顛覆性的設計：日產VC-TURBO可變壓縮比發(fā)動機
如果說前文提到的發(fā)動機都是在原有發(fā)動機結構基礎上進行的精細優(yōu)化，那么接下來說到的這款發(fā)動機，則是從發(fā)動機結構著手，對傳統(tǒng)的設計進行了大刀闊斧的改動和創(chuàng)新——它就是來自日產的VC-TURBO可變壓縮比發(fā)動機。按照官方的說法，通過革新，這臺發(fā)動機將低油耗、高動力以及媲美6缸發(fā)動機的運轉平衡性結合在了一起。
我們知道，通常來說發(fā)動機壓縮比越高，整體運轉效率越高。但是在一些工況下（比如高轉速、高負載條件下）過高的壓縮比就可能導致氣缸內的混合氣體過早點燃，導致爆燃的情況發(fā)生。如果能夠改變發(fā)動機的壓縮比，那就實現(xiàn)了低油耗和高動力的兼顧，無疑是許多發(fā)動機工程師的夢想。然而囿于發(fā)動機結構的限制，這一想法被擱置了數(shù)十年。
而日產的工程師則另辟蹊徑：將一套設計巧妙的多連桿裝置將曲軸同活塞連桿相連，通過改變連桿角度實現(xiàn)了壓縮比的變化。
上圖為VC-TURBO發(fā)動機可變壓縮比機構的主要結構。我們看到，當需要改變發(fā)動機壓縮比時，諧波齒輪驅動裝置可以轉動一個角度，從而改變這套多連桿裝置的幾何結構，使活塞連桿同曲軸的相對位置發(fā)生改變，實現(xiàn)壓縮比的變化。目前這款VC-TURBO發(fā)動機的壓縮比可以從8：1（高性能）到14:1（高燃效）之間無級變化，相應地，排量也從1991mL（8:1）到1970mL（14:1）之間變化。
采用可變壓縮比結構的這款發(fā)動機效果立竿見影：它的最大功率為272馬力，最大扭矩380?！っ?，動力輸出在同級別中達到了優(yōu)秀水準；其次燃油效率較之前的6缸動機降低了30-35%（視不同驅動形式而定）。
可能很多人在質疑：多出來的這套連桿裝置會增加發(fā)動機的體積和重量嗎？事實上，這款結構復雜的發(fā)動機較傳統(tǒng)的2.0T發(fā)動機在重量和體積上并無區(qū)別。秘訣就在于這套連桿由于巧妙的設計，令其活塞在做功行程幾乎是垂直向下運動，這樣一來就極大地降低了發(fā)動機整體的振動，從而省去了普通4缸發(fā)動機的平衡軸設計，很好地控制了整體重量和體積。
除此之外，當前發(fā)動機領域的諸多先進技術也出現(xiàn)在它的身上。比如它采用了歧管噴射/缸內直噴兩種燃油噴射方式，以及奧托/阿特金森兩種循環(huán)方式，配合不同的壓縮比，將發(fā)動機的潛力發(fā)揮到極致。
在高壓縮比狀態(tài)下，發(fā)動機采用阿特金森循環(huán)配合燃油直噴，最大程度地提升燃效，并且避免爆震；在低圧縮比狀態(tài)下，發(fā)動機則切換至奧托循環(huán)，從而實現(xiàn)更好的動力輸出。此外，冷卻循環(huán)控制、鏡面涂層技術以及變排量油泵的設計則進一步減少了不必要的能量消耗。
低油耗、高輸出，并且還有媲美6缸發(fā)動機的平順性，日產VC-TURBO發(fā)動機將諸多看似矛盾的特點集成在了一起。其獨創(chuàng)可變壓縮比的多連桿結構，則打破了內燃機在100多年以來固定的設計，我不禁要為這種大膽而巧妙的創(chuàng)新點贊。
