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省油还给力! 日产VC-Turbo发动机拆解

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  [爱卡汽车 科技频道 原创]

  “这是最好的时代,也是最坏的时代。”用狄更斯在《双城记》中的这句话来形容内燃机所处的当下时代似乎再恰当不过。一方面,在电动浪潮下,内燃机的地位正在被电驱系统不断的挑战,另一方面,日益严苛的排放和环保法规迫使着内燃机技术不断升级,一大批“变态”发动机不断涌现,向人们证明着内燃机还有无限的潜能。

  日产推出不久的VC-Turbo可变压缩比发动机便是这个时代最具代表性的发动机,此前,虽然我们已经对其进行过多次解读,但始终没有进行过拆解,而这一次我们拿到了实物,如愿以偿。

日产VC-Turbo发动机

  关于这台发动机,不少人应该有所了解,日产这款代号为KR20DDT的发动机是目前世界上唯一量产的可变压缩比发动机,其从概念提出到最终量产共经历了20年的时间,一代日产工程师为其付出青春岁月,从中不难看出日本汽车产业能够取得如今成就不是没有道理的。

VC-Turbo发动机;可变压缩比发动机日产VC-Turbo可变压缩比发动机

日产VC-Turbo发动机日产早在1998年就提出关于可变压缩比的构想,20年中经历了基础研究、应用开发、先行开发和量产开发四个阶段,伴随着材料技术、电控技术和加工技术的不断进步这款发动机最终成功量产。

VC-Turbo发动机;可变压缩比发动机这款发动机除了搭载在英菲尼迪QX50上,在本月18号上市的全新一代天籁车型上也会搭载这款发动机,不难看出这款可变压缩比涡轮增压2.0T发动机未来会成为日产家族的主力机型。

日产VC-Turbo发动机同如今的发展趋势相同,发动机排量小型化会成为日产动力系统的主要进化方向,之前的4缸、6缸和8缸产品序列会演化为3缸、4缸和6缸产品序列,其中4缸发动机分为自吸和可变压缩比两款。

一、为何将压缩比设为可变?

  同可变气门升程、可变气门正时等技术诉求相同,固定的结构设定意味着发动机的最佳工作区间会受到限定。一般情况下,发动机的压缩比越高就越能压榨燃料中的能量,提升发动机的燃烧效率,但过高的压缩比也会带来爆震等一系列问题,厂需要做的就是权衡利弊选定最为合适的那个数值,但发动机的运行工况总是处于变化中,固定的压缩比数值往往就限制了发动机的潜能,可变压缩比概念的提出则是为了打破这种局限性。

第二代创驰蓝天发动机首先,我们先来了解一下压缩比的概念。活塞上上下下运动,上下两个顶点(也就是所谓的上止点下止点)之间的气缸内体积之比叫做压缩比。

VC-TURBO其实能够实现压缩比可变的方式有很多,但综合考虑成本、耐久性、可靠性和结构紧凑性等因素,采用多连杆支点位置可动的方式最为靠谱,日产VC-Turbo发动机正是采用了这一结构。

VC-Turbo发动机;可变压缩比发动机日产VC-Turbo发动机通过这套机构可以实现8:1 - 14:1 之间任意压缩比的智能切换,兼顾燃油经济性和动力性。

  当以经济时速行驶时,活塞会上升,这时候发动机的压缩比为14:1,让燃料充分燃烧,达到了最大燃油经济性。如果你想要减小压缩比,那么只需脚踩油门的力度更大,ECU会接收到信号,同时将信号发送给谐波驱动轮,谐波驱动器会带动控制臂和控制轴。接下去,控制轴会围绕曲轴移动,控制轴发生角位移会导致曲轴连杆的行程发生变化,最后与曲轴相连的活塞行程会降低。最终,发动机的压缩比可降到最低的8:1,通过充足燃油供给和高转优势来提供更强的动力性能。

主流2.0T发动机数据对比
型号 最大马力(Ps) 最大功率(kW) 最大扭矩(Nm)
日产VC-Turbo 272 200 380
奔驰M274 211 155 350
宝马B48 252 185 350
丰田8AR-FTS 220 162 350
大众EA888 230 169 350
通用Ecotec 2.0T 241 177 350
爱卡汽车网制表 www.xcar.com.cn

日产VC-Turbo发动机从实物来看,这套机构并没有显得多么复杂,整体对传统发动机结构改动不大,这是其能顺利量产的基础。

日产VC-Turbo发动机另外,这款发动机对体积控制非常到位,相比传统发动机,这款发动机虽然加入了可变压缩比机构,但是其大小和普通发动机没有太大差别,其在发动机舱中的布置会更加灵活,适配车型非常广泛。

VC-Turbo发动机;可变压缩比发动机从侧面剖面图来看,其可变连杆机构占据了常规发动机的平衡轴位置,因此纵向尺寸并没有太大变化。

日产VC-Turbo发动机这套可变压缩比机构的另一个重要组成就是控制电机,其通过无刷电机的旋转来带动控制臂的摆动,进而驱动可变连杆机构的运转。

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