20年磨一劍 聊日產2.0T VC-TURBO發動機

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如果我舉一個今年國內汽車發動機領域最重要的事件，我會選擇4月12日日產VC-TURBO可變壓縮比發動機在東風日產鄭州工廠正式下線的事件。日產的VC-TURBO 2.0T可變壓縮比發動機是全球首款量產可變壓縮比發動機。它是日產工程師20年后發展起來的技術結晶。與目前日產2.0T發動機相比，可降低油耗27%。發動機的國產化降低了其制造成本，讓中國消費者能夠以更實惠的價格享受到具有世界領先技術的發動機產品，大大增強了日產動力系統的競爭力。今天，我們將通過現場拆解，了解VC-TURBO可變壓縮比“黑科技”到底是怎么一回事。

●與競爭產品參數相比

代號為“KR20DDT”的國產日產2.0T VC-TURBO可變壓縮比發動機已搭載在今年6月上市的東風英菲尼迪2018款QX50上，也將搭載在本月18日上市的東風日產新天竺車型上。

與同級競品相比，搭載2.0T VC-TURBO發動機的英飛迪QX50在最大功率數據上有一定優勢，體現了可變壓縮比技術在動力輸出性能上的優勢。但從下表中我們也可以看到，低扭矩輸出強勁的奧迪2.0T發動機，雖然最大馬力和峰值扭矩參數并不突出，但可以為車輛提供更好的加速特性，在0-100km/h加速測試中取得更好的成績，奧迪Q5L（查成交價|參配|優惠政策）以上發動機的油耗表現也是可圈可點。

據官方介紹，實際上KR20DDT發動機經過調整后，在1500rpm時就能輸出最大扭矩。但是，由于QX50上安裝了較舊的CVT變速箱，最大扭矩輸出速度有所提高。當新車型換上新變速箱后，KR20DDT發動機將通過“密封式”低扭完全釋放。

●可變壓縮比是如何實現的？

你可能從這篇文章的標題中看到了一個線索，可變壓縮比技術其實已經有20多年的歷史了。20世紀（查成交價|參配|優惠政策）80年代末，薩博開始研究可變壓縮比發動機，并通過活動缸蓋和缸筒實現壓縮比的變化。1990年，薩博申請了相關技術專利，隨后推出了SVC可變壓縮比發動機。從那時起，各種車輛制造商開始了可變壓縮比發動機的研究。

為了避免專利訴訟，不同廠商實現可變壓縮比的方式不同。驗證設計理念的發動機有很多，但基本都沒有實現量產。原因集中在可靠性、耐用性、小型化、運行效率等問題上。

據官方透露，日產為這款2.0T VC-TURBO發動機的R&D基金高達200億美元。日產開發的這款發動機是怎么花大價錢換壓縮比的？讓我們一起來看看。

更多精彩視頻，均在車載家庭視頻頻道。

“日產2.0T VC-TURBO發動機可變壓縮比機構實拍視頻”

細心的朋友可能會注意到，與傳統發動機相比，VC-TURBO發動機缺少曲軸底部的平衡軸。缺少平衡軸是否意味著發動機抖動會增加？事實并非如此。VC-TURBO發動機的多連桿結構可以使發動機活塞向正弦曲線靠攏，有利于工作時四缸產生的具有相位差的振動相互抵消，從而提高發動機工作時的平順性。

與傳統活塞式發動機相比，2.0T VC-TURBO發動機的活塞/曲軸/連桿機構摩擦副較多。這在理論上會增加發動機的運行摩擦，降低發動機的效率。但由于多連桿機構的設計，在2.0T VC-TURBO發動機上，與活塞連接的連桿在發動機運轉時擺動幅度變小，使得活塞在上死點時連桿最大程度保持垂直，從而在做功沖程初期， 點燃混合氣體產生的沖擊力不會導致活塞產生較大的分力擠壓氣缸壁，使活塞與氣缸之間的摩擦減少44%，對摩擦副的增加有負面影響。

更多精彩視頻，均在車載家庭視頻頻道。

『VC-TURBO發動機與傳統發動機工況對比視頻』

控制電機在減速器減速增扭后通過A連桿帶動偏心軸轉動。偏心軸的轉動會改變多連桿系統的結構，從而同時改變四缸活塞的上止點和下止點的位置，使發動機的壓縮比可以在8:1到14:1之間變化。官方數據顯示，當發動機壓縮比從14:1下降到8:1時，活塞上止點下移6mm，活塞行程從88.9mm增加到90.1mm，排量從1970cc增加到1997cc。發動機壓縮比在大約1.2秒內從14:1降至8:1。

●什么是可變壓縮比控制策略？

從2.0T VC-TURBO發動機的MAP圖可以看出，該發動機在低速低負荷時采用了14:1的高壓縮比，提高了發動機的燃油經濟性。高負荷、高速工況下采用8:1的低壓縮比。一方面可以輸出更強的動力，另一方面可以避免爆震，提高發動機運轉的平順性。在上述兩種工況的過渡區，將根據實際工況在14: 1到8: 1之間選擇合適的壓縮比。

根據官方信息，這種可變壓縮比系統可以連續動態調節發動機的壓縮比。對于不同標號或不同品質的汽油，ECU會根據爆震傳感器傳來的數據，在整個工作范圍內動態微調壓縮比值，以保證發動機的平穩運行，增強發動機對油品的適應性。雖然日產官方建議發動機使用95號汽油，但使用92號汽油沒有問題，只是動力性能和燃油經濟性會減弱，發動機不會受損。除了機油的影響，ECU還會考慮環境溫度、冷卻液溫度、海拔等參數來設定發動機的最佳壓縮比。

●采用主流硬件技術配置。

2.0T VC-TURBO發動機除了可變壓縮比外，還配備了多種主流發動機技術配置，包括混合噴射、雙循環、進排氣可變氣門正時、集成排氣歧管、可變排量機油泵、電控渦輪排氣旁通閥、電控冷卻液循環系統等。

阿特金森循環也叫米勒循環。它是一種壓縮沖程比做功沖程短的發動機工作模式，可以更有效地利用混合氣體燃燒產生的能量，因此比傳統的Alto循環工作模式具有更好的節油效果。關于阿特金森循環的知識這里就不展開了。感興趣的朋友可以參考《高壓縮比藍天2.0L發動機的秘密拆解與打造》的相關介紹。日產2.0T VC-TURBO發動機與同級別大多數主流發動機產品一樣，可以根據工況在阿特金森循環和奧托循環之間切換，從而更好地平衡發動機的動力性能和燃油經濟性。

日產的2.0T VC-TURBO發動機不僅擁有獨創的可變壓縮比功能，還應用了當前發動機行業的大量主流技術配置，確保其在同行中具有足夠強的競爭力。

●下一階段的目標-45%的熱效率

據日產工程師介紹，2.0T VC-TURBO發動機的下一階段目標是達到45%的熱效率。目前，2.0T VC-TURBO發動機的熱效率約為38%。達到45%熱效率的方式官方并沒有過多透露，只是2.0T VC-TURBO發動機的活塞行程將進一步增加空。增加活塞行程是提高發動機物理壓縮比的方法之一。從行業趨勢來看，下一代2.0T VC-TURBO發動機很可能采用壓縮比更高的HCCI均質壓縮點火技術。作為汽油壓燃技術的匹配，目前噴射壓力在350bar以上的燃油噴嘴、大控制角的電動氣門正時系統、水冷廢氣再循環系統、電動渦輪增壓器等前沿硬件配置都有可能出現在下一代日產VC-TURBO發動機上。

“均質化燃燒”中的“均質化”是指混合氣的狀態，缸內混合氣的汽油濃度是均勻的。氣缸中均勻的汽油混合物由活塞加壓，從而使混合物升溫。當溫度上升到一定程度時，氣缸各部分的混合氣會同時燃燒。均質充量壓燃技術提高了汽油機在中低負荷工況下的稀燃極限，提高了發動機的燃油經濟性。

●全文總結:

作為發動機領域的“少數派”，日產2.0T VC-TURBO可變壓縮比發動機在技術上有其獨特的創新，更好地平衡發動機動力性能和燃油經濟性是其優勢之一。經過20年的技術積累，這款發動機在設計、性能、加工工藝、耐用性等方面都得到了更高層次的優化。但是，面對一款創新的發動機產品，大多數消費者都會采取觀望的態度。復雜可變壓縮比控制機構的可靠性真的經得起中國市場的考驗嗎？這個問題在東風日產的車型全新天籟（查成交價|參配|優惠政策）上市一段時間后就能看出來。