的貢獻(xiàn)約為2.6英里/加侖。

然而，盡管技術(shù)復(fù)雜度大幅提升，QX50在《Car and Driver》的75英里/小時(shí)高速測(cè)試中，綜合油耗僅比奧迪Q5高1英里/加侖（分別為27英里/加侖和26英里/加侖），且遠(yuǎn)低于寶馬X3的31英里/加侖。

其對(duì)2022款奇駿的測(cè)試也顯示，其高速油耗表現(xiàn)相比搭載自然吸氣四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的前代車型令人失望，盡管換裝VC-Turbo發(fā)動(dòng)機(jī)后，車輛的加速性能有所提升。

天籟VC-Turbo車型在動(dòng)力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性方面的表現(xiàn)堪稱同級(jí)別頂尖，但銷量顯然不盡如人意，日產(chǎn)最終決定停產(chǎn)該配置車型。然而VC-Turbo發(fā)動(dòng)機(jī)面臨的問(wèn)題遠(yuǎn)不止于此。

2023年12月，美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局（NHTSA）針對(duì)2019-2021款天籟、QX50以及2021-2023款奇駿車型上VC-Turbo發(fā)動(dòng)機(jī)的故障報(bào)告展開(kāi)調(diào)查。在回應(yīng)NHTSA的問(wèn)詢時(shí)，日產(chǎn)表示故障原因在于軸承失效。

具體而言，四缸機(jī)型中出現(xiàn)了下連桿軸承和控制連桿軸承的雙重失效問(wèn)題，而三缸機(jī)型則存在曲軸軸承故障。

不過(guò)，故障發(fā)生率較低。

日產(chǎn)報(bào)告稱，四缸機(jī)型動(dòng)力中斷的發(fā)生率不超過(guò)總產(chǎn)量的0.39%，三缸機(jī)型則為0.15%。此外，日產(chǎn)表示，自該系列發(fā)動(dòng)機(jī)投產(chǎn)以來(lái)，公司已對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了改進(jìn)，故障發(fā)生率已有所下降，且目前尚未發(fā)現(xiàn)因這類故障導(dǎo)致的交通事故。

當(dāng)然，軸承失效并非這類發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)有的問(wèn)題。

但對(duì)日產(chǎn)而言，雪上加霜的是，除了VC-Turbo發(fā)動(dòng)機(jī)的性能表現(xiàn)未達(dá)預(yù)期，其故障根源恰恰指向了使其具備獨(dú)特性的核心部件組。如果故障原因是活塞環(huán)這類常規(guī)部件，情況或許還會(huì)好一些。

歸根結(jié)底，可變壓縮比系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，僅運(yùn)動(dòng)部件就數(shù)量繁多，這意味著更多的軸承，以及更多的潛在故障點(diǎn)。可變氣門(mén)正時(shí)與升程技術(shù)（VVT-i/VVL等）早已在內(nèi)燃機(jī)中普及，但從硬件角度來(lái)看，這類系統(tǒng)的復(fù)雜度并不算高。本質(zhì)上只是通過(guò)某種相位調(diào)節(jié)器（如液壓挺柱）來(lái)實(shí)現(xiàn)凸輪軸的前后偏移，或切換不同的凸輪輪廓而已。

而這一切都發(fā)生在日產(chǎn)正面臨生存危機(jī)的背景下。

根據(jù)外媒2024年12月4日的報(bào)道，日產(chǎn)首席執(zhí)行官內(nèi)田誠(chéng)將公司的困境歸咎于混動(dòng)車型的缺失，尤其是在北美市場(chǎng)。

不難想象，VC-Turbo發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)耗時(shí)數(shù)十年，投入的資金必然極為龐大。如果日產(chǎn)能將其中一部分資金用于混動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)一步研發(fā)，或許如今就能與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手一較高下，而非淪落到可能被其他企業(yè)兼并的境地。

此外，盡管可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)相比固定壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)在動(dòng)力和燃油經(jīng)濟(jì)性上均有提升，但其優(yōu)勢(shì)與混動(dòng)技術(shù)相比仍相形見(jiàn)絀。

我們以2021款奇駿AWD車型為例，該車型當(dāng)時(shí)同時(shí)提供2.5升四缸自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)和1.5升三缸VC-Turbo發(fā)動(dòng)機(jī)兩種選擇。從傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)換裝VC-Turbo發(fā)動(dòng)機(jī)后，車輛的動(dòng)力性能有所提升，其零百加速時(shí)間縮短了0.4秒，綜合油耗也從8.11升/百公里提升至7.13升/百公里。

這個(gè)提升幅度固然可觀，但我們不妨對(duì)比一下2021款豐田RAV4的混動(dòng)版與非混動(dòng)版。從基礎(chǔ)版升級(jí)到混動(dòng)版后，RAV4的零百加速時(shí)間縮短了0.7秒，綜合油耗更是從8.4升/百公里減至5.88升/百公里。

更重要的是，從硬件復(fù)雜度來(lái)看，豐田混動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際上更為簡(jiǎn)單，它僅采用一塊結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的電池、兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)、一臺(tái)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔的內(nèi)燃機(jī)，并且省去了傳統(tǒng)的變速箱，此外，該系統(tǒng)技術(shù)已相當(dāng)成熟可靠，這一點(diǎn)與VC-Turbo發(fā)動(dòng)機(jī)形成鮮明對(duì)比。

如今，日產(chǎn)的未來(lái)前景不明，正尋求擺脫當(dāng)前困境的出路，可變壓縮比技術(shù)能否繼續(xù)發(fā)展也成了未知數(shù)。當(dāng)下，行業(yè)的重心已大量轉(zhuǎn)向混動(dòng)和純電汽車。

對(duì)于日產(chǎn)而言，這無(wú)疑是一種喜憂參半的局面。

將可變壓縮比技術(shù)推向量產(chǎn)，本身就是一項(xiàng)了不起的工程成就。然而，至少在目前看來(lái)，它的優(yōu)勢(shì)似乎仍不足以抵消其劣勢(shì)。在當(dāng)下的行業(yè)環(huán)境中，考慮到日產(chǎn)的現(xiàn)狀，繼續(xù)沿著這條技術(shù)路線走下去，似乎已不再具備足夠的價(jià)值。