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20年磨一剑 聊日产2.0T VC-TURBO发动机

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  [汽车之家 发动机技术]  如果让我举一件今年国内汽车发动机领域最重要的事件,我会选4月12日的日产VC-TURBO可变压缩比发动机在东风日产郑州工厂正式下线这件事。日产这款VC-TURBO 2.0T可变压缩比发动机是全球首款量产可变压缩比发动机,是日产工程师经过20年时间研发的技术结晶,相比现款日产2.0T发动机能降低27%的油耗。该发动机的国产化降低了其制造成本,使得中国消费者能够以更实惠的价格享受到拥有全球领先技术的发动机产品,也大大增强了日产车型动力系统的竞争力。今天我们就通过现场拆解来了解下VC-TURBO可变压缩比“黑科技”究竟是怎样一回事。

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● 与竞品参数对比

  已经实现国产的日产2.0T VC-TURBO可变压缩比发动机代号为“KR20DDT”,目前已经搭载在今年6月份上市的东风英菲尼迪2018款QX50之上,此后也将搭载在本月18日上市的东风日产全新天籁(参数|询价)车型之上。

东风日产 天籁 2019款 2.0T ALTIMA基本型

东风日产 天籁 2019款 2.0T ALTIMA基本型

东风日产 天籁 2019款 2.0T ALTIMA基本型

  搭载2.0T VC-TURBO发动机的英菲尼迪QX50和同级竞品相比,在最大功率数据上有一定优势,体现出可变压缩比技术在动力输出性能上的优势。但从下表我们也可以看到,低扭输出性能较强的奥迪2.0T发动机(1600rpm时就能输出370N·m最大扭矩),虽然最大马力和峰值扭矩参数并不突出,但能够为车辆提供更好的加速特性,在0-100km/h加速测试中获得更好的成绩,而且奥迪Q5L上面这台发动机的油耗表现也是可圈可点的。

四款搭载在中型SUV上的主流2.0T发动机参数对比
名称 英菲尼迪2.0T 奥迪2.0T 凯迪拉克2.0T 讴歌2.0T
代号 KR20DDT EA888 - K20C5
排量 2.0L 2.0L 2.0L 2.0L
进气形式 涡轮增压 涡轮增压 涡轮增压 涡轮增压
供油方式 混合喷射 混合喷射 直喷 直喷
是否带有
可变压缩比
应用车型 英菲尼迪QX50 奥迪Q5L 凯迪拉克XT5 讴歌RDX
最大马力 272Ps/5600rpm
(QX50四驱版数据)
252Ps/5000-6000rpm
(Q5L四驱版数据)
269Ps/5500rpm
(XT5四驱版数据)
265Ps/6500rpm
(讴歌RDX四驱版数据)
峰值扭矩 380N·m/4400-4800rpm
(QX50四驱版数据)
370N·m/1600-4500rpm
(Q5L四驱版数据)
400N·m/3000-4300rpm
(XT5四驱版数据)
380N·m/3000-4000rpm
(讴歌RDX四驱版数据)
0-100km/h加速 7.81s
(四驱版实测)
6.7s
(四驱版官方)
8.2s
(四驱版官方)
7.5s
(四驱版官方)
综合油耗 7.9L/100km
(四驱版工信部)
7.3L/100km
(四驱版工信部)
7.9L/100km
(四驱版工信部)
9L/100km
(四驱版工信部)

  据官方介绍,实际上KR20DDT发动机经过调校也能够在1500rpm输出最大扭矩,但受制于QX50上搭载的那台型号较旧的CVT变速箱,最大扭矩输出转速被调高了。等到新车型换用新的变速箱后,KR20DDT发动机被“封印”的低扭才会被完全释放。

● 可变压缩比是怎样实现的?

  从本文标题你们或许已经看出一点端倪,可变压缩比技术实际上已经有二十多年历史了。萨博(Saab)在上世纪80年代末开始研究可变压缩比发动机,通过可移动的气缸盖和缸筒来实现压缩比的改变,并在1990年申请了相关技术专利,之后推出了SVC可变压缩比发动机。自此各整车厂商便开始可变压缩比发动机的研究。

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  为了规避专利诉讼,各厂家实现可变压缩比的方式不尽相同,验证设计概念的发动机数目不少,但基本上都未实现大规模量产,原因集中在可靠性、耐久性、小型化、运转效率等问题上面。

东风日产 天籁 2019款 2.0T ALTIMA基本型

东风日产 天籁 2019款 2.0T ALTIMA基本型

  据官方称,日产这款2.0T VC-TURBO发动机的研发资金高达200亿美元,究竟这款日产斥巨资开发出来的发动机是通过什么方式来实现压缩比改变的呢?下面我们一起来了解一下。

东风日产 天籁 2019款 2.0T ALTIMA基本型

东风日产 天籁 2019款 2.0T ALTIMA基本型


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『日产2.0T VC-TURBO发动机可变压缩比机构实拍视频』

东风日产 天籁 2019款 2.0T ALTIMA基本型

东风日产 天籁 2019款 2.0T ALTIMA基本型

东风日产 天籁 2019款 2.0T ALTIMA基本型

  细心的朋友可能会注意到,VC-TURBO发动机和传统发动机相比,少了曲轴底部的平衡轴,没有了平衡轴是不是意味着发动机的抖动就会变大呢?事实并非如此。VC-TURBO发动机的多连杆结构能够使发动机活塞运动更接近正弦曲线,有利于四个气缸工作时产生的带有相位差的振动相互抵消,从而提升发动机工作时的平顺性。

东风日产 天籁 2019款 2.0T ALTIMA基本型

  与传统的活塞式发动机相比,2.0T VC-TURBO发动机的活塞/曲轴/连杆机构增加了多个摩擦副。这理论上会增加发动机的运转摩擦,降低发动机运转时的效率。但也是由于多连杆机构的设计,2.0T VC-TURBO发动机上与活塞相连的那根连杆在发动机运转时的摆动幅度变小了,这使得活塞处于上止点时,连杆最大程度地保持垂直状态,这样在做功行程初期,点燃混合气产生的冲击力不会使活塞产生较大的向气缸壁挤压的分力,降低活塞与气缸之间的摩擦达44%,对冲了摩擦副增加造成的负面影响。


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『VC-TURBO发动机与传统发动机工作情况对比视频』

东风日产 天籁 2019款 2.0T ALTIMA基本型

东风日产 天籁 2019款 2.0T ALTIMA基本型

  控制电机(带位置传感器的无刷电机)经过减速器减速增扭后,通过A连杆来转动偏心轴,偏心轴的转动会改变多连杆系统的结构,从而同时改变四个气缸活塞上止点和下止点的位置,使得发动机的压缩比能够在8:1至14:1之间变化。据官方资料介绍,发动机压缩比从14:1降低至8:1的过程中,活塞上止点下移了6mm,活塞行程由88.9mm增加值至90.1mm,排量由1970cc增加至1997cc。而发动机压缩比从14:1降低至8:1的用时大约为1.2秒。

● 可变压缩比控制策略是怎样的?

  从2.0T VC-TURBO发动机的MAP图我们可以看到,该发动机中低转速、中低负荷工况采用的是14:1的高压缩比,以提升发动机的燃油经济性;高负荷、高转速工况采用的是8:1的低压缩比,一方面是为了输出更强的动力,另一方面能够避免爆震的发生从而提升发动机运转的平顺性。而上述两种工况区之间的过渡区则会根据实际工况在14:1-8:1之间选择合适的压缩比。

东风日产 天籁 2019款 2.0T ALTIMA基本型

  从官方给出的资料来看,这套可变压缩比系统是能够连续动态地调节发动机的压缩比的。对于不同标号或不同品质的汽油,ECU会根据来自爆震传感器的数据在全工况范围内动态微调压缩比数值,以保证发动机平稳运转,加强发动机对油品的适应性。虽然日产官方推荐该发动机使用95号汽油,但使用92号汽油也是没有问题的,只是动力性能和燃油经济性会有所减弱而已,并不会损坏发动机。除了油品的影响,ECU还会考虑环境温度、冷却液温度、海拔(空气密度)等参数来设定发动机的最优压缩比。

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  • 天籁 2016款 2.5L XL-UpperNAVI Tech智尊版 阅读测试文章
    加速(0-100公里/小时) 刹车(100-0公里/小时) 油耗(100公里)
    8.45 41.31 9.70
    测试文章:10个误会及其真相 测试2016款天籁2.5L
    评测编辑-罗浩:

    如今各款主流中型车都换代了,天籁已经显得有点老,不过这款车的综合性能还是不错的,依然是个值得考虑的选择。

    评测编辑-:

    好久没有关注天籁的最新消息了,虽然没啥新闻,但它依然是一款很不错的车型,对于家用来说还是挺合适的。

    评测编辑-张可:

    2.5L天籁动力不错,比预想得有乐趣一些,不过对于家用来说,购买2.0L车型真的就足够了,所以注定了2.5L车型已经不可能是全系的销售主力。

  • 天籁 2016款 2.0L XL-Upper智尚版 阅读测试文章
    加速(0-100公里/小时) 刹车(100-0公里/小时) 油耗(100公里)
    9.88 39.57 9.50
    测试文章:无需将就着开 测2016款天籁2.0L智尚版
    评测编辑-黄荣嘉:

    一般来说,选择2.0L车型的朋友都是预算有限,动力肉点忍了,配置不多也只能忍了。但相处了几天之后,这台新款的2.0L天籁并没给我这样的感觉。动力虽然不算太强,毕竟只有2.0L的排量,但日常使用够了,如果不计较油耗舍得踩油门的话,甚至还有点可玩性。配置方面同样是够用了,我最喜欢它有丰富的安全配置,其次是有智能钥匙和支持CarPlay功能。整体来说,我挺满意的,8分。

    评测编辑-何家荣:

    新款天籁的外观越来越年轻了,也越来越趋近家族式的设计,相信受众群体也会随之而扩大。当然,它的提升还不仅如此,在2.0L发动机加入直喷系统后,动力的表现有了明显的提升,9.88秒的0-100km/h加速时间与该级别搭载相同排量的自然吸气发动机车型对比已经算不错的了,另外其转向系统反馈回来的手感也相对老款有了一定的提升,这些都是值得肯定的。

    评测编辑-梁海文:

    天籁2.0L适合于注重经济实用的客户,既能享受到天籁的舒适乘坐感受,同时在购车和用车成本方面都相比2.5L车型更低。在实际测试中新车取得0-100km/h加速9.88秒的成绩,相比同级别日系竞品有一定优势。考虑到目前市场上普遍能有2-3万元的优惠,整体来看性价比不错。

  • 天籁 2013款 2.5L XL-UpperNAVI Tech尊贵版 阅读测试文章
    加速(0-100公里/小时) 刹车(100-0公里/小时) 油耗(100公里)
    8.89 41.38 --
    测试文章:还是最舒服的!测试东风日产全新天籁
    评测编辑-梁巍:

    这次新天籁把重点都放在了外形设计上,靠视觉效果争取了不少年轻人的关注,让它不再是“中老年人”专属。动态表现上似乎没什么改变,一如既往的舒适。可能大家纠结6缸发动机变成了4缸,不过从测试成绩上看并没什么影响,再加上些高科技配置,综合实力算是有提升。

    评测编辑-胡正暘:

    换代之后仍是相当舒适的一款中型车,在路上放松身体的利器,另外也增加了一些显档次的科技配置。2.5升V6发动机换成了直列4缸发动机,日产明白大多数买家都不会在乎这点。

    评测编辑-罗浩:

    作为换代车型,新天籁在设计风格上确实有不小的转变,新车看着更年轻、也更运动了,不过实际测试后,它的性能基本没有提升,只能继续靠舒适这个卖点在市场打拼了。

  • 天籁 2011款 2.0L XL舒适版 阅读测试文章
    加速(0-100公里/小时) 刹车(100-0公里/小时) 油耗(100公里)
    11.55 43.99 7.35
    测试文章:舒服又省油 测试2011款2.0升日产天籁
    评测编辑-梁巍:

    我知道天籁是以舒适性见长的车型,不过亲自体验过之后它的舒适程度和静音效果还是出乎我的意料之外。2.0发动机低速扭矩发挥的很好,正好适合城市驾驶,而且配合CVT变速箱油耗也有不错的表现。如果只想要舒服选天籁绝对没错,不过想要带点运动型,天籁柔软的悬挂会让你崩溃。

    评测编辑-胡正暘:

    2.0升的天籁仍旧舒服的彻底,动力部分不必担心,低速扭矩调的很充 沛,城市里不会拖你后腿,另外有CVT在油耗也不高。小排量对一般用 户来说是个性价比很好的选择,如果商务气息弄一些,还是选更高级别 比较得体。

    评测编辑-罗浩:

    “天籁”+“2.0”+“CVT”,听起来已经不是“无聊”的简单叠加,而是“无聊”的三次方!但我必须承认实际上它开起来感觉好极了!中低速时油门的积极响应弥补了动力的不足,驾驶感受简单轻便,忘了什么操控乐趣吧,我们每个月总有那么三十几天不想飙车。

  • 天籁 2008款 2.5L XL领先版 阅读测试文章
    加速(0-100公里/小时) 刹车(100-0公里/小时) 油耗(100公里)
    9.00 45.80 --
    测试文章:重舒适又显档次!测试新一代天籁250XL
    评测编辑-韩路:

    大而且豪华是我对天籁的评价,对于天籁极为舒服的后座我非常喜欢!虽然这个车现在销售量并没有上来,但是我认为天籁才是同级别日本车中最舒服的车了。不过同级对手在保有量上拥有比天籁大几个级别的口碑,这也是日产今后几年要努力突破的瓶颈。

    评测编辑-王苦公:

    新天籁虽然不是换代车型,但也算得上是彻底升级了。外观时尚不失稳重,摆脱了老款车型的沉闷感。内部的豪华程度无以复加,超越所有同级对手。动力比较平顺,但不平庸,提速和高速巡航都有一手,不过刹车的表现就很一般或者说是有点不合格了,毕竟偏重公务市场的车,安全性还是第一位的。

    评测编辑-孟庆嘉:

    新一代天籁的外观大气、精神,与老款相比更容易让人接受。舒适性是这款车的最大卖点!从乘坐到驾驶它都遵循了这个原则,V6+CVT基本算是目前中型车中的最强;舒适的座椅更是全面超越昔日的日系对手!未来的日子又有好戏看了……

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天籁

指导价:17.58-29.88万
级别:中型车
发动机:2.0L 2.5L
变速箱:无级