日系最強2.0T 日產可變壓縮比發動機解析

　　【太平洋汽車網 技術頻道】一臺概念新穎的發動機從提出構想、開發到最終量產經過了漫長的20年時間，而它就是日產的VC-TURBO可變壓縮比發動機。電氣化是未來的大趨勢，20年的時間在那時候看來仍然有著許多不確定性，可變壓縮比的概念在那時不只有日產一家提出，只是大多在實現量產前就夭折了，牽扯到上游供應鏈、使用壽命、制造難度其工程量實在太龐大，堅持到現在并最終實現量產的也只有日產。當我真正見到這臺發動機時，又不禁感嘆這臺發動機可變壓縮比機構的巧妙，使得整臺發動機的體型和同排量的傳統發動機相差無幾。

　　VC-TURBO可變壓縮比渦輪增壓發動機在這之前我們都有所耳聞，去年就已經搭載在英菲尼迪QX50當中，如今終于在全新一代東風日產天籟中也得到了應用，也不枉這20年的努力。

　　相比大眾EA888 2.0T發動機，擁有更低的最大扭矩轉速和更寬泛的最大扭矩平臺，最大功率更是達到了驚人的185kW，可謂是碾壓式超越。

　　另外從工程人員的口中了解到，VC-TURBO技術具備搭載至其他排量發動機的能力，不過并未透露未來的規劃。不過我還是相信，這項技術在未來會大范圍應用在日產的各大動力產品線當中，因為得益于其可變壓縮比結構的設計巧妙性，并不會帶來過高的生產成本，并且這項可變壓縮機構還附贈了不錯的NVH性能。至于如何巧妙，我們后面再細說。

　　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，做功時膨脹的行程就越長，能做更多的功，相應的效率也就會越高。所以由此我們可以知道，壓縮比越高，發動機的燃油經濟性也就會越好。

　　提高壓縮比能夠提高動力，同時還能降低油耗。但是缺點也是致命的，那就是在高負荷時容易產生爆震，同時也需要使用更高標號的汽油。

　　傳統發動機當爆震產生時，通常會通過延遲點火，盡量使活塞靠近上止點時再點火，降低燃燒壓力，而此時也會犧牲掉部分動力性能。而在采用無級可變壓縮比技術之后，系統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火提前角來抑制，有利于改善動力性能。

加95號汽油更省油

　　有了可變壓縮比能力后，使得這臺發動機能夠更好的適應不同標號的燃油，發揮高標號燃油的優勢，例如抗爆性弱一點的92號汽油會根據需要降低壓縮比，而使用95號汽油時則能夠適當提高壓縮比，提高發動機性能。

　　這臺發動機可以使用92號汽油，但日產還是推薦大家使用95號汽油。對此工程師給出了以下理由：使用95號汽油能夠普遍調節至更高的壓縮比，而更高的壓縮比意味著能夠在提升動力性能的同時降低燃油消耗水平，油耗表現甚至會比使用92號汽油更好一些，結合每公里加油費用，兩者加油總費用估計不會相差太大。

壓縮比可在8~14之間無級變化

　　VC-TURBO會根據駕駛者意圖、不同工況來迅速改變壓縮比，使發動機能夠同時獲得不錯的油耗性能和動力性能。

提高熱效率

　　據日產工程師介紹，未來將朝著熱效率45%的目標努力，包括采用低摩擦、高響應隔熱膜和隔熱材料、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可變壓縮比的實現方式了。在這之前或許已經有許多熱愛技術的網友已經了解了可變壓縮比的工作原理，的確這項技術的實現原理要理解起來并不難，硬件上相比傳統發動機無非多了三種連桿、一個控制軸和一個電機驅動單元。

　　幾個連桿加控制軸的存在直接改變了傳統曲柄連桿的運動軌跡，大學課程機械原理的教學素材又可以更新了。

　　這時你可能會問，取消傳統四缸發動機上的兩條平衡軸會不會對發動機的NVH性能產生負面影響？答案是否定的，加入可變壓縮比機構后，發動機額外獲得了一個能夠令在座的三缸機兩眼放光的附加功能——抑制振動和減少摩擦。

　　這樣的運動特性也是這套可變壓縮比機構的魅力之一，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。同時可以減少橫向摩擦提高發動機功率，減少氣缸磨損提高使用發動機壽命。

　　通過一個電機驅動單元就可以控制所有氣缸的壓縮比，而看似復雜的多連桿機構都是由一般的軸、銷、軸承、襯套等一般機械零件組成，可靠程度較高。另外小型緊湊化、輕量化也是能夠突出重圍、走向量產的關鍵核心之一。

　　除了可變壓縮比之外，還有許多內燃機技術也同樣應用在這款新產品當中，首屈一指的就是雙噴射系統（直噴+岐管噴射）。

雙循環（奧拓循環+阿特金森循環）

　　和市面上所有阿特金森循環發動機一樣，VC-TURBO 2.0T采用大幅度進氣門晚關的方式來模擬阿特金森循環，在活塞上行壓縮階段將部分混合氣壓入進氣歧管中，來實現膨脹比大于壓縮比，它的好處是能夠大幅度提高燃油經濟性，缺點就是動力不行，因此需要奧拓循環來彌補高負荷時的動力性能。

　　因為阿特金森循環的工作特性，進氣側調相器需要從最大提前位置調節到70度左右的最大滯后位置，而一般調相器調節角度為40~60°，并且調節時間太長，極有可能會錯過需要阿克金森循環的工況。為了滿足阿特金森循環通常需要采用中間鎖止式調相器，而VC-TURBO 2.0T則更徹底一些，采用了電動調相器，控制也更加精確有效。

智能熱平衡管理系統

　　一般為了抑制爆震，缸蓋需要在較低的溫度下工作，而缸體為了發揮機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能夠為各個部件提供合適的冷卻水流量以此控制溫度。

其他技術

　　VC-TURBO 2.0T采用全鋁發動機，即缸體缸蓋均采用鋁合金結構。氣缸體還采用了比較先進的缸體熔射技術，取代傳統鑄鐵缸套。熔射膜層只有0.2毫米厚，熱傳導性能比厚重的鑄鐵缸套優秀，并且耐磨性能更好。

　　全新一代天籟所搭載的這款2.0T可變壓縮比發動機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愿意花費20年時間去研發這臺機器。（圖/文/攝：太平洋汽車網 張景森）