接上文[技术日产]世界首创VC-TURBO可变压缩比涡轮增压发动机开发深度解密（1）

3 VC-TURBO发动机规格与硬件技术

如前所述，该发动机开发的目标是取代日产已有的V6，全面搭载日产旗下中型SUV和中高端轿车，在保证与V6相接近的发动机性能前提下，提高了燃油经济性。表1列出了其主要的硬件规格。图8显示了VC-TURBO发动机的外观和主要技术。VCR系统可以让压缩比在8:1到14:1的范围内连续变化。发动机孔径为84mm，与当前的2L直列4缸MR20发动机相同，因此可以沿用MR20的部分硬件设计。活塞行程不完全恒定，在压缩比伟8:1前提下，最大行程为90.1mm，在压缩比伟14:1前提下，最小行程为88.9mm。因此，由于活塞行程的差异，排量略有变化，最大值为1997 cc（8:1），最小值为1970 cc（14:1）。涡轮增压是通过一个中冷器进行冷却。其最大功率和扭矩区别为200kW和390Nm。

除了多连杆VCR系统外，发动机还采用了各种其他主流技术：

1 双喷射系统（Direct   Port Fuel Injection）——提高了发动机响应性、加速性、燃油经济性、降低了排放。

2 电动可变进气门（Electric int VTC ）——提高了响应性、加速性、燃油经济性、降低了排放。

3 可变排量机油泵（Variable Displacement Oil Pump）——提高加速性、燃油经济性、降低排放。

4 电控涡轮泄压阀（Electric controlled Waste Gate）——提高了燃油经济性、降低排放。

5 宽域涡轮系统——提高响应性和加速性。

6 缸盖集成排气歧管（Cyl. Head Integrated Exhaust Manifold）——提高燃油经济性、降低排放、减少重量。

7 多流量控制阀（Multi Flow Control Valve）——提高燃油经济性。

8 镜面熔射缸孔技术（Mirror Bore coating）——提高燃油经济性、减少重量。

详细变化如图9所示，本节先谈谈可变压缩比之外的相关技术。
表1 KR20DDET 硬件规格图8 KR20DDET 外观图图9 KR20DDET 发动机主要技术
3.1 双喷射系统

与大众和丰田类似，该发动机也应用了一套双喷射系统（直喷 岐管喷射），如图10所示，高压直喷采用了6孔喷射，歧管喷射采用了10孔喷射。目前这个系统由于成本较高且标定难度较大，市场上应用的机型屈指可数。那么为什么要用这套系统呢？如图11，为该发动机在2000rpm下的喷射策略，在低负荷时，采用混合喷射，且喷射时间为进气上半程，给混合气充分混合和气化时间，提高燃油经济性，降低排放性能（特别是PN）；在中负荷时，采用两次直喷，形成分层混合；在高负荷采用三次直喷，形成强分层混合，局部浓混合气促进火焰传播速度，提高性能。
图10 双喷射系统喷油嘴图11 日产VC-TURBO喷射策略
3.2 电动可变进气门（双循环切换）

双循环指的是奥拓循环 阿特金森循环。和市面上所有阿特金森循环发动机一样，VC-TURBO 2.0T依靠电动可变进气门的调节，采用大幅度进气门晚关的方式来模拟阿特金森循环，在活塞上行压缩阶段将部分混合气压入进气歧管中，来实现膨胀比大于压缩比，它的好处是能够大幅度提高燃油经济性。在高负荷下，为了保证足够的进气量，采用奥拓循环发挥发动机的最高性能。

PS：奥托循环和阿特金森循环介绍，懂的人可以略过。

奥托循环，又称四冲程循环。内燃机热力循环的一种，为定容加热的理想热力循环。奥托循环的一个周期是由吸气过程、压缩过程、膨胀做功过程和排气过程这四个冲程构成，首先活塞向下运动使燃料与空气的混合体通过一个或者多个气门进入气缸，关闭进气门，活塞向上运动压缩混合气体，然后在接近压缩冲程顶点时由火花塞点燃混合气体，燃烧空气爆炸所产生的推力迫使活塞向下运动，完成做功冲程，最后将燃烧过的气体通过排气门排出气缸。这种发动机具有转动平稳、噪音小等优良性能，对工业影响很大，故把这种循环命名为奥托循环。（下图是做功图）




阿特金森循环是在奥托循坏的基础上利用一套复杂的连杆机构发明出来的，也改变了奥托循坏压缩比和膨胀比的设计，但由于连杆结构体积比较大所以并不适合汽车使用，所以阿特金森循环大多用于大型船舶发动机上。我们今天所用的阿特金森循环发动机并没有用复杂的连杆，而是靠改变进气门关闭时间来达到缩短压缩行程的目的，这个方法是米勒在1940年对阿特金森循环进行了改善，放弃原来的连杆结构，改用进气气门关闭时间来取代连杆，这样就可以像奥托循环那样用于汽车上了，又称米勒循环。（已下是阿特金森循环做功图）







3.3 多流量控制阀（可变多路水冷系统）

日产为该发动机装配一个多流量控制阀，通过可变多路水冷系统来实现智能可变的热管理。在理想情况下，缸盖需要在比较低的温度下工作，这样进气温度可以降低，进气量可以提高，气缸顶面也不容易发生爆震早燃，但是由于排气门的存在高温的尾气流经排气歧管导致气缸盖温度较高，不利于发挥发动机性能；另一方面，气缸体需要尽可能降低磨耗，因此气缸体温度较高下机油粘度低，但是汽缸壁冷却回路较多，现实中往往能够被充分冷却。

因此针对差异工况，该发动机的智能热平衡管理系统能够为各个部件提供合适的冷却水流量以此控制温度。
图12 多流量控制阀和智能热管理系统
3.4 镜面缸体熔射技术

VC-TURBO 2.0T采用全铝发动机，即缸体缸盖均采用铝合金结构。气缸体还采用了先进的镜面缸体熔射技术，取代传统铸铁缸套。熔射膜层只有0.2毫米厚，热传导性能比厚重的铸铁缸套优秀，并且耐磨性能更好，如图13所示，通过验证，该设计减少了44%活塞摩擦，并消除部分泵气损失。
图13镜面缸体熔射技术
当然，该发动机还应用了可变机油泵、非等宽面凸轮轴、缸盖集成排气歧管等等主流技术，在此略过。有兴趣的知友可以看我专栏的其他文章，效果基本一致。

[技术日产]世界首创VC-TURBO可变压缩比涡轮增压发动机开发深度解密（3）