对于发动机而言,能够达到既省油、动力又强一定是最为理想的状态。不过俗话说“鱼和熊掌不可兼得”,各大厂商的研发人员又不得不在二者之间做出一定的妥协,其中一个重要原因就是发动机固定的压缩比 。而如今,日产推出了全球首款量产的可变压缩比涡轮增压发动机 vc-turbo,让兼顾动力性和燃油经济性成为了现实。
2018年10月15日,东风日产举办了vc-turbo技术研讨会。此次研讨会邀请到了来自日产总部的茂木克也,作为这款vc-turbo发动机的三大发明人之一,他就像“爸爸”一样最有发言权。
首先和大家聊一聊为什么要改变发动机的压缩比呢?其实压缩比与发动机的动力性和燃油经济性等性能有着直接联系。
仅高压缩比情况下,发动机的燃油经济性更好,但是动力性会下降,同时容易引起爆震;仅低压缩比情况下,动力性得到提升,但油耗又会增加。所以一直以来只能在固定的压缩比中寻求平衡。
为了兼顾动力性和燃油经济性,日产研发出了可变压缩比涡轮增压发动机vc-turbo,并实现了量产。
它是如何实现可变压缩比的呢?简单来说就是通过驱动器来驱动特殊的多连杆结构,从而改变活塞 的上止点,达到能够连续改变压缩比的目的。
其实萨博和标致雪铁龙都曾研发过可变压缩比技术 ,但最终都没能实现量产,研发难度可想而知。而日产的vc-turbo可变压缩比技术,从研发到量产也用了整整20年的时间。
相比于一般的发动机,日产的vc-turbo技术在活塞与控制轴之间增加了一根菱形的l连杆,以及驱动器和a连杆。通过这套特殊的多连杆结构,可连续改变活塞的上止点,从而改变压缩比。
其实能够改变压缩比的方式有很多,但相比之下,采用多连杆支点位置可动的方式,更容易实现高精度制造和可靠性。通过一个驱动器、控制轴就能同时控制所有气缸的压缩比,可控制性也更高。
另外,多连杆机构和驱动器的小型化,也使发动机的整体可靠性、静音性和平稳性都得到了提升。
当发动机转速较低时,驱动器逆时针转动来驱动多连杆结构,使得活塞上止点变高,从而增加压缩比,提升发动机的燃油经济性。
当发动机转速较高时,驱动器顺时针转动来驱动多连杆结构,使得活塞上止点降低,从而减小压缩比,提升发动机的动力性。
最终通过在传统的活塞结构上添加特殊的多连杆机构,实现活塞行程的增加或减少,根据车辆的行驶状态和驾驶员的操作,智能选择14:1和8:1之间的最佳压缩比。
由于压缩比可在14:1和8:1之间智能地连续改变,发动机的动力性和燃油经济性也得到了兼顾。同时,发动机对于不同油品的适应能力也更强。
另外,得益于多连杆结构的特性,vc-turbo发动机活塞的运动曲线更接近正弦曲线,意味着产生的振动更小,避免了普通发动机的惯性二次振动,同时摩擦也更小。发动机的平稳性和静音性更好。
除了压缩比可变之外,这款vc-turbo发动机还集合了双喷射系统、可变容量机油泵、宽范围涡轮增压器和进排气vvt等诸多先进技术,以进一步提升发动机的性能。
目前这款发动机已经率先应用在了英菲尼迪qx50上,其中低功率版最大输出功率180 kw,而高功率版提供最大输出功率200 kw,峰值扭矩为380 n·m。
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