正文
“传统已死。”
“终将被替代。”
“新能源万岁。”
然而这都不会是我们即将拥抱的世界。一直以来，在我心里所谓的“传统”还不到行将就木的程度，所谓的“新能源”也尚未能说勃勃生机，这大概是让人失望的------也包括我自己，我们都有着钢铁科幻的心，热血沸腾的梦，以及向往星辰大海的灵魂。
并没有任何一蹴而就的技术，传统与新世界，也没有什么隔阂，还能继续存在的，都有其背后的原因，而我们都在循序渐进。
这篇想要说的，就是所谓的“传统”即将迈向新世界的第一步，可能也会是当前意义上发动机技术的最后形态之一，在这面壁垒的后方，几乎就是崭新的世界了。
最开始，还是来谈谈压缩比的问题吧。
汽油与空气的混合物进入到气缸时，是受到活塞的挤压，点燃后方才彻底爆发出潜在的能量。这个过程活塞能够达到的最上、最下的两个极限位置，就是气体极限压缩状态与极限膨胀状态，活塞分别处于这两个位置时，气缸内的容积之比，就是压缩比。
气体极限压缩状态时体积越小，依据理想气体状态方程，其温度越高，点燃的瞬间，也能够达到更高的压力。
气体极限膨胀状态时体积越大，则意味着更多的内能被用于推动曲柄连杆，更多的能量得到利用。
所以理论上压缩比越高，发动机会有更好的性能，但“理论上”的另一层意思就是“我们欲求不满”。无谓的提高压缩比，会有很多负面问题，主要的限制则是爆震。
气缸内各个位置并不是在某个瞬间一起燃烧的，火焰是从混合气里的某个点形成seed，再向外扩散的，随着火焰前锋推移，最终蔓延到整个气缸。如果气缸壁面局部过热，或者未燃区域感受到已燃区域的热情，温度攀升过快，火焰前锋未达到时，局部混合气就已自燃，则新的火焰seed一样会造成气压波动，进而对主扩散火焰造成影响。这种现象就是爆震，发生爆震时，可以明显听到金属敲缸的声音，以及不寻常的抖动，至于92#，95#，97#种种汽油标号，也都是为了这个问题而存在的。
什么时候最容易发生爆震呢？
本质上这是一个已燃区域扩散速度，与未燃区域自燃速度孰高孰低的问题。如果主火焰的前锋扩散极快，及时将所有未燃区潜在的自燃趋势扼杀，爆震也就不复存在。到了这里，答案也就非常明显了：相同负荷时，发动机的转速越高，每个循环的燃烧时间越短，火焰传播速度越快，爆震倾向是下降的；相同转速时，发动机的负荷越低，节气门开度越小，气缸内的残余废气系数越大，传热损失增加，缸内能够达到的最高压力、最高温度都会下降，爆震倾向，也是下降的。
也就是说，低负荷、高转速时，出现爆震的可能性相对较小。
这就意味着，低负荷，高转速时，可以使用更大的压缩比，来获取更好的性能。
遗憾的是，压缩比这个值，轻易不可变。
由于气缸可以看做圆柱体（实际上燃烧室的空间形状复杂，计算麻烦，以下说明只做简化处理，并非正确的定义），活塞处于两个极限位置时的容积，就只需要知道活塞顶面到燃烧室顶面的高度，以及气缸直径即可。活塞在最上方时的高度
，可近似看为是余隙高度
，这是留给气体最后的空间；活塞在最下方时的高度
，则等于活塞在缸内单向可以移动的距离冲程
， 与余隙高度之和。
气缸直径
、余隙高度
、冲程
（取决于曲轴曲柄半径），这三个参数，由于构成了发动机的基础结构（气缸直径与冲程甚至决定了发动机的整体尺寸），一般都只能在设计之初选为定值，这也意味着对于一般的发动机来说，只有唯一的压缩比。
但是二般的工程师并不这么想。
缸体实际上是浇铸的一块金属，缸体诞生时，气缸直径就成为了无法改变的值。要改变压缩比，就只能从余隙高度和冲程长度入手。很多主机厂在平台化设计时，也都会共用同一个缸体，通过设计不同的燃烧室、活塞连杆、曲轴，来形成不同排量、不同定位的发动机。
那么对于冲程长度以及余隙高度两个值，应该怎么选择呢？
下图的所有值在设计中都没有具体的参考意义，只是为了表达趋势而已。
假如余隙高度是固定的，冲程长度从60mm提升到87mm时，压缩比仅仅从8提升到了12；而假设冲程是固定的，余隙高度从8.5mm下降到3mm的过程，压缩比从10提升到了26！
事实上冲程的变化通常也会引起余隙高度的变化，这两个值的关联性比较强。但答案是显而易见的，想要从混合气压榨出最后一些能量，应当向气体的最后一点空间索取。当我们在尝试改变连杆、曲轴等等零部件的结构时，是为了间接改变活塞在上止点时，其表面到燃烧室顶面的距离。那么，要实现可变压缩比的方式，就浮出水面了：
1.可变的余隙高度；
2.可变的余隙高度及冲程。
下面就简单谈谈常见的几种方案。
第一种是可变燃烧室。
比较具有代表性的是SAAB的"Moving head"。SAAB通过一个摇臂实现了缸盖的运动过程，当摇臂将缸盖撬起，整机的轴线出现倾角，燃烧室的空间将得到扩大，压缩比就得到了调整。类似的还有丰田、福特、卡特彼勒的方案，通过缸体、缸盖的相对运动，或者通过一个小阀门来调节燃烧室的容积。这种方式的问题在于，缸盖、缸体的相对运动牵一发而动全身，对整机的影响较大，具体执行过程较为复杂，缸盖运动时可能会影响气门、气道的充气过程，发动机的爆发压力对摇臂的调整干扰也比较大。
第二种是可变活塞。
比如福特通过改变活塞压缩高的方式来实现VCR，类似的还有戴姆勒奔驰 。这种方案的优势在于，对缸体没有太特殊的需求， 假如再疯狂一点直接应用于已量产的机型也不用太大的改动，但是气缸内部时刻都在爆炸，这个结构的可靠性比较成问题。
第三种是偏心轮。
这是一种比较有意思的结构，四大之一的FEV和保时捷采用了这种方案。偏心轮是装在连杆小头上的，连杆内部则有两个小型的活塞，通过液压进行控制，当连杆内部的活塞运动至不同的位置时，偏心轮便旋转至不同的位置，其与连杆小头的圆心形成不一样的偏心量，比如3mm，则活塞运动到上止点时的位置也偏移3mm。目前而言，这应该是“看起来”最简单的VCR方式，但也存在不少问题，比如四个气缸压缩比同步调节可能存在误差，导致四缸压缩比不一致，比如这复杂的连杆究竟有哪家供应商能做…
这种方案还有升级版，比如法国的GoEngine。偏心轮安装于连杆大头，处于连杆大头与曲轴轴颈中间。 偏心轮旋转至不同位置，即偏心角度不一样时，就可以叠加给冲程不一样的偏心量，造成上止点时活塞往上多顶3mm，还是往下多沉3mm的效果。有趣的是，偏心轮本身还可以相对轴颈进行自转运动，自行实现四个冲程压缩比不相等的效果，噢其实解释起来比较麻烦，我就偷下懒不展开了，大家有兴趣后续可以扩展介绍。这种结构需要一套齿轮以及驱动电机做支持，其实也比较复杂，不过控制上的响应、精准都能够得到比较好的效果，也实现了无级调速，最主要的是天生自带阿特金森、米勒光环，光凭这一点足以使其成为最优解。
第四种是可变连杆。
采用这种方式的有MCE、标致以及尼桑，但细节上又有所区别。
MCE使用的是一个分级的控制架。控制顶杆与活塞连杆分别处于控制架的两侧，通过控制顶杆的相对位置来调节活塞连杆的相对位置。
而至于尼桑（还不快给我塞稿费？），大家都已经知道了，也是通过控制臂来调节连杆在气缸中的相对位置。
当然，其他形式的VCR也还有很多，比如福特的伸缩连杆（福特的VCR方案多得可怕，想象力也丰富得可怕），也有曲轴轴心偏移等等，大体上都可以按以上几种分类，就不一一讨论了。
尼桑的可变连杆结构也比较复杂，事实上要达到VCR的目的，就需要改变活塞连杆曲轴缸体缸盖这几个基本组件当中的一个或者多个，并没有什么所谓“比较简单的方案”。但不论如何，可变连杆已经战胜了千千万万的蝌蚪，游入了那唯一的归宿，孕育出了第一个量产的VCR方案。
但是，当我们很认真的去搜索关于VCR信息的时候，就会发现，被报道过的VCR方案寥寥无几，更多的只存在于专利当中，样机都不曾有过。尼桑做的当然也只是个开始，压缩比的潜力还很多，FEV甚至只能在两个压缩比之间做选择，这些事实都在传达同一个信息：
“轻易做不到”。
那么，VCR真的很难吗？
问题当然是一系列的。
为了得到足够好的节油效果，我们需求压缩比的改变范围有足够的区间，而足够的区间意味着对足够多的改动；
改变压缩比是为了提高燃烧效率，压缩比变化的过程，就比较忌讳燃烧室发生大的改动；
发动机性能对压缩比的变化非常敏感，如果要对压缩比进行闭环控制，压缩比的变化应当有一个可以衡量的值，而且需要足够精确；
可变压缩比是为了节省功耗，改变压缩比的过程当中消耗的功率也不宜过大；
发动机处于3000r/min时，每个气缸每个工作循环仅有40ms，压缩比的调整、响应速度应当达到这个数量级；
关键的问题是可靠性和耐久性，更不需要提成本的增加是否能够满足用户节省下来的汽油。
开发VCR过程中遇到的这些技术问题，都将从一个点，展开成一个庞大的面。比如摩擦，控制，标定，燃烧，排放，NVH，整机的集成等等等等。
这几十年来，也就只有尼桑这只蝌蚪长成了小青蛙（大雾），你们说呢。
既然这么难，VCR还值得我们去关注么？
答案是肯定的。
我明白大家对发动机的印象，多还停留在机械的状态里，就举一个例子来描述一下“技术”的范畴不止于此，并介绍一下VCR带来的益处是什么量级吧。
