当前位置：首页文章

2.0T发动机遍地都是，为何就天籁的“超变擎”能鹤立鸡群

2020-03-25 浏览：2066 评论：0

如果要以一句最精简的话来概括一款车的好坏，这句话必然是与动力系统有关的。例如：

“这车6缸的？高级！”

“0-100km/h加速只要6.4秒？厉害！”

“百公里油耗只要4升？技术好！”

相比于车内空间、造型设计、屏幕大小等指标，动力系统对于汽车的重要性总是最高的，因为这是成本占比最高，也是技术含量最高的一个部分。

如今，动力系统的发展进入了电动化时代，一些内燃机以往难以实现的技术指标，通过电机都可以轻松完成。那是否意味着，内燃机已经没有发展空间了？

答案显然是否定的。看吧，在2020年的“沃德十佳”发动机榜单中，采用纯内燃机动力的就有六款，而纯电动只有一款，混合动力（包括MHEV和HEV）则有三款。这说明了内燃机不但没有消沉，而且还有着极强的生命力。

能入选“沃德”的，都是当下最优秀的动力总成，但如果要找一款最能代表内燃机技术高度的，我会选日产的VC-TURBO 2.0T可变压缩比发动机。

继“沃德”后再获年度技术大奖， VC-TURBO就是与众不同

事实上，日产VC-TURBO 2.0T发动机已在2019年、2020年连续两次入选“沃德十佳”。前不久，它还入选了我们“Dear Car 2020”年度车评选中的"Dear Tech "年度技术大奖。

当然，要论全球范围内的权威性和影响力，我们的“Dear Tech”大奖与“沃德十佳发动机”评选没有可比性。但可以肯定的是，无论在哪个评选中，日产这台发动机之所以能入选，都离不开这个理由——它是目前世界上第一款也是唯一一款实现量产的可变压缩比发动机！

可变压缩比其实不是一项技术，但却是最难实现的发动机技术之一。早在上世纪80年代Saab（萨博）汽车已经开始着手开发了，但最终因技术难度过高而终止。此后，现代、标致、丰田、保时捷都先后涉足这项技术，但无一例外，都是以失败告终。

图为保时捷的可变压缩比技术方案，他们在连杆内部装了两个小型液压缸以实现压缩比的改变，该方案目前尚在研究阶段。

众多技术巨头都失败了，为何就日产能成功？

答案在于坚持二字。在研究可变压缩比技术的路上，日产并非一帆风顺，在1998年刚提出概念的时候，就受到了不少挑战和质疑，但工程师还是顶住了压力，将难关逐一攻破。在20年的研发历程中，日产共投入了200亿美元的研发经费，采用了300多项创新技术，经历了3万小时的台架试验以及300万公里的等效道路测试，最终将可变压缩比技术实现量产应用。

日产可变压缩比技术历经20年研发，投资金额超过200亿美元。

日产VC-TURBO 2.0T发动机的可以输出185kW的最大功率、380Nm的最大扭矩，搭载这款发动机的东风日产第七代天籁，0-100km/h加速时间仅为6.4秒，达到一线豪华B级轿车的高功率版车型标准，同时其百公里综合油耗也只有6.6L/100km，只相当于一款A级家轿。

突破汽车行业的技术瓶颈，做到动力与燃油经济性双重兼顾，是这台VC-TURBO 2.0T发动机最大的魅力。对此，东风日产赋予其一个全新的称号——“超变擎”。

如何把握发动机“命脉”？ 关键在于控制压缩比

想必你也会问，所谓“超变擎”真有这么厉害吗？它的可靠性经得起考验吗？要解答这些问题，必须先弄清压缩比这事儿。

一般而言，在同等条件下，发动机的压缩比越大，它对燃料的利用率更高，动力性能和燃油经济性就越好，这点在发动机发展过程中有着明显的体现。

从定义上说，压缩比就是活塞运行到下止点时最大气缸容积，与活塞运行到上止点时最小气缸容积的比值。

我们以近十年日系车发动机的发展为例。2010年日产天籁的2.0L发动机，压缩比为10.0，目前在售的第七代天籁，同样有2.0L版本，压缩比提升到11.7。在动力输出方面，现款天籁2.0L版最大功率为117kW、最大扭矩为208Nm，比2010款提高了17kW、18Nm。油耗方面的差异更明显，在工信部数据的数据下，2010款天籁2.0L版综合油耗为8.9L/100km，现款则为5.9L/100km。

我们也对比了2012款和2018款凯美瑞，2006款和2016款雅阁，结果也是相似的（见上表）。不难看出，随着技术的不断进步，发动机的压缩比有了不同程度的提升，随之而来的，是更好的动力和更低的油耗。当然了，发动机的动力和油耗不是完全由压缩比决定的，但压缩比这个指标就像整台发动机的“命脉”，决定了其整体性能的发挥。

第七代天籁的VC-TURBO “超变擎”发动机压缩比可以高达14.0

那这是否说明了发动机压缩比越高越好？

任何技术都有两面性的，过高的压缩比也会带来弊端，最明显就是发动机爆震，也即油气混合物在火花塞点火前就因过高的压力而进行非正常燃烧。这不但会导致动力下降、油耗升高，严重的更会影响发动机寿命。

对于涡轮增压发动机而言，进气压力和温度本来就比自吸发动机更高，在高压缩比环境下更容易产生爆震。

可变压缩比技术，就是为了解决这一难题而生，当车辆处于低转速、低负载工况时，它会以14:1的最高压缩比运行，最大程度降低燃油消耗；当车辆处于高转速或高负载工况，也即急加速的时候，压缩比则降至8:1的水平，让发动机有更大的发挥余地，同时避免高压高温下出现爆震。

动力性能与燃油经济性，是内燃机最核心的指标，如何拿捏两者的平衡，是汽车界的一大难题。如今，日产的可变压缩比技术可以说是抓住了发动机的“命脉”，让动力和能耗同时得到高水准的发挥，做到鱼与熊掌同时兼得。

为了实现这项技术目标，日产在这台发动机的曲轴上增加了三组连杆，通过对应的伺服电机对三组连杆的角度进行调整，从而改变活塞上下止点的位置，实现压缩比的改变。

VC-TURBO “超变擎”发动机的曲轴连杆机构，这是其可变压缩比技术的核心。

值得注意的是，新增的三组连杆都是采用轴、销、衬套等最基本的汽车零件构造而来，结构和工艺并不复杂，并且可以由日产自行生产，这意味着，这一套部件的可靠性将有很大的保障。一个看似简单的结构，就能突破了发动机领域长期以来的技术难点，这正是日产技术的精妙之处。

让内燃机的生命力再次绽放

从自然吸气到涡轮增压、从化油器到缸内直喷，汽车工业的每一次进步，都离不开那些划时代的动力系统技术。不少人认为，动力系统的未来，必将会是新能源技术的天下，笔者认为，这是一个不严谨的说法。

经过多年的发展，新能源车的市占率依然处于极低的水平，并且呈现出销量下滑的趋势。据中国汽车工业协会统计，2019年全年新能源车销量为120.6万辆，同比下降4.0%，在总量为2576.9万辆的汽车市场中，新能源车的市场占比不到4.7%，其中纯电动车的占比更是低至3.7%。也就是说，有95%以上的汽车依然采用以内燃机为主的动力系统。