[汽車之家 發(fā)動機技術(shù)]  如果讓我舉一件今年國內(nèi)汽車發(fā)動機領(lǐng)域最重要的事件,，我會選4月12日的日產(chǎn)VC-TURBO可變壓縮比發(fā)動機在東風(fēng)日產(chǎn)鄭州工廠正式下線這件事,。日產(chǎn)這款VC-TURBO 2.0T可變壓縮比發(fā)動機是全球首款量產(chǎn)可變壓縮比發(fā)動機，是日產(chǎn)工程師經(jīng)過20年時間研發(fā)的技術(shù)結(jié)晶,，相比現(xiàn)款日產(chǎn)2.0T發(fā)動機能降低27%的油耗,。該發(fā)動機的國產(chǎn)化降低了其制造成本，使得中國消費者能夠以更實惠的價格享受到擁有全球領(lǐng)先技術(shù)的發(fā)動機產(chǎn)品,，也大大增強了日產(chǎn)車型動力系統(tǒng)的競爭力,。今天我們就通過現(xiàn)場拆解來了解下VC-TURBO可變壓縮比“黑科技”究竟是怎樣一回事。

● 與競品參數(shù)對比

　　已經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)的日產(chǎn)2.0T VC-TURBO可變壓縮比發(fā)動機代號為“KR20DDT”,，目前已經(jīng)搭載在今年6月份上市的東風(fēng)英菲尼迪2018款QX50之上,，此后也將搭載在本月18日上市的東風(fēng)日產(chǎn)全新天籟車型之上,。

　　搭載2.0T VC-TURBO發(fā)動機的英菲尼迪QX50和同級競品相比，在最大功率數(shù)據(jù)上有一定優(yōu)勢,，體現(xiàn)出可變壓縮比技術(shù)在動力輸出性能上的優(yōu)勢,。但從下表我們也可以看到，低扭輸出性能較強的奧迪2.0T發(fā)動機（1600rpm時就能輸出370N·m最大扭矩）,，雖然最大馬力和峰值扭矩參數(shù)并不突出,，但能夠為車輛提供更好的加速特性，在0-100km/h加速測試中獲得更好的成績,，而且奧迪Q5L上面這臺發(fā)動機的油耗表現(xiàn)也是可圈可點的,。

　　據(jù)官方介紹，實際上KR20DDT發(fā)動機經(jīng)過調(diào)校也能夠在1500rpm輸出最大扭矩,，但受制于QX50上搭載的那臺型號較舊的CVT變速箱,，最大扭矩輸出轉(zhuǎn)速被調(diào)高了。等到新車型換用新的變速箱后,，KR20DDT發(fā)動機被“封印”的低扭才會被完全釋放,。

● 可變壓縮比是怎樣實現(xiàn)的？

　　從本文標(biāo)題你們或許已經(jīng)看出一點端倪,，可變壓縮比技術(shù)實際上已經(jīng)有二十多年歷史了,。薩博（Saab）在上世紀(jì)80年代末開始研究可變壓縮比發(fā)動機，通過可移動的氣缸蓋和缸筒來實現(xiàn)壓縮比的改變,，并在1990年申請了相關(guān)技術(shù)專利,，之后推出了SVC可變壓縮比發(fā)動機。自此各整車廠商便開始可變壓縮比發(fā)動機的研究,。

　　為了規(guī)避專利訴訟,，各廠家實現(xiàn)可變壓縮比的方式不盡相同，驗證設(shè)計概念的發(fā)動機數(shù)目不少,，但基本上都未實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn),，原因集中在可靠性、耐久性,、小型化,、運轉(zhuǎn)效率等問題上面。

　　據(jù)官方稱,，日產(chǎn)這款2.0T VC-TURBO發(fā)動機的研發(fā)資金高達(dá)200億美元,，究竟這款日產(chǎn)斥巨資開發(fā)出來的發(fā)動機是通過什么方式來實現(xiàn)壓縮比改變的呢？下面我們一起來了解一下,。

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『日產(chǎn)2.0T VC-TURBO發(fā)動機可變壓縮比機構(gòu)實拍視頻』

　　細(xì)心的朋友可能會注意到,，VC-TURBO發(fā)動機和傳統(tǒng)發(fā)動機相比,，少了曲軸底部的平衡軸，沒有了平衡軸是不是意味著發(fā)動機的抖動就會變大呢？事實并非如此,。VC-TURBO發(fā)動機的多連桿結(jié)構(gòu)能夠使發(fā)動機活塞運動更接近正弦曲線,，有利于四個氣缸工作時產(chǎn)生的帶有相位差的振動相互抵消,，從而提升發(fā)動機工作時的平順性,。

　　與傳統(tǒng)的活塞式發(fā)動機相比，2.0T VC-TURBO發(fā)動機的活塞/曲軸/連桿機構(gòu)增加了多個摩擦副,。這理論上會增加發(fā)動機的運轉(zhuǎn)摩擦,，降低發(fā)動機運轉(zhuǎn)時的效率,。但也是由于多連桿機構(gòu)的設(shè)計,，2.0T VC-TURBO發(fā)動機上與活塞相連的那根連桿在發(fā)動機運轉(zhuǎn)時的擺動幅度變小了,，這使得活塞處于上止點時，連桿最大程度地保持垂直狀態(tài),，這樣在做功行程初期,，點燃混合氣產(chǎn)生的沖擊力不會使活塞產(chǎn)生較大的向氣缸壁擠壓的分力，降低活塞與氣缸之間的摩擦達(dá)44%,，對沖了摩擦副增加造成的負(fù)面影響,。

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『VC-TURBO發(fā)動機與傳統(tǒng)發(fā)動機工作情況對比視頻』

　　控制電機（帶位置傳感器的無刷電機）經(jīng)過減速器減速增扭后,，通過A連桿來轉(zhuǎn)動偏心軸，偏心軸的轉(zhuǎn)動會改變多連桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),，從而同時改變四個氣缸活塞上止點和下止點的位置,，使得發(fā)動機的壓縮比能夠在8:1至14:1之間變化。據(jù)官方資料介紹,，發(fā)動機壓縮比從14:1降低至8:1的過程中,，活塞上止點下移了6mm，活塞行程由88.9mm增加值至90.1mm,，排量由1970cc增加至1997cc,。而發(fā)動機壓縮比從14:1降低至8:1的用時大約為1.2秒。

● 可變壓縮比控制策略是怎樣的,？

　　從2.0T VC-TURBO發(fā)動機的MAP圖我們可以看到,，該發(fā)動機中低轉(zhuǎn)速,、中低負(fù)荷工況采用的是14:1的高壓縮比，以提升發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性,；高負(fù)荷,、高轉(zhuǎn)速工況采用的是8:1的低壓縮比，一方面是為了輸出更強的動力,，另一方面能夠避免爆震的發(fā)生從而提升發(fā)動機運轉(zhuǎn)的平順性,。而上述兩種工況區(qū)之間的過渡區(qū)則會根據(jù)實際工況在14:1-8:1之間選擇合適的壓縮比。

　　從官方給出的資料來看,，這套可變壓縮比系統(tǒng)是能夠連續(xù)動態(tài)地調(diào)節(jié)發(fā)動機的壓縮比的,。對于不同標(biāo)號或不同品質(zhì)的汽油，ECU會根據(jù)來自爆震傳感器的數(shù)據(jù)在全工況范圍內(nèi)動態(tài)微調(diào)壓縮比數(shù)值,，以保證發(fā)動機平穩(wěn)運轉(zhuǎn),，加強發(fā)動機對油品的適應(yīng)性。雖然日產(chǎn)官方推薦該發(fā)動機使用95號汽油,，但使用92號汽油也是沒有問題的,，只是動力性能和燃油經(jīng)濟性會有所減弱而已，并不會損壞發(fā)動機,。除了油品的影響,，ECU還會考慮環(huán)境溫度、冷卻液溫度,、海拔（空氣密度）等參數(shù)來設(shè)定發(fā)動機的最優(yōu)壓縮比,。

● 采用主流硬件技術(shù)配置

　　2.0T VC-TURBO發(fā)動機除了可變壓縮比這個技術(shù)亮點外，其上還搭載了眾多主流的發(fā)動機技術(shù)配置,，其中包括混合噴射（歧管噴射+缸內(nèi)直噴）,、雙循環(huán)（阿特金森循環(huán)+奧托循環(huán)）、進(jìn)/排氣可變氣門正時,、集成式排氣歧管,、變排量油泵、電控渦輪排氣旁通閥,、電控冷卻液循環(huán)系統(tǒng)等,。

　　阿特金森循環(huán)也被稱作米勒循環(huán)（因為馬自達(dá)把“米勒循環(huán)”注冊為專利,，所以其他廠商只好用“阿特金森循環(huán)”來稱呼這種發(fā)動機工作模式避免專利糾紛）,，是一種壓縮行程比做功行程短的發(fā)動機工作模式,，它能夠更有效地利用混合氣燃燒產(chǎn)生的能量,，所以相比傳統(tǒng)的奧拓循環(huán)工作模式有更好的節(jié)油效果。關(guān)于阿特金森循環(huán)的知識在這里就不展開了,，感興趣的朋友可以參看《高壓縮比的秘密 拆創(chuàng)馳藍(lán)天2.0L發(fā)動機》的相關(guān)介紹,。日產(chǎn)2.0T VC-TURBO發(fā)動機和大部分主流同級發(fā)動機產(chǎn)品一樣,，都能夠根據(jù)工況在阿特金森循環(huán)和奧托循環(huán)之間切換,，以更好地平衡發(fā)動機的動力性能和燃油經(jīng)濟性,。

　　日產(chǎn)這款2.0T VC-TURBO發(fā)動機,，除了具備獨創(chuàng)性的可變壓縮比功能外，還大量應(yīng)用目前發(fā)動機行業(yè)的主流技術(shù)配置,，以保證其在同級產(chǎn)品中具有足夠強的競爭力。

● 下一階段的目標(biāo)——45%熱效率

　　據(jù)日產(chǎn)的工程師透露,，2.0T VC-TURBO發(fā)動機的下一階段目標(biāo)是實現(xiàn)45%的熱效率,。目前2.0T VC-TURBO發(fā)動機的熱效率約為38%左右。而達(dá)成45%熱效率的途徑官方?jīng)]有透露太多,，只是說2.0T VC-TURBO發(fā)動機的活塞行程還有進(jìn)一步加大的空間,。而增大活塞行程是提升發(fā)動機物理壓縮比的方法之一。從行業(yè)趨勢來看,，下一代2.0T VC-TURBO發(fā)動機采用更高壓縮比的HCCI均質(zhì)壓燃技術(shù)（不通過火花塞點燃混合氣,，而是利用超高壓縮比讓混合氣自發(fā)燃燒）幾率很大。而作為汽油壓燃技術(shù)的配套,，噴射壓力在350bar以上的燃油噴嘴,、大控制角度的電驅(qū)氣門正時系統(tǒng)、水冷式廢氣再循環(huán)系統(tǒng),、電動渦輪增壓器等目前業(yè)界前沿的硬件配置很可能會出現(xiàn)在下一代日產(chǎn)VC-TURBO發(fā)動機之上,。

　　“均質(zhì)燃燒”中的“均質(zhì)”，指的是混合氣的狀態(tài),，遍布?xì)飧變?nèi)的混合氣的汽油濃度是均勻的,。通過活塞對氣缸內(nèi)的均質(zhì)汽油混合氣施加壓力導(dǎo)致混合氣升溫，當(dāng)溫度上升至一定程度,，氣缸各處的混合氣會同時燃燒,。均質(zhì)壓燃技術(shù)提升了汽油發(fā)動機在中低負(fù)載工況下的稀燃極限，提升了發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性,。（更多關(guān)于HCCI均質(zhì)壓燃技術(shù)的介紹,，可參看《汽油機也壓燃？ 聊全新創(chuàng)馳藍(lán)天發(fā)動機》）

● 全文總結(jié)：

　　作為發(fā)動機領(lǐng)域的“少數(shù)派”,，日產(chǎn)2.0T VC-TURBO可變壓縮比發(fā)動機在技術(shù)上有其獨一無二的創(chuàng)新之處,，能更好地平衡發(fā)動機動力性能和燃油經(jīng)濟性能是這款發(fā)動機的優(yōu)勢之一。20年的技術(shù)積淀,，使得這款發(fā)動機在設(shè)計,、性能、加工工藝,、耐久性等方面都已經(jīng)優(yōu)化至一個較高的水平,。然而，面對一款創(chuàng)新性的發(fā)動機產(chǎn)品,，消費者們大多會持觀望態(tài)度,，復(fù)雜的可變壓縮比控制機構(gòu)可靠性是否真的經(jīng)得起中國市場驗證呢？這個問題在東風(fēng)日產(chǎn)的走量車型——全新天籟上市一段時間之后便能見分曉,。（圖/文/攝 汽車之家 常慶林）