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技师长|全球首台量产的可变压缩比发动机究竟隐藏了什么秘密? ... ... ...

2017-12-1 10:26| 发布者: 重庆桑拿| 来自: 重庆夜生活:www.wanshua023.com| 查看: 111| 评论: 0

摘要: 说起发动机节油技术,很多人第一时间可能会想到马自达创驰蓝天、本田地球梦这样的名词,但随着VQ系列发动机的落寞,除了GTR体内那台手工打造的VR38DETT引擎,日产这位昔日以技术著称的品牌越来越少被人谈及发动机三 ...
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说起发动机节油技术,很多人第一时间可能会想到马自达创驰蓝天、本田地球梦这样的名词,但随着VQ系列发动机的落寞,除了GTR体内那台手工打造的VR38DETT引擎,日产这位昔日以技术著称的品牌越来越少被人谈及发动机三字。更甚者,Q50身上那台和奔驰共享M274发动机,一度让这辆车成为了“性价比”的代名词。

然而今天日产英菲尼迪放出的一则消息似乎有了些梦回当年的味道,“全新一代QX50将搭载全球首款量产2.0T可变压缩比涡轮增压发动机VC-Turbo在洛杉矶车展。”

属于日产VC-T发动机的时代真的要来了?

十年磨一剑,闷声发大财

第一次听到这台发动机是在去年八月,那时英菲尼迪发布了这台全新的2.0T发动机,这台发动机采用了当下日系最流行的双喷射(歧管喷射+缸内直喷)、双循环(阿特金森循环+奥托循环)技术。当然,重点是可压缩比,可以量产的那种。话虽如此,不过那时候,这台发动机只出现在QX50的概念车上。

这台2.0升的四缸机子的账面数据也非常喜人,最大输出功率达到200千瓦(268马力),峰值扭矩为380牛 米,无论是动力还是能效都不输V6。最重要的是能够提供从8:1(高性能)到14:1(高效能)之间任意比率的压缩比。

日系各家都在提压缩比,那什么是压缩比?高低究竟对发动机有什么影响?

压缩比是由活塞位置决定的。随着活塞在气缸中上下运动,活塞到汽缸顶部的容积随着活塞运动的变化。活塞处于最低点和最高点位置时容积的比值就是压缩比。

简单来说,压缩比是衡量发动机性能和效率的标准之一,压缩比越高空气放热越大,发动机动力也就更好。

但并不意味着压缩比越高就越好,世间万物永远是相对的。

因为发动机在不同工况下,其温度是变化的。比如城市代步驾驶时发动机处于低负荷状态可以使用更高的压缩比,而激烈驾驶时发动机处在高负荷状态,为了防止高负荷下发生爆震(随着压缩比的升高,空气和燃油混合物会在非最优点火时间之前爆炸),所以必须降低压缩比。

那么就引出了可变压缩比的概念。

根据研究发现,可变压缩比有几大优势:

1、提高燃油经济性

2、降低有害物质排放

3、燃油适应性更好,可接受各种标号的燃油。

而事实上,辛烷值越高的燃料对发动机越好,因为辛烷值越高,爆震也越不容易触发。

就压缩比而言,已知的就是马自达二代创驰蓝天18:1最高,虽然VC-T的14:1稍逊一筹,但马自达在可变压缩比的研究上与日产相比并没有优势。

因为道理大家都懂,可要想要实现可变压缩比并不容易。

世界上第一位提出这一概念的是英国工程师 Harry Ricardo ,他在1920年就提出这一概念。沃尔沃、标致雪铁龙、莲花、雷诺和萨博都对这一技术进行过研究。但是到目前为止,还没有一家公司成功。

传统发动机的汽缸、曲轴连杆、活塞等结构都是固定,所以几何压缩比都是固定的。

因此,萨博、丰田、日产相关的研究方法有三种,从气缸盖、活塞连杆或者曲轴的其中一个部位入手。萨博选择了气缸盖,丰田选择了活塞连杆,而日产则选择了曲轴。

当你在高速路上行驶的时候,活塞位置会上升,这样可以达到14:1的最大压缩比。当需要超车时,深踩下油门,ECU会给谐波齿轮驱动器(1)一个信号,带动执行臂(2)和控制轴运动(3)。

之后,控制轴将连杆转动一个角度,降低活塞的高度,就可以达到8:1的压缩比。这样就可以使用增压系统,也就能够产生更多动力。

从解剖图不难看出,这台VC-T发动机的比普通发动机多了两根连杆。曲轴处多了一个连接点,这个连接点通过一个连杆与外侧的偏心轴相接,曲轴下方的偏心轴又与谐波传动器的传动臂连接在一起。

也就是说,只要改变谐波传动器的角度,那么就会改变曲轴下方偏向轴的高度,偏向轴的高度一变,就直接能够调整活塞位置高低,那么燃烧室的容积就发生改变。

当然,鱼和熊掌不可兼得。多了两根连杆意味着这台发动机结构将更复杂,故障率很有可能随之升高,一根连杆出错,连锁反应卡壳怎么办?多连杆情况下,变细的连杆强度够不够?这些可靠性问题都需要时间去检验,而经验告诉我们,机械结构往往是越简单越可靠。

在唱衰内燃机的今天,高能效、低排放已经成为传统内燃机证明自己的唯一出路,极限还剩多少?还有多少可以压榨?以特斯拉为首的电动车大行其道之下,留给内燃机的时间确实越来越少了,但判处死刑还为时尚早。

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