日产告诉你啥叫最强动力!

www.scol.com.cn (2018-12-26 11:49:53) 来源:蜀锦传媒
编辑:青巧娟  

从四冲程发动机诞生之日起,工程师就不断对它进行改良升级使之成为理想中的动力,经过上百年的发展,四冲程发动机已经成为汽车最高效可靠的动力之一,然而发动机工程师并没有因此停下脚步,因为现有的技术还没有达到理想化的水平。

在研发工程师看来,理想中的发动机应当将效率和性能都达到最大化,为了向这个目标迈进,工程师将许多新技术都应用到了目前量产发动机上。在这些新技术当中,有些是很容易实现的,而有些技术要把它从图纸变成产品却异常困难,因为它的实现意味着要对已经沿用上百年的发动机结构进行改进,而一旦量产发动机将从此跨入一个新的时代,这项技术就是可变压缩比。

可变压缩比是一项革命性技术

每过一段时间就会有新的发动机技术诞生,从缸内直喷、涡轮增压、高压缩比再到阿特金森循环,这些新技术的确让发动机变得更高效更省油,但它们仍然无法改变传统发动机结构上的弊端。发动机工作模式其实与人运动时非常类似,慢跑时人们需要缓慢呼吸让心脏处于相对松弛的状态,快跑时则需要使劲呼吸让心脏处于紧绷状态。人通过心脏调节呼吸来控制节奏,而发动机则是通过调节压缩比来控制运转模式。

平常慢慢开车时,发动机负载很小缸内温度相对较低,上了高速后发动机开始高负荷运转,缸内的温度随之提高。理想状态下,发动机低负荷应当可以使用高压缩比提升效率降低油耗,而高负荷下可以使用低压缩比彻底释放动力。但传统发动机压缩比是固定的,一旦把压缩比提高压榨动力,那么高温高负荷下就会发生爆震,导致极限性能受限,把压缩比调低一点,虽然发动机极限性能更好,但是低负荷工况效率不高。因此不得不退而求其次,设定一个不高不低的压缩比,这种办法只是权宜之计。

固定的压缩比限制了发动机运转模式,所以传统发动机必须在油耗和动力之间做选择,要么选择其中一个要么折中,如果能实现压缩比随工况调节,那么这个问题就迎刃而解了。日产从上世纪末就开始着手研发可变压缩比技术,从最初的图纸到正式量产一共用了20年的时间。日产 VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)的到来,对于汽车行业来说具有非同一般的意义,它的出现意味着发动机已经进入了一个新的时代。

鱼和熊掌可以兼得

日产VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)的诀窍就在曲柄连杆机构,它在传统的曲轴轴颈上增加了一个多连杆(L-link),多连杆一端接活塞连杆另一端接偏心轴的连杆(C-link),偏心轴(Control shaft)又与右侧的电机控制臂连接(A-link)。电机(Electric motor)顺时针或者逆时针旋转时就会带动控制臂拉伸,使偏心轴的连杆往上或往下移动,恰好偏心轴连杆又与曲轴轴颈上的多连杆连接,通过杠杆原理让活塞可以往上或者往下移动约6毫米。

通过改变活塞上止点与下止点的位置,燃烧室的容积就可以随之变化,如果活塞上止点往下移动那么燃烧室容积变大压缩比降低,活塞上止点往上移动燃烧室容积变小压缩比提高。

这套巧妙的多连杆机构使发动机压缩比可以在8:1-14:1之间无缝切换,发动机低负荷运转时立即切换成高效率模式,使用14:1的高压缩比提高燃油经济性,当高负荷运转时又马上切换成高性能模式,使用8:1的低压缩比降低爆震增加输出功率。

可变压缩比涡轮增压发动机可以根据工况选择最理想的压缩比,而不是在两种固定压缩比之间调节,比如在中等负荷下发动机可以使用11:1的压缩比。VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)的出现使发动机油耗和动力不再是一个矛盾,动力与油耗的选择完全取决于驾驶员的需求。

堪比6缸的平顺性

在多数人的印象中,4缸发动机平顺性不如6缸的好,这是因为6缸不仅点火间隔小而且自身运转的往复惯性力小。VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)结构有别于传统发动机,它的活塞运动更接近正玄曲线,因此不会像传统发动机一样产生二次惯性力,所以VC-TURBO智控引擎不需要平衡轴。

更均匀的活塞加速度以及更大的缸内压力使得VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)的振动远小于普通直列4缸发动机,运转平顺性接近V6发动机的水平。

更低的摩擦损失

传统发动机活塞与曲轴中心点垂直布置会使活塞产生较大的侧压力,日产VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)独特的多连杆机构,让活塞与曲轴中心点保持偏置减少活塞侧压力,虽然多连杆机构比传统发动机更复杂,但并未因此增加发动机的摩擦力。VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)的多连杆机构不仅降低了油耗,而且还降低了发动机振动和摩擦。

最前沿的技术看它一个就够了

VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)采用了当下先进燃烧控制、喷油、热管理以及制造工艺。为了降低发动机的摩擦损失和重量,在制造工艺上选择先进的缸体熔射技术,去掉缸体内的气缸套后,在缸内壁喷涂特殊材料,经过硬化和抛光,形成超光滑壁面。汽缸壁上低摩擦涂层能减少44%的活塞摩擦损失,这样有利降低油耗并提升加速性能,取消气缸套发动机也因此变得更轻了。

汽缸盖集成排气歧管是涡轮增压发动机的一种设计趋势,通过将排气歧管集成在汽缸盖内,可以利用高温废气加快暖机速度。这种设计还进一步缩短热排气流通距离,配上轻量化涡轮叶片后发动机动力响应速度更快。催化器与排气歧管的距离也大幅降低,启动车辆时催化器可以快速达到工作温度。

为了防止缸内直喷在发动机低温启动时将汽油喷射在汽缸壁上,导致汽油与机油混合,日产特意在VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)上采用了复合喷射技术。低温和低速行驶时依靠电喷喷油器为气缸提供燃油,避免机油增多的现象,高速时切换成直喷喷油器,复合喷射可以根据发动机运转情况选择喷射模式,燃油经济性和动力表现会更好。

除了改变压缩比,VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)还引入效率更高油耗更低的阿特金森循环,在压缩行程中气门延迟关闭,一部分的气体被排出气缸,从而做到了膨胀比大于压缩比。中高速工况下采用燃油经济性更好的阿特金森循环,急加速和低速行驶时采用动力性能更好的奥托循环。将可变压缩比和阿特金森循环两种技术同时应用在一款发动机上,堪称发动机硬件和软件的一次完美结合。

更强的动力更低的油耗更好的平顺性,VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)将不可能变成了可能。从油耗、动力、NVH以及制造工艺上看,VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)称得上是目前技术最为先进的涡轮增压发动机。

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