當蔚來和特斯拉正在因為鋰電池的易燃特性而焦頭爛額之時，當國六標準正式落地、標準切換所導致的清倉鬧劇曲終人散之際，傳統(tǒng)內(nèi)燃機似乎已經(jīng)成為制約汽車發(fā)展的絆腳石。面對排放和環(huán)保節(jié)能的大趨勢，越來越多的廠商無條件投向純電的懷抱。
難道未來的汽車，真的將告別擁有超過百年歷史的內(nèi)燃機，被電動機一統(tǒng)江湖？可以確定的是，如果真的有那一天，汽車將變得比現(xiàn)在無趣得多。好在，有一個一直以“技術”為品牌發(fā)展宗旨、雖然純電技術過硬，但依然對內(nèi)燃機抱有信心的品牌站了出來——它就是日產(chǎn)�？勺儔嚎s比發(fā)動機VC-TURBO，被日產(chǎn)認為是內(nèi)燃機未來進化的成功方向。
從1998年開啟對可變壓縮比發(fā)動機的研究，日產(chǎn)的工程師用了近20年的時間，最終破解了汽車發(fā)動機領域的哥德巴赫猜想，成功研發(fā)了世界上首款量產(chǎn)可變壓縮比發(fā)動機。自從去年正式登陸中國市場，VC-TURBO憑借出色的動力性能和燃油經(jīng)濟性，也已得到了消費者的認可。
7月1日，東風日產(chǎn)在鄭州發(fā)動機工廠召開了NISSAN VC-TURBO核心技術分享會，日產(chǎn)汽車首席動力總成工程師木賀新一親臨現(xiàn)場，全面解讀了VC-TURBO。與此同時，東風日產(chǎn)宣布，這部黑科技發(fā)動機將冠以“超變擎”這樣一個更加響亮的代號，并將投產(chǎn)更多不同排量機型、搭載于更多東風日產(chǎn)車型之上。
  可變壓縮比——百年內(nèi)燃機的未來之路  

可變壓縮比技術概念在100年前就已提出，當時社會對這一技術的需求是希望通過壓縮比可變的方式，使內(nèi)燃機能夠使用不同油品的燃料，而對動力不會有明顯的影響——1920年代，英國人哈利·里卡多爵士就曾嘗試制造出一臺具備可變壓縮比的發(fā)動機，但受制于那個時代的技術限制，他并沒有成功。
事實上，可變壓縮比并不止能讓汽車使用更寬標號油品這一項好處。
壓縮比是內(nèi)燃機的決定性參數(shù)之一，內(nèi)燃機的壓縮比指的是氣缸活塞在最低點時氣缸的容積與氣缸活塞到最高點時氣缸容積的比值，這一參數(shù)對發(fā)動機的基礎性能有著決定性影響。
在日產(chǎn)VC-TURBO成功量產(chǎn)之前，世界上所有的內(nèi)燃機都是固定壓縮比的，但總的來說，高壓縮比是發(fā)展趨勢——因為壓縮比高，氣缸內(nèi)油氣混合氣的燃燒速度就快、燃燒得更加徹底，由化學能轉(zhuǎn)化成的機械能就更多，所以追求經(jīng)濟省油的發(fā)動機往往壓縮比就高，例如馬自達的“創(chuàng)馳藍天”發(fā)動機。
但與此同時，高壓縮比內(nèi)燃機需要配合高標號燃油，否則將有爆震的風險。
反之，壓縮比越低，發(fā)動機就更“簡單粗暴”，可以壓榨出更強的性能，但油耗會更高。相對較低的壓縮比能在發(fā)動機起步和低速階段提供穩(wěn)定、充沛的動力輸出，但是總體來說效率不佳、不符合當下節(jié)油的趨勢。 更讓人糾結的是，渦輪增壓發(fā)動機先天與高壓縮比存在矛盾——當廢氣渦輪以高壓將空氣噴進氣缸時，燃料和空氣的混合比較低，點火時容易發(fā)生爆震。
為了防止這一有害的現(xiàn)象，渦輪增壓發(fā)動機通常都采用了較低的壓縮比，比如日產(chǎn)旗下大名鼎鼎的“戰(zhàn)神”R35 GT-R，其VR38DETT V6雙渦輪引擎的壓縮比就只有9：1。
渦輪增壓還有一項先天的缺陷。在低轉(zhuǎn)速工況時，廢氣壓力不足，渦輪沒有介入工作，這時候較低的壓縮比就成為了拖累，嚴重影響著發(fā)動機的整體熱效率。
對此，一個解決方案是采用混動模式，用電動機來負責啟動和低速形式。但鋰電池的安全性也讓人心憂……而通過進排氣門正時調(diào)節(jié)可以達到一定程度的壓縮比改變，讓發(fā)動機在奧拓和阿特金森循環(huán)之間切換。
但這種調(diào)節(jié)方式只能達到“微調(diào)”的效果，并不能從根本上解決問題。如此一來，真正能夠?qū)崿F(xiàn)無級、連續(xù)可變壓縮比的技術，就顯得格外可貴。
日產(chǎn)并非唯一一個著眼于實現(xiàn)這項技術的汽車企業(yè)。隨著國際市場上原油價格的不斷攀升、各國對汽車排放和油耗要求的日益嚴苛，上個世紀80年代末，可變壓縮比技術再次被各大車廠提上日程。然而無論是戴姆勒、薩博，還是福特、PSA、豐田，都沒能找到合適的解決方案。 一向標新立異的薩博曾搞出名為“Saab Variable Compression”、簡稱為“SVC”的技術。在1990年，薩博就取得相關技術專利，號稱可以減少30%的燃油消耗，然而一直到薩博倒閉，SVC也并未完成量產(chǎn)。
薩博的失敗在于這項技術過于復雜，大家都知道，氣缸和活塞的口徑顯然是不可能輕易改變的，而薩博的腦洞是：改變氣缸的大小——在需要的時候，讓氣缸體和缸蓋以曲軸為中心偏轉(zhuǎn)一定角度，達成類似改變缸蓋位置的效果，從而改變?nèi)紵�室的容積，達成發(fā)動機壓縮比可變的效果。
福特也曾研究過借助于氣缸蓋里面的副活塞或氣門來改變?nèi)紵�室形狀進而改變壓縮比的方案，結果仍是：失敗。
另一條路子是從連桿和曲軸上做文章。位于奧地利的AVL李斯特公司曾嘗試打造可伸縮的、集成在連桿體上并能夠調(diào)整壓縮比的調(diào)節(jié)機構來實現(xiàn)發(fā)動機的可變壓縮比，結果還是：失�。淮髂防找驳乖趪L試之路上，因為戴姆勒的方案需要超高強度的材料來打造連桿和曲軸，而如此高強度的材料幾乎無法被加工、制造。 就像看似復雜的奧數(shù)題，常常有一套讓人眼前一亮的巧妙解法一樣，日產(chǎn)最終實現(xiàn)成功的方法，可謂“四兩撥千斤”——通過曲軸下方增加的一套電控回旋機構，在曲軸旋轉(zhuǎn)軸心位置不變的情況下控制曲柄連桿的動作高度，也就是對活塞和曲柄進行整體的6mm內(nèi)的上下推移，這樣一來，壓縮比就可以從8：1到14：1進行無級調(diào)節(jié)。
當然，如今“馬后炮”說來簡單，日產(chǎn)的工程師們卻是為之付出了整整20年的歲月！木賀先生介紹說，在研發(fā)這一“黑科技”的過程中，每年都投入了數(shù)億日元的巨款，就連日產(chǎn)高層也一度產(chǎn)生懷疑，這項技術究竟能否被最終實現(xiàn)。在艱辛付出之后，終于收獲了成功。
木賀先生還首次披露，這項技術還得到了同為雷諾-日產(chǎn)聯(lián)盟的雷諾F1車隊的指點和幫助。在研發(fā)中，日產(chǎn)團隊曾發(fā)現(xiàn)，這部發(fā)動機在達到高轉(zhuǎn)速時會發(fā)出奇怪的噪音，F(xiàn)1發(fā)動機的轉(zhuǎn)速通常能夠達到兩萬轉(zhuǎn)，在雷諾F1車隊技術人員的支援下，日產(chǎn)的研發(fā)人員成功處理掉了這一噪音。 在長達20年的“冷板凳”期間，日產(chǎn)僅在2005年正式發(fā)布過有關該技術的新聞。直到2014年，可變壓縮比在日產(chǎn)手中經(jīng)過結構定性、工藝提升、小型化、試制生產(chǎn)等等階段后才最終發(fā)布。歷經(jīng)超過30,000小時的臺架技術測試，以及3,000,000公里等效道路測試，發(fā)動機可靠性無需擔憂。此外，VC-TURBO發(fā)動機的使用壽命與其他發(fā)動機無異，并且維修成本不會非常昂貴。
  VC-TURBO的極致未來：適應任何燃料的“萬能”內(nèi)燃機
VC-TURBO毫無疑問是當前地球上最先進的內(nèi)燃機之一，經(jīng)過英菲尼迪QX50的試水之后，這項屬于未來的內(nèi)燃機技術，跟隨著東風日產(chǎn)天籟全新?lián)Q代的腳步，真正進入了國產(chǎn)、上量的通道，其兼具出色動力性能和燃油經(jīng)濟性的表現(xiàn)，也已得到市場的充分認可，在搭載了VC-TURBO發(fā)動機的2.0T車型助力下，第七代天籟6月訂單量為10923臺，這就是最有力的證明。
盡管這項技術已經(jīng)相當成熟，并在全球多個市場進入量產(chǎn)，但它還有更大的潛力可挖，其優(yōu)勢還遠不止“動力”和“油耗”。
排放，就是VC-TURBO的優(yōu)勢項目之一。此次交流會選在7月1日舉行，這一天同時也是全國多個重點省市提前切換國六排放標準的日子，中國車市在這一天正式進入國六時代。嚴苛的排放標準是社會公眾對高效環(huán)保動力需求的體現(xiàn)。當下許多車型通過加裝尾氣處理裝置來達成排放標準，但對于尾氣的處理只能被動達成考核，并不能從根源上達到目的。
VC-TURBO通過可變壓縮比技術，能快速判斷駕駛者需求、甚至能夠依靠發(fā)動機工況、車速，在電腦幫助下智能調(diào)整缸內(nèi)壓縮比，在8:1-14:1之間連續(xù)無級切換。配合渦輪增壓技術，在保證動力輸出平穩(wěn)流暢的同時將燃油效率提升到極致，不僅油耗大幅降低，排放物也相應減少，完全足以滿足國六排放標準。事實上，VC-TURBO正是排放標準日益嚴苛背景下的最佳燃油動力方案。 木賀先生表示，對高效環(huán)保動力的追求是大勢所趨，但不應以犧牲動力體驗為代價。因此內(nèi)燃機依然是未來滿足環(huán)保出行的其中一個理想選擇，而VC-TURBO正是內(nèi)燃機向環(huán)保清潔動力升級進化的成功范例。兼顧超級節(jié)能與超級動力只是VC-TURBO在現(xiàn)階段的特點之一，可變壓縮比技術的最終進化目標極其廣闊。
比如，VC-TURBO雖然能夠解決一些傳統(tǒng)只能由混動系統(tǒng)解決的“痛點”，但VC-TURBO并不是一項與混動互斥的技術。
未來，日產(chǎn)e-POWER車型也有望采用VC-TURBO引擎當作發(fā)電機結合電動馬達。日產(chǎn)e-POWER系統(tǒng)中的發(fā)動機是完全不參與驅(qū)動的，在任何工況下，發(fā)動機僅負責發(fā)電，車輛驅(qū)動則是由驅(qū)動電機來完成的。與傳統(tǒng)內(nèi)燃機相比，VC-TURBO能夠提供更好的燃油經(jīng)濟性，同時可以平衡高低轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)更安靜、更經(jīng)濟的運行效果。
而VC-TURBO的最終進化目標，正是100年前可變壓縮比概念提出時的初衷：實現(xiàn)不同燃料的兼容，成為一款真正的廣域普適內(nèi)燃機。屆時VC-TURBO不僅能同時使用不同油品的燃油，甚至能使用不同物理屬性的燃料，如酒精等清潔能源，真正實現(xiàn)不妥協(xié)動力性能的低排放乃至零排放出行。
電氣化領域，日產(chǎn)有全球明星車型LEAF的底氣；在內(nèi)燃機領域，獨有的VC-TURBO將在相當長時間內(nèi)保持行業(yè)領先�？梢韵胂笠幌拢�未來的日產(chǎn)汽車，或許只需要一個排量很小的VC-TURBO發(fā)動機與e-POWER系統(tǒng)配合。電氣化部分負責節(jié)能、減排，而“生冷不忌”的VC-TURBO則致力于消除電量焦慮。同時具備兩項特長的日產(chǎn)汽車，或許將是未來汽車的“最優(yōu)解”。   代號“超變擎”，明年4月實現(xiàn)基本全面國產(chǎn)
在此次交流會上，除了木賀新一先生帶來關于VC-TURBO詳盡的解讀，更重要的信息還在于代號“超變擎”的公布——導入中國市場以來，這項技術盡管已經(jīng)讓使用者們有口皆碑，但對于潛在客戶和公眾來說，其知名度仍然有待提升。相較于豐田“雙擎”、本田“銳·混動”這些本土化程度較高的動力總成新技術來說，VC-TURBO仍然顯得有些“高冷”。
超——“超”越時代和“超”高的動力性能和燃油經(jīng)濟性；
變——可“變”壓縮比，未來有望從根本上改“變”汽車動力；
擎——驅(qū)動天籟車型，乃至東風日產(chǎn)品牌前行的新引“擎”。 “超變擎”的名稱，不僅用最少的字數(shù)涵蓋了這項技術的主要特征，同時也朗朗上口。今后有望與“技術日產(chǎn)”、“人·車·生活”一同為中國消費者所熟知。
截至2019年7月，中國市場僅有兩款車型搭載“超變擎”VC-TURBO發(fā)動機，分別是東風日產(chǎn)第七代天籟和東風英菲尼迪QX50——東風日產(chǎn)在2018年首度引進VC-TURBO發(fā)動機，并搭載在日產(chǎn)智行科技集大成之作的第七代天籟上，為多年來一直以舒適著稱的天籟注入了極致動力的靈魂。
“超變擎”VC-TURBO的技術實力在第七代天籟上表現(xiàn)得淋漓盡致，高效節(jié)能的油耗表現(xiàn)，最高扭矩高達380N·m的跑車級加速性能，使第七代天籟成為B級車市動力體驗最佳的車型之一。 后續(xù)東風日產(chǎn)也啟動了更深入的布局，從橫向縱向兩個角度持續(xù)提升VC-TURBO的市場競爭力。
一方面，“超變擎”VC-TURBO將從現(xiàn)有的2.0T連續(xù)可變壓縮比延展至1.5T乃至更多排量，以適應不同使用場景下的消費需求。同時“超變擎”也將出現(xiàn)在更多東風日產(chǎn)旗下產(chǎn)品上，實現(xiàn)多車型、多層次的覆蓋。到2022年，東風日產(chǎn)將引進4款搭載VC-TURBO的車型。根據(jù)我們的推測，逍客、奇駿、軒逸都可能應用這項“黑科技”。 另一方面，“超變擎”VC-TURBO仍將繼續(xù)實現(xiàn)技術上的進化，利用日產(chǎn)布局全球的研發(fā)體系與國際資源，持續(xù)升級以可變壓縮比為核心的動力技術，以保持在燃油動力領域的領先地位。在交流會上，木賀先生也表示，“超變擎”VC-TURBO未來可能將實現(xiàn)更大范圍的可變壓縮比。 目前，“超變擎”VC-TURBO發(fā)動機在全球僅有兩個工廠生產(chǎn)，其中主要的生產(chǎn)基地位于日本橫濱的日產(chǎn)工廠，而在國內(nèi)，“超變擎”VC-TURBO由東風日產(chǎn)鄭州發(fā)動機工廠進行裝配和生產(chǎn)。這次交流會后，我們也有幸對這家自動化程度達到國際先進水平的發(fā)動機工廠進行了參觀。
在這家工廠中，隨處可見的機器人揮舞著鐵臂，以高工藝水準、高良品率高效進行著“超變擎”VC-TURBO的生產(chǎn)。事實上，東風日產(chǎn)鄭州發(fā)動機工廠也是目前全球除日本總部外唯一一個可以生產(chǎn)“超變擎”VC-TURBO的工廠。