日系最強(qiáng)2.0T 日產(chǎn)可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)解析

　　【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】一臺概念新穎的發(fā)動(dòng)機(jī)從提出構(gòu)想、開發(fā)到最終量產(chǎn)經(jīng)過了漫長的20年時(shí)間，而它就是日產(chǎn)的VC-TURBO可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)。電氣化是未來的大趨勢，20年的時(shí)間在那時(shí)候看來仍然有著許多不確定性，可變壓縮比的概念在那時(shí)不只有日產(chǎn)一家提出，只是大多在實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)前就夭折了，牽扯到上游供應(yīng)鏈、使用壽命、制造難度其工程量實(shí)在太龐大，堅(jiān)持到現(xiàn)在并最終實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的也只有日產(chǎn)。當(dāng)我真正見到這臺發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，又不禁感嘆這臺發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)的巧妙，使得整臺發(fā)動(dòng)機(jī)的體型和同排量的傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)相差無幾。

　　VC-TURBO可變壓縮比渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在這之前我們都有所耳聞，去年就已經(jīng)搭載在英菲尼迪QX50當(dāng)中，如今終于在全新一代東風(fēng)日產(chǎn)天籟中也得到了應(yīng)用，也不枉這20年的努力。

　　相比大眾EA888 2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)，擁有更低的最大扭矩轉(zhuǎn)速和更寬泛的最大扭矩平臺，最大功率更是達(dá)到了驚人的185kW，可謂是碾壓式超越。

　　另外從工程人員的口中了解到，VC-TURBO技術(shù)具備搭載至其他排量發(fā)動(dòng)機(jī)的能力，不過并未透露未來的規(guī)劃。不過我還是相信，這項(xiàng)技術(shù)在未來會大范圍應(yīng)用在日產(chǎn)的各大動(dòng)力產(chǎn)品線當(dāng)中，因?yàn)榈靡嬗谄淇勺儔嚎s比結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)巧妙性，并不會帶來過高的生產(chǎn)成本，并且這項(xiàng)可變壓縮機(jī)構(gòu)還附贈了不錯(cuò)的NVH性能。至于如何巧妙，我們后面再細(xì)說。

　　壓縮比可以理解為混合氣的壓縮程度，混合氣被壓縮的越多，做功時(shí)膨脹的行程就越長，能做更多的功，相應(yīng)的效率也就會越高。所以由此我們可以知道，壓縮比越高，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性也就會越好。

　　提高壓縮比能夠提高動(dòng)力，同時(shí)還能降低油耗。但是缺點(diǎn)也是致命的，那就是在高負(fù)荷時(shí)容易產(chǎn)生爆震，同時(shí)也需要使用更高標(biāo)號的汽油。

　　傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)爆震產(chǎn)生時(shí)，通常會通過延遲點(diǎn)火，盡量使活塞靠近上止點(diǎn)時(shí)再點(diǎn)火，降低燃燒壓力，而此時(shí)也會犧牲掉部分動(dòng)力性能。而在采用無級可變壓縮比技術(shù)之后，系統(tǒng)還可以通過降低壓縮比的手段來抑制爆震，不必單一地依靠延遲點(diǎn)火提前角來抑制，有利于改善動(dòng)力性能。

加95號汽油更省油

　　有了可變壓縮比能力后，使得這臺發(fā)動(dòng)機(jī)能夠更好的適應(yīng)不同標(biāo)號的燃油，發(fā)揮高標(biāo)號燃油的優(yōu)勢，例如抗爆性弱一點(diǎn)的92號汽油會根據(jù)需要降低壓縮比，而使用95號汽油時(shí)則能夠適當(dāng)提高壓縮比，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

　　這臺發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用92號汽油，但日產(chǎn)還是推薦大家使用95號汽油。對此工程師給出了以下理由：使用95號汽油能夠普遍調(diào)節(jié)至更高的壓縮比，而更高的壓縮比意味著能夠在提升動(dòng)力性能的同時(shí)降低燃油消耗水平，油耗表現(xiàn)甚至?xí)仁褂?2號汽油更好一些，結(jié)合每公里加油費(fèi)用，兩者加油總費(fèi)用估計(jì)不會相差太大。

壓縮比可在8~14之間無級變化

　　VC-TURBO會根據(jù)駕駛者意圖、不同工況來迅速改變壓縮比，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠同時(shí)獲得不錯(cuò)的油耗性能和動(dòng)力性能。

提高熱效率

　　據(jù)日產(chǎn)工程師介紹，未來將朝著熱效率45%的目標(biāo)努力，包括采用低摩擦、高響應(yīng)隔熱膜和隔熱材料、提高氣缸行程等手段，目前正處于先行開發(fā)階段。

　　聊了這么多做鋪墊，終于可以來說說VC-TURBO可變壓縮比的實(shí)現(xiàn)方式了。在這之前或許已經(jīng)有許多熱愛技術(shù)的網(wǎng)友已經(jīng)了解了可變壓縮比的工作原理，的確這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理要理解起來并不難，硬件上相比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)無非多了三種連桿、一個(gè)控制軸和一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元。

　　幾個(gè)連桿加控制軸的存在直接改變了傳統(tǒng)曲柄連桿的運(yùn)動(dòng)軌跡，大學(xué)課程機(jī)械原理的教學(xué)素材又可以更新了。

　　這時(shí)你可能會問，取消傳統(tǒng)四缸發(fā)動(dòng)機(jī)上的兩條平衡軸會不會對發(fā)動(dòng)機(jī)的NVH性能產(chǎn)生負(fù)面影響？答案是否定的，加入可變壓縮比機(jī)構(gòu)后，發(fā)動(dòng)機(jī)額外獲得了一個(gè)能夠令在座的三缸機(jī)兩眼放光的附加功能——抑制振動(dòng)和減少摩擦。

　　這樣的運(yùn)動(dòng)特性也是這套可變壓縮比機(jī)構(gòu)的魅力之一，避免橫向沖擊可以讓活塞受力更加均勻，提高垂直做功能力。同時(shí)可以減少橫向摩擦提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率，減少氣缸磨損提高使用發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。

　　通過一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元就可以控制所有氣缸的壓縮比，而看似復(fù)雜的多連桿機(jī)構(gòu)都是由一般的軸、銷、軸承、襯套等一般機(jī)械零件組成，可靠程度較高。另外小型緊湊化、輕量化也是能夠突出重圍、走向量產(chǎn)的關(guān)鍵核心之一。

　　除了可變壓縮比之外，還有許多內(nèi)燃機(jī)技術(shù)也同樣應(yīng)用在這款新產(chǎn)品當(dāng)中，首屈一指的就是雙噴射系統(tǒng)（直噴+岐管噴射）。

雙循環(huán)（奧拓循環(huán)+阿特金森循環(huán)）

　　和市面上所有阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，VC-TURBO 2.0T采用大幅度進(jìn)氣門晚關(guān)的方式來模擬阿特金森循環(huán)，在活塞上行壓縮階段將部分混合氣壓入進(jìn)氣歧管中，來實(shí)現(xiàn)膨脹比大于壓縮比，它的好處是能夠大幅度提高燃油經(jīng)濟(jì)性，缺點(diǎn)就是動(dòng)力不行，因此需要奧拓循環(huán)來彌補(bǔ)高負(fù)荷時(shí)的動(dòng)力性能。

　　因?yàn)榘⑻亟鹕h(huán)的工作特性，進(jìn)氣側(cè)調(diào)相器需要從最大提前位置調(diào)節(jié)到70度左右的最大滯后位置，而一般調(diào)相器調(diào)節(jié)角度為40~60°，并且調(diào)節(jié)時(shí)間太長，極有可能會錯(cuò)過需要阿克金森循環(huán)的工況。為了滿足阿特金森循環(huán)通常需要采用中間鎖止式調(diào)相器，而VC-TURBO 2.0T則更徹底一些，采用了電動(dòng)調(diào)相器，控制也更加精確有效。

智能熱平衡管理系統(tǒng)

　　一般為了抑制爆震，缸蓋需要在較低的溫度下工作，而缸體為了發(fā)揮機(jī)油性能需要較高的溫度。因此針對不同工況，智能熱平衡管理系統(tǒng)能夠?yàn)楦鱾€(gè)部件提供合適的冷卻水流量以此控制溫度。

其他技術(shù)

　　VC-TURBO 2.0T采用全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)，即缸體缸蓋均采用鋁合金結(jié)構(gòu)。氣缸體還采用了比較先進(jìn)的缸體熔射技術(shù)，取代傳統(tǒng)鑄鐵缸套。熔射膜層只有0.2毫米厚，熱傳導(dǎo)性能比厚重的鑄鐵缸套優(yōu)秀，并且耐磨性能更好。

　　全新一代天籟所搭載的這款2.0T可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)可以用一條公式來概括：1+1＞2，引入可變壓縮比之后，包括動(dòng)力、油耗、NVH三方面性能都得到了很好的改善，我終于能夠理解為什么日產(chǎn)愿意花費(fèi)20年時(shí)間去研發(fā)這臺機(jī)器。（圖/文/攝：太平洋汽車網(wǎng) 張景森）