[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。

　　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。

日产VC-Turbo可变压缩比发动机

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。

这款发动机除了搭载在英菲尼迪QX50(参数|询价)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。

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，厂商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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

二、其他亮点技术

　　除了压缩比可变之外，这款VC-Turbo发动机还应用了双喷射系统、双循环工况、可变容量机油泵、宽范围涡轮增压器、进排气双可变气门正时和集成式排气歧管等技术，以进一步提升发动机的性能。

发动机作为一个异常复杂的系统，实现热效率提升需要很多细节技术的优化和改进，需要各机构和系统的配合。

这款发动机同大多数小排量涡轮增压发动机一样，采用了集成式排气歧管设计，这样的设计有利于缩小发动机体积，减轻发动机重量。

　　另外，排气歧管集成在缸盖内，发动机启动之后，较高的废气温度可以让发动机水温尽快达到最佳工作温度，有利于发动机燃效提升，同时减少污染物排放。较短的排气歧管让废气能更早到达涡轮增压器，有利于提升涡轮增压器的响应速度。

说到涡轮响应，这款发动机采用了低惯量宽运行范围涡轮增压器，其还可以配合发动机不同的压缩比来实现不同的增压值。

不同涡轮叶片的形状和数量对于涡轮的响应速度都有影响，低惯量涡轮增压器正是对这两方面做出了优化。另外，涡轮的轴承等都采用了低摩擦损耗设计。

为了配合发动机的可变压缩比，这台发动机还采用了缸内直喷+歧管喷射双喷射系统。

这两种不同燃油供给方式有着不同优势，歧管喷射将燃油和空气预先混合，在低负荷情况下燃油与空气混合更加充分，燃烧效率更高。可以看到歧管燃油喷嘴采用了10孔设计来提升燃油雾化效果。

　　缸内直喷将燃油直接喷射到气缸内，可以精准控制油量，同时在中高负荷情况下可以为发动机提供充足的燃油供给，提升发动机的动力表现。此时发动机的歧管喷射就不再工作，只是由缸内直喷来提供燃油供给，同时为了提升燃油与空气的混合效果，缸内直喷会在进气行程提供2-3次喷射。

因为这台发动机的缸内直喷喷嘴采用的是斜置，因此其喷油孔也对应的采用了偏置设计，目的同样是提升燃油与空气的混合效果。

进排气双可变气门正时已经不是什么新鲜技术，在这台发动机上进气门的正时调节器并没有采用传统的液压机构，而是采用了电机控制，无论是控制精度还是响应速度都要更快。

另外凸轮轴上的凸轮采用非等宽设计，由于凸轮基圆处压力较小，所以凸轮基圆宽度进行了窄化处理，在高速转动时可以大幅减少摩擦阻力，降低无用损耗。

在减摩技术方面，这台发动机还采用了缸体熔射技术，缸体内腔采用了低摩擦镜面涂层，可以减少44%的活塞摩擦损失。

　　这部分设计和欧洲车企采用的发动机气缸技术呈现出明显的差异化，欧洲车企在气缸壁设计上虽然也会采用涂层技术，但是气缸内壁并不是光滑的镜面结构，而是布置有一层细密的纹路，这些细密的纹路可以贮藏机油，用来提升气缸壁和活塞之间的润滑效果，减少摩擦。而日系发动机常采用非常光滑的镜面机构，润滑更多是通过特殊设计的油环刮油来实现。

　　编辑点评：日产VC-Turbo可变压缩比发动机开创了一个新的局面，其独创性和技术先进性让其面对现阶段的排放和环保法规绰绰有余，但从技术角度来看，这款发动机还有很多保守之处，相信是为未来的升级留下了可操作空间，其中不少零部件依旧采用机械驱动形式，相信如果换装为电控元件，其燃油效率会有进一步的提升。