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四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)已成為汽車最高效可靠的動(dòng)力之一，然而工程師并沒有停下腳步，因?yàn)楝F(xiàn)有的技術(shù)還沒有達(dá)到理想化的水平。為了將效率和性能都達(dá)到最大化，工程師將許多新技術(shù)都應(yīng)用到了目前量產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)上。

有些技術(shù)要把它從圖紙變成產(chǎn)品卻異常困難，因?yàn)樗�的�?shí)現(xiàn)意味著要對(duì)已經(jīng)沿用上百年的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，而一旦量產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)將從此跨入一個(gè)新的時(shí)代，這項(xiàng)技術(shù)就是可變壓縮比。

可變壓縮比是一項(xiàng)革命性技術(shù)

每過一段時(shí)間就會(huì)有新的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)誕生，從缸內(nèi)直噴、渦輪增壓、高壓縮比再到阿特金森循環(huán)，這些新技術(shù)的確讓發(fā)動(dòng)機(jī)變得更高效更省油，但它們?nèi)匀粺o法改變傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上的弊端。發(fā)動(dòng)機(jī)工作模式其實(shí)與人運(yùn)動(dòng)時(shí)非常類似，慢跑時(shí)人們需要緩慢呼吸讓心臟處于相對(duì)松弛的狀態(tài)，快跑時(shí)則需要使勁呼吸讓心臟處于緊繃狀態(tài)。人通過心臟調(diào)節(jié)呼吸來控制節(jié)奏，而發(fā)動(dòng)機(jī)則是通過調(diào)節(jié)壓縮比來控制運(yùn)轉(zhuǎn)模式。

平常慢慢開車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載很小缸內(nèi)溫度相對(duì)較低，上了高速后發(fā)動(dòng)機(jī)開始高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，缸內(nèi)的溫度隨之提高。理想狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷應(yīng)當(dāng)可以使用高壓縮比提升效率降低油耗，而高負(fù)荷下可以使用低壓縮比徹底釋放動(dòng)力。但傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比是固定的，一旦把壓縮比提高壓榨動(dòng)力，那么高溫高負(fù)荷下就會(huì)發(fā)生爆震，導(dǎo)致極限性能受限，把壓縮比調(diào)低一點(diǎn)，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)極限性能更好，但是低負(fù)荷工況效率不高。因此不得不退而求其次，設(shè)定一個(gè)不高不低的壓縮比，這種辦法只是權(quán)宜之計(jì)。

固定的壓縮比限制了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)模式，所以傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)必須在油耗和動(dòng)力之間做選擇，要么選擇其中一個(gè)要么折中，如果能實(shí)現(xiàn)壓縮比隨工況調(diào)節(jié)，那么這個(gè)問題就迎刃而解了。日產(chǎn)從上世紀(jì)末就開始著手研發(fā)可變壓縮比技術(shù)，從最初的圖紙到正式量產(chǎn)一共用了20年的時(shí)間。日產(chǎn) VC-TURBO智控引擎(可變壓縮比渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī))的到來，對(duì)于汽車行業(yè)來說具有非同一般的意義，它的出現(xiàn)意味著發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代。

魚和熊掌可以兼得

日產(chǎn)VC-TURBO智控引擎的訣竅就在曲柄連桿機(jī)構(gòu)，它在傳統(tǒng)的曲軸軸頸上增加了一個(gè)多連桿(L-link)，多連桿一端接活塞連桿另一端接偏心軸的連桿(C-link)，偏心軸(Control shaft)又與右側(cè)的電機(jī)控制臂連接(A-link)。電機(jī)(Electric motor)順時(shí)針或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)就會(huì)帶動(dòng)控制臂拉伸，使偏心軸的連桿往上或往下移動(dòng)，恰好偏心軸連桿又與曲軸軸頸上的多連桿連接，通過杠桿原理讓活塞可以往上或者往下移動(dòng)約6毫米。

通過改變活塞上止點(diǎn)與下止點(diǎn)的位置，燃燒室的容積就可以隨之變化，如果活塞上止點(diǎn)往下移動(dòng)那么燃燒室容積變大壓縮比降低，活塞上止點(diǎn)往上移動(dòng)燃燒室容積變小壓縮比提高。

這套巧妙的多連桿機(jī)構(gòu)使發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比可以在8:1-14:1之間無縫切換，發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)立即切換成高效率模式，使用14:1的高壓縮比提高燃油經(jīng)濟(jì)性，當(dāng)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)又馬上切換成高性能模式，使用8:1的低壓縮比降低爆震增加輸出功率。

可變壓縮比渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可以根據(jù)工況選擇最理想的壓縮比，而不是在兩種固定壓縮比之間調(diào)節(jié)，比如在中等負(fù)荷下發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用11:1的壓縮比。VC-TURBO智控引擎(可變壓縮比渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī))的出現(xiàn)使發(fā)動(dòng)機(jī)油耗和動(dòng)力不再是一個(gè)矛盾，動(dòng)力與油耗的選擇完全取決于駕駛員的需求。

堪比6缸的平順性

在多數(shù)人的印象中，4缸發(fā)動(dòng)機(jī)平順性不如6缸的好，這是因?yàn)?缸不僅點(diǎn)火間隔小而且自身運(yùn)轉(zhuǎn)的往復(fù)慣性力小。VC-TURBO智控引擎結(jié)構(gòu)有別于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)，它的活塞運(yùn)動(dòng)更接近正玄曲線，因此不會(huì)像傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)一樣產(chǎn)生二次慣性力，所以VC-TURBO智控引擎不需要平衡軸。

更均勻的活塞加速度以及更大的缸內(nèi)壓力使得VC-TURBO智控引擎(可變壓縮比渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī))的振動(dòng)遠(yuǎn)小于普通直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)平順性接近V6發(fā)動(dòng)機(jī)的水平。

更低的摩擦損失

傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞與曲軸中心點(diǎn)垂直布置會(huì)使活塞產(chǎn)生較大的側(cè)壓力，日產(chǎn)VC-TURBO智控引擎獨(dú)特的多連桿機(jī)構(gòu)，讓活塞與曲軸中心點(diǎn)保持偏置減少活塞側(cè)壓力，雖然多連桿機(jī)構(gòu)比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)更復(fù)雜，但并未因此增加發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦力。

最前沿的技術(shù)看它一個(gè)就夠了

VC-TURBO智控引擎采用了當(dāng)下先進(jìn)燃燒控制、噴油、熱管理以及制造工藝。為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦損失和重量，在制造工藝上選擇先進(jìn)的缸體熔射技術(shù)，去掉缸體內(nèi)的氣缸套后，在缸內(nèi)壁噴涂特殊材料，經(jīng)過硬化和拋光，形成超光滑壁面。汽缸壁上低摩擦涂層能減少44%的活塞摩擦損失，這樣有利降低油耗并提升加速性能，取消氣缸套發(fā)動(dòng)機(jī)也因此變得更輕了。

汽缸蓋集成排氣歧管是渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的一種設(shè)計(jì)趨勢(shì)，通過將排氣歧管集成在汽缸蓋內(nèi)，可以利用高溫廢氣加快暖機(jī)速度。這種設(shè)計(jì)還進(jìn)一步縮短熱排氣流通距離，配上輕量化渦輪葉片后發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力響應(yīng)速度更快。催化器與排氣歧管的距離也大幅降低，啟動(dòng)車輛時(shí)催化器可以快速達(dá)到工作溫度。

為了防止缸內(nèi)直噴在發(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)時(shí)將汽油噴射在汽缸壁上，導(dǎo)致汽油與機(jī)油混合，日產(chǎn)特意在VC-TURBO智控引擎上采用了復(fù)合噴射技術(shù)。低溫和低速行駛時(shí)依靠電噴噴油器為氣缸提供燃油，避免機(jī)油增多的現(xiàn)象，高速時(shí)切換成直噴噴油器，復(fù)合噴射可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況選擇噴射模式，燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力表現(xiàn)會(huì)更好。

除了改變壓縮比，VC-TURBO智控引擎還引入效率更高油耗更低的阿特金森循環(huán)，在壓縮行程中氣門延遲關(guān)閉，一部分的氣體被排出氣缸，從而做到了膨脹比大于壓縮比。中高速工況下采用燃油經(jīng)濟(jì)性更好的阿特金森循環(huán)，急加速和低速行駛時(shí)采用動(dòng)力性能更好的奧托循環(huán)。將可變壓縮比和阿特金森循環(huán)兩種技術(shù)同時(shí)應(yīng)用在一款發(fā)動(dòng)機(jī)上，堪稱發(fā)動(dòng)機(jī)硬件和軟件的一次完美結(jié)合。

更強(qiáng)的動(dòng)力更低的油耗更好的平順性，VC-TURBO智控引擎將不可能變成了可能。從油耗、動(dòng)力、NVH以及制造工藝上看，VC-TURBO智控引擎稱得上是目前技術(shù)最為先進(jìn)的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。

來源：四川在線