6秒破百秒3系 这车要扛起买发动机送车的把子

日本厂商近段时间推出的新车各个都底气十足，本田新雅阁还在测试时工程师就宣称2.0T动力直接对标豪华品牌，丰田凯美瑞一上市就改变了人们对大排量自吸费油的固有印象，而日产新一代天籁就更厉害了，直接拿出了压箱底的可变压缩比发动机，新天籁一上市恐怕大家都要重新学习一下内燃机知识！

在日产全新天籁的一次官方试驾活动上，搭载2.0T可变压缩比发动机的天籁测试数据非常惊人，百公里加速时间竟然只有6秒出头，这样的加速性能已经超过宝马3系低功率版，直接向330看齐了！要知道新天籁用的可是以平顺省油而见长的CVT变速箱，如果换做传统AT或者DCT变速箱，估计6秒内破百都不是问题。优异的动力性能，与众不同的发动机结构，日产沉寂多年后推出的黑科技发动机究竟是什么来头？

其实每隔几年就会有新的发动机技术诞生，从缸内直喷、涡轮增压、阿特金森循环、分层燃烧再到均质压燃，这些新技术的确让发动机变得更高效更省油，但是从发动机结构上来看，内燃机诞生上百年来都没有太大变化。传统的往复式活塞发动机经过上百年的市场考验，它的可靠性、燃烧效率和综合性能都是目前内燃机中顶尖的水平。但是往复式活塞发动机也有结构上的弊端，比如压缩冲程等于做功冲程，也就是说原本汽油燃烧产生的动力可以推动活塞做更多的功，但是受机械结构限制，汽油燃烧产生的动力还没完全释放就被活塞往上压缩最后进入排气管中浪费了。

为了解决这个问题，工程师发明了阿特金森循环和米勒循环两种新技术，这两种技术虽然工作原理不同，但是两者的目的都是一样的，就是让膨胀比大于压缩比，前者由于结构复杂所以并没有大量应用到市场中，但是后者无需改变发动机结构就可以实现相同的效果，所以目前市场中标杆的混合动力车和双循环发动机（奥托循环和米勒循环）都是这种技术。

虽说米勒循环一定程度提升了发动机燃油经济性，但是它对发动机动力并没有多大改善。因为发动机结构还是没有变，这里教授讲一个现象，平常慢慢悠悠开车时，发动机负载很小温度低，但是上了高速开始释放天性时，发动机负载变大温度变高。发动机工程师就一直想压榨发动机低负荷工况时的性能，办法也很简单提高压缩比。传统发动机活塞、连杆以及汽缸盖都是固定的，所以发动机压缩比设定好就不能改变。一旦把压缩比提高压榨动力，那么高温高负荷下就会发生爆震，以至于发动机极限性能不佳，把压缩比调低一点，虽然发动机极限性能更好，但是低负荷工况效率不高。所以工程师不得不退而求其次，设定一个不高不低的压缩比。

大约在几十年前，汽车工程师就在想办法设计一款压缩比可变的发动机，低负荷时发动机用高压缩比充分压榨，高负荷用低压缩比彻底释放性能。这个想法很好但是难度很大，不屈不饶的瑞典工程师率先展出了样品，萨博在2000年的时候向外界展示了1.6T SVC可变压缩比发动机。

萨博的办法是，将汽缸盖做为一个单独部件，在活塞和连杆不变的情况下，通过液压执行机构改变汽缸盖的倾斜角度，从而使燃烧室的容积发生改变，使得压缩比在8：1和14:1之间调节。但是这个方案对发动机密封性能提出了更高的挑战，受制于各种原因最终没能量产。

 全球首款可变压缩比发动机 

1996年，日产工程师就开始从事可变压缩比发动机研发，历经20年的时间，终于在2016年量产了全球首款可变压缩比发动机。从历史上看，日产的VC-Turbo引擎颠覆了传统内燃机的结构。

日产可变压缩比发动机的诀窍就在曲柄连杆机构（需要时间理解），它在传统的曲轴轴颈上增加了一个多连杆，多连杆一端接活塞连杆另一端接偏心轮的连杆，偏心轮又与右侧的电机控制臂连接。执行机构旋转时就会带动控制臂，使偏心轴的连杆往上或往下移动。恰好偏心轴连杆又与曲轴轴颈上的多连杆连接，通过杠杆原理让活塞可以往上或者往下移动约6毫米。

在活塞连杆长度不变的情况下，活塞往上移动6毫米燃烧室容积变小压缩比提高，如果活塞往下移动6毫米，燃烧室容积就会变大压缩比降低，借助偏心轴和曲轴轴颈上的多连杆，日产完美改变了活塞位置，实现了发动机压缩比可变。

可变压缩比发动机结构看上去简单，但是要把它做到小型轻量化，并且满足量产要求可不容易，比如为了让电控机构做到非常紧凑，日产就专门使用了谐波传动减速器，以实现电机小型化。

 压缩比随工况调节 

VC-Turbo发动机最大的优势在于，它可以在不同工况下选择最佳的压缩比，比如低负荷下就用14:1的高效率压缩比，高负荷下用8:1的低压缩比满足性能要求，而中等负荷的工况还能使用11:1的压缩比，也就是说压缩比是在8:1至14:1之间随意调节。

 一举三得 

得益于多连杆机构的加入，活塞连杆摆动幅度更小，而且活塞运动速度速度更接近正玄曲线，VC-Turbo不会发生2次惯性力，所以发动机也就不需要平衡轴，日产的VC-Turbo运转平顺性远远好于传统4缸引擎。

在发动机设计中，一般希望把活塞与曲轴中心点分开布置减少活塞侧压力，但是曲轴偏置又不能太大，日产这套多连杆刚好解决了这个问题，可以说这项设计是一箭三雕！

VC-Turbo发动机的特点不仅仅是可变压缩比，它还采用了米勒循环，也就是说这台引擎是奥托加米勒的双循环，毫不谦虚的说，这是目前能买到的技术含量最高的民用2.0T发动机之一。

 研发工程师的看法 

这就完了吗？带着诸多疑问笔者特意与日产高级工程VC-Turbo三大发明人之一的茂木克也先生进行了交流，通过和茂木克也先生的对话或许我们可以更好的了解日产可变压缩比发动机的优势。第一个问题，萨博和丰田都研究过可变压缩比技术两者的原理各不相同，相比萨博汽缸盖角度调整以及丰田的活塞连杆液压控制，日产的技术有什么优势？

茂木克也先生认为，萨博的可变压缩比发动机技术难度非常大，这是（汽缸盖）温度相对比高的位置，从技术角度讲真正实现量产不太可能。关于丰田通过可动部分的变化实现可变压缩比，我听说也是在理论上实现，这样去做的话需要监控每个压缩比的情况，如果控制不能做到相应的匹配也是很难实现的，比如一个缸压缩比的控制掌握不了，或者不明确的话可能会导致所有系统崩溃。我们需要统一往延迟的方向设定，目前掌握的情况也是这样，就是硬件上可以做到，但控制上要做到的话还是非常困难的。

接着问到，日本厂商对涡轮增压一直保持谨慎态度，因为涡轮增压引擎热效率不如自然吸气引擎高，早前有外媒报道，日产可变压缩比发动机热效率高达40%，日产的可变压缩比发动机是否颠覆了涡轮增压引擎的技术高度？茂木克也先生给出了权威解释，他说道：VC-Turbo实际最大热效率在38-39%左右，高热效率发动机气门直径更小活塞行程更长，目前这台代号为KR20DDT的可变压缩比发动机，活塞连杆比较细，从技术角度看，日后可以把发动机活塞行程做的更长。日产也在研究高热效率发动机，下一代可变压缩比发动机热效率设计目标是45%。

最后，作为日产的独家技术，日产是否有意愿把这套可变压缩比技术用在高性能的3.0T V6 发动机上？茂木克也先生回答道，V型发动机曲轴更复杂，目前这套可变压缩比结构用于V6发动机上有较高的技术难度，比如现在多连杆结构还不够紧凑（L型轴宽度）。茂木克也先生最后说道，他有想法去攻克这些技术难题，至于日产的3.0T V6发动机如何采用可变压缩比技术，需要在回日本的飞机上详细思考一下才能给出答案！

 总结 

如今不少人开始看衰燃油车，甚至认为燃油车过不了多久就会淘汰，但是日产VC-Turbo 可变压缩比发动机的出现，让人们看到了燃油车的希望。

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