如果要評選今年汽車發(fā)動機(jī)行業(yè)發(fā)展的熱點,來自日產(chǎn)的VC-TURBO 2.0T發(fā)動機(jī),必然要被提及。作為全球首款量產(chǎn)的可變壓縮比發(fā)動機(jī),VC-TURBO登上了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)發(fā)展的一個新巔峰。
對比目前主流的2.0T發(fā)動機(jī)不難發(fā)現(xiàn),日產(chǎn)VC-TURBO 2.0T不僅實現(xiàn)了動力性能的全面提升,同時還在節(jié)油上,做到了頂尖水平。
日產(chǎn)VC-TURBO是如何做到的?
可變壓縮比的最終量產(chǎn)
什么樣的女人堪稱完美?「上得廳堂,下得廚房」。什么樣的男人是女人的理想伴侶?「帥氣多金,溫柔體貼還專一」。無論是人還是物,要達(dá)到理想狀態(tài),一定是全面的優(yōu)秀。但在現(xiàn)實生活中,理想往往只能是理想。個中曲直,各位自有感悟。
人是如此,物亦同理。就說在發(fā)動機(jī)的性能上,動力的強(qiáng)弱,和油耗與排放就是一對矛盾體,很難做到兩相宜。
但也不是完全沒有可能,發(fā)動機(jī)工程師們擁有一把萬能鑰匙——可變。只要你稍微懂一些汽車技術(shù),你至少應(yīng)該聽過VVT可變氣門正時,或者VVL可變氣門升程。再深入一些,還有可變進(jìn)氣歧管、可變排量機(jī)油泵、發(fā)動機(jī)閉缸技術(shù)(發(fā)動機(jī)排量的可變)等等。
種種可變技術(shù)的誕生,目標(biāo)都是為了讓發(fā)動機(jī)能夠在更多的使用工況下,處于理想的狀態(tài)。就拿VVT技術(shù)來說,在需要強(qiáng)動力時,延長氣門打開的時間,使更多的空氣和燃油進(jìn)入氣缸;而不需要動力很強(qiáng)時,反其道而行之,從而節(jié)省燃油。
以上筆者提到的種種可變技術(shù),都已經(jīng)基本普及,但有一種可變,卻還是新鮮事物,它就是可變壓縮比。
壓縮比的大小,與發(fā)動機(jī)的性能有直接關(guān)系。但要改變壓縮比,其難度不亞于改造一個人的性格——江山易改、本性難移??!
目前市場上在售的量產(chǎn)發(fā)動機(jī)中,馬自達(dá)的創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)是最早稱為可變壓縮比的發(fā)動機(jī)。但是究其根本原理,實際上還是進(jìn)氣門開閉上的功夫。而日產(chǎn)VC-TURBO發(fā)動機(jī)之所以被稱之為首款量產(chǎn)可變壓縮比發(fā)動機(jī),是因為它是在機(jī)械結(jié)構(gòu)上,真正實現(xiàn)了壓縮比的可變。
從機(jī)械結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)壓縮比的可變,這個概念并不新鮮。薩博、奔馳、福特、日產(chǎn)等世界級大廠,以及德國FEV、法國Development這樣的發(fā)動機(jī)工程供應(yīng)商等,都曾經(jīng)發(fā)布過相關(guān)的技術(shù)設(shè)想,甚至造出了測試樣機(jī)。但堅持研發(fā)并最終實現(xiàn)量產(chǎn)的,日產(chǎn)VC-TURBO是第一家。
通過對曲柄連桿機(jī)構(gòu)的重新設(shè)計,日產(chǎn)VC-TURBO發(fā)動機(jī)實現(xiàn)了連桿運行高度的變化,從而實現(xiàn)了排量和壓縮比的變化。其排量在1970ML和1997ML之間變化,而壓縮比則是在8-14之間變化。
壓縮比改變之后,帶來的好處顯而易見,在需要強(qiáng)動力時,降低壓縮比,從而能夠在燃燒更多燃油的同時,還能避免爆震的發(fā)生;而在不需要強(qiáng)動力時,提高壓縮比,實現(xiàn)稀薄燃燒,從而實現(xiàn)節(jié)油的目標(biāo)。
VC-TURBO發(fā)動機(jī)的壓縮比在1.2秒的時間內(nèi),完成從8:1到14:1的調(diào)整,調(diào)整速度很快。而這也意味著兩點:其一,如果電腦判斷當(dāng)前需求壓縮比在這個范圍之間,其壓縮比的調(diào)整會比1.2秒更快;其二,其壓縮比是在8:1到14:1之間連續(xù)可變的,而不只是兩極選擇。
正如上文所述,發(fā)動機(jī)變壓縮比的想法并不新鮮,但最終實現(xiàn)卻只有日產(chǎn)做到了,這說明要實現(xiàn)這個技術(shù),難點并不僅僅在于機(jī)械結(jié)構(gòu)的精妙,更在于整個發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的配合。
改變后的結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度是否能夠達(dá)到強(qiáng)度和耐久度要求?結(jié)構(gòu)的改變?nèi)绾文軌虿粚?dǎo)致發(fā)動機(jī)變得更重,或者體積更大,或者帶來多余的振動?更高壓縮比的情況下,燃油系統(tǒng)、點火系統(tǒng)等是否能完全支持?
正因為有這些問題需要解決,才使日產(chǎn)VC-TURBO發(fā)動機(jī)從1998年就提出了概念,20年后才最終量產(chǎn)、也只有日產(chǎn)一家實現(xiàn)量產(chǎn)的原因。這也是為什么,業(yè)界將VC-TURBO發(fā)動機(jī)譽(yù)為具有革命性意義的內(nèi)燃機(jī)。
VC-TURBO是各種可變技術(shù)的集大成者
盡管日產(chǎn)VC-TURBO發(fā)動機(jī)的機(jī)械可變壓縮比堪稱燃油內(nèi)燃機(jī)的一次革命,但這款發(fā)動機(jī)的杰出性能,卻并不是這一項技術(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)的。
汽車燃油發(fā)動機(jī)發(fā)展到今天,為了提升燃油效率,只能在各種細(xì)節(jié)上不斷優(yōu)化才能實現(xiàn)。對日產(chǎn)VC-TURBO發(fā)動機(jī)同樣如此,翻開它的新技術(shù)清單,你會發(fā)現(xiàn)「可變」二字,幾乎已經(jīng)滲透到每個角落。
可變壓縮比上文已經(jīng)詳述,而除此之外,在燃油供給系統(tǒng)中,它有歧管噴射和缸內(nèi)噴射兩種噴射方式,靈活使用;在氣門正時系統(tǒng)上,它有可變氣門正時系統(tǒng),實時改變氣門相位;在冷卻系統(tǒng)上,它有可變路徑水冷控制,既能以更快的速度實現(xiàn)熱機(jī),又能在熱機(jī)狀態(tài)下實現(xiàn)良好的冷卻;在潤滑系統(tǒng)上,它有可變排量機(jī)油泵,保證潤滑的前提下,還能減小機(jī)油泵的功率損失;在進(jìn)氣系統(tǒng)上,它有單渦流渦輪增壓技術(shù),用輕量化的渦輪葉片實現(xiàn)更快的低速渦輪響應(yīng),減小遲滯現(xiàn)象……
內(nèi)燃機(jī)的五大系統(tǒng)和兩大機(jī)構(gòu),日產(chǎn)VC-TURBO發(fā)動機(jī)幾乎都實現(xiàn)了可變控制,這才是這款發(fā)動機(jī)具有頂級表現(xiàn)的核心。而機(jī)械可變壓縮比,可稱之為這款發(fā)動機(jī)最后的畫龍點睛之筆。
總結(jié):傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)再一次煥發(fā)青春
近年來,汽車動力電氣化已經(jīng)公認(rèn)為必然趨勢,所以在很多人看來,傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)已無繼續(xù)深挖的必要。但實際上,國際汽車廠商大多數(shù)都在兩條腿走路,一方面繼續(xù)研發(fā)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī),保持自身優(yōu)勢;另外一方面在電氣化上也同步進(jìn)行,及早把握未來。
日產(chǎn)是兩條腿走路的代表性企業(yè),其電動車LEAF早已上市,應(yīng)該說,在動力電氣化上,它同樣是領(lǐng)先的。而VC-TURBO發(fā)動機(jī)的正式量產(chǎn),體現(xiàn)了日產(chǎn)在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)上依然在孜孜不倦的追求更新的技術(shù),更高的綜合性能。這款優(yōu)異發(fā)動機(jī)的問世,讓傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)再次煥發(fā)了青春,也是「技術(shù)日產(chǎn)」的最佳注腳。
來源:蓋世汽車
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