2024-02-24 05:36
[摘要]本文你将能读到一个名词解释：日产全球首款量产VC-TURBO可变压缩比涡轮增压发动机。
近日，日产为VC-TURBO这个发动机系统开了一堂技术课，48页的PPT满满干货，其实就是想强调一个事儿：经过了20年的研发心血，我们终于推出了全球首款+量产+VC-TURBO可变压缩比+涡轮增压的发动机！Yeah！
“的”前面有很多定语，稍后我们会逐一进行分析。但为什么要强调“量产”呢？因为从实验室研发到真正量产搭载，这一过程之蹉跎，作为该发动机的三大发明人之一的日产高级工程师茂木克也应该是最有发言权的了。从30岁的正当年一直到53岁的暮年，后辈听罢不禁惊叹：还好你没放弃！
“1998年，我们进行了基础构想，当时谁都没有把开发可变压缩比涡轮增压发动机当回事。”茂木桑回忆道，“好在上级觉得这款发动机有很大的前景，所以批给了我们很多预算。”我们如今能够看到这个颠覆性的技术面世，其实还得归功于时任日产总裁的卡洛斯戈恩。
在戈恩爸爸的支持下，日产团队的初步构想和基本概念，终于变成了第一代研究产品，在这一阶段，他们开始了结构连杆配置和小型化的研究（约4年）。在2005年2月正式公开发表可变压缩比的相关研究之前，日产始终围绕着素质提升、应用性能和耐久性进行开发（约3年）。而在接下来的4年，日产对于量产商品的概念进行了确认，比如结构小型化、导入直喷增压技术、确认排量、驾驶性评价等。
2012年，VC-TURBO的技术正式进入量产应用阶段。但是，从开发再到推向市场，又过去了6年今年，茂木克也和同事终于在SAE国际自动机工程师学会发表正式论文，标志着日产VC-TURBO正式推出。
回顾这一路从基本构想、研究开发、先行开发、量产开发，最终和消费者见面。想象一下，研发一款成熟的发动机，几乎与养育一个孩子至成年付出的时间相当，而支撑日产持续不断地研发的是节能减排的初衷。GDI技术（缸内直喷）、VVT技术和可变压缩比增压，这些对日产来说，就是降低二氧化碳排放量的终极武器。
如果按照车型“对标”的概念来说的线DDT的可变压缩比涡轮增压发动机对标的就是大型的V6（6缸）发动机。目前，VC-TURBO发动机已经搭载在了英菲尼迪QX50上。而在今年年内，全新一代日产Altima（天籁）也将装配这一发动机。
压缩比是指发动机所吸入的空气能够被压缩的程度。压缩比越大，膨胀越大，能效比越高。高压缩比具有燃油经济性和排放优势。但一味地追求高压缩比，会造成发动机爆震的情况，并会对气缸有所损坏。而低压缩比因为扭矩相对较低，拥有更强劲的动力输出，能够适用于需要紧急加速的情况。
相比于飞机、轮船等交通运输工具，汽车在行驶的过程中路况复杂程度较高，因此可变压缩比技术（VCR）就具有很大的实际意义，即可以在高低压缩衣之间切换，同时兼顾高输出动力和燃油经济性。
VC-TURBO能根据实际情况在8：1（低压缩比）和14：1（高压缩比）之间进行连续可变。这背后的原理在于，日产对于发动机气缸活塞运动的上止点的位置进行了正负6毫米的调整。不要小看这6mm，气缸内空间的变化在杠杆作用下会呈现出动力的巨大差别。顶部压缩空间变大形成低压缩比，空间变小则成为高压缩比。
6毫米的位置变化，相当于在一个气缸中加入了“变量”，因此会带来动态中的耐久和静态中的结构制造问题。要解决这些问题，引入多连杆结构是关键。
“精度是性能与耐久性的源头，我们所期望的是能够轻松的实现要求的精度的构造。”茂木解释道，整个机构通过一个驱动器、控制轴，能够同时控制所有4个气缸的压缩比变化，这在控制策略和偏差控制上更有优势。
与改变气缸上下止点的空间相比，日产在这一技术量产的过程中迎来了最大的难题小型化。最终，工程师选择了缩短多连杆的长度，并将控制轴移到曲轴正下方这些方案解决多连杆结构的小型化。而在驱动器方面，用薄型旋转减速机式驱动器替代电机驱动齿轮的结构，技术来自日本的Harmonic Drive。
最值得一提的是，茂木桑和他的团队在量产研发的过程中，发现了VC-TURBO系统在实际应用中给他们带来的额外“惊喜”。（这大概就是漫长研发的魅力所在）
1、VC-TURBO系统并不会发生惯性的2次震动，发动机的震动因而能削弱6成左右，媲美V6发动机的静谧性。
2、由于结构趋于直立，摩擦阻力有所减小，与V6 NA发动机相比也能下降近5Nm。
3、KR20DDT的动力输出可达到日产3.5L V6发动机一样的水平，即最大功率200kW、最大扭矩380Nm。同时在燃油经济性上比相同功率的6缸发动机提升27%，油耗低于一般的2.0T发动机。
可变压缩比技术是全球车企一直以来想要突破的技术难题，但最终是日产攻克了上述所有的难题。至此，专注于新能源的人们突然回过头看，原来传统发动机的潜力远远没有到头，而传统动力和新能源的竞争也不能太早就下结论。
随着搭载VC-TURBO的车型逐渐推出，东风日产将进入涡轮增压时代。而提起VC-TURBO我们还会想到一件事：日产能做到的，为什么其他人没有做到呢？