[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(參數(shù)|詢價)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。
| 四款搭載在中型SUV上的主流2.0T發(fā)動機參數(shù)對比 | ||||
| 名稱 | 英菲尼迪2.0T | 奧迪2.0T | 凱迪拉克2.0T | 謳歌2.0T |
| 代號 | KR20DDT | EA888 | - | K20C5 |
| 排量 | 2.0L | 2.0L | 2.0L | 2.0L |
| 進(jìn)氣形式 | 渦輪增壓 | 渦輪增壓 | 渦輪增壓 | 渦輪增壓 |
| 供油方式 | 混合噴射 | 混合噴射 | 直噴 | 直噴 |
| 是否帶有 可變壓縮比 |
是 | 否 | 否 | 否 |
| 應(yīng)用車型 | 英菲尼迪QX50 | 奧迪Q5L | 凱迪拉克XT5 | 謳歌RDX |
| 最大馬力 | 272Ps/5600rpm （QX50四驅(qū)版數(shù)據(jù)） |
252Ps/5000-6000rpm （Q5L四驅(qū)版數(shù)據(jù)） |
269Ps/5500rpm （XT5四驅(qū)版數(shù)據(jù)） |
265Ps/6500rpm （謳歌RDX四驅(qū)版數(shù)據(jù)） |
| 峰值扭矩 | 380N·m/4400-4800rpm （QX50四驅(qū)版數(shù)據(jù)） |
370N·m/1600-4500rpm （Q5L四驅(qū)版數(shù)據(jù)） |
400N·m/3000-4300rpm （XT5四驅(qū)版數(shù)據(jù)） |
380N·m/3000-4000rpm （謳歌RDX四驅(qū)版數(shù)據(jù)） |
| 0-100km/h加速 | 7.81s （四驅(qū)版實測） |
6.7s （四驅(qū)版官方） |
8.2s （四驅(qū)版官方） |
7.5s （四驅(qū)版官方） |
| 綜合油耗 | 7.9L/100km （四驅(qū)版工信部） |
7.3L/100km （四驅(qū)版工信部） |
7.9L/100km （四驅(qū)版工信部） |
9L/100km （四驅(qū)版工信部） |
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。
『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。
『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(jì)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(jì)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。