20年研發出來的牛X技術!日產告訴你啥叫最強動力!


20年研發出來的牛X技術!日產告訴你啥叫最強動力!

隨著新能源汽車的發展,傳統燃油車似乎要被不懂技術的人打入冷宮。實際上,混和動力以及內燃機壓榨其自身燃燒效率的創新才更有現實意義。

四衝程發動機現已成為汽車最高效可靠的動力之一,然而工程師並沒有停下腳步,因為現有的技術還沒有達到理想化的水平。為了將效率和性能都達到最大化,工程師將許多新技術都應用到了目前量產發動機上。

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有些技術要把它從圖紙變成產品卻異常困難,因為它的實現意味著要對已經沿用上百年的發動機結構進行改進,而一旦量產發動機將從此跨入一個新的時代,這項技術就是可變壓縮比。


可變壓縮比是一項革命性技術

每過一段時間就會有新的發動機技術誕生,從缸內直噴、渦輪增壓、高壓縮比再到阿特金森循環,這些新技術的確讓發動機變得更高效更省油,但它們仍然無法改變傳統發動機結構上的弊端。發動機工作模式其實與人運動時非常類似,慢跑時人們需要緩慢呼吸讓心臟處於相對鬆弛的狀態,快跑時則需要使勁呼吸讓心臟處於緊繃狀態。人通過心臟調節呼吸來控制節奏,而發動機則是通過調節壓縮比來控制運轉模式。

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平常慢慢開車時,發動機負載很小缸內溫度相對較低,上了高速後發動機開始高負荷運轉,缸內的溫度隨之提高。

理想狀態下,發動機低負荷應當可以使用高壓縮比提升效率降低油耗,而高負荷下可以使用低壓縮比徹底釋放動力。但傳統發動機壓縮比是固定的,一旦把壓縮比提高壓榨動力,那麼高溫高負荷下就會發生爆震,導致極限性能受限,把壓縮比調低一點,雖然發動機極限性能更好,但是低負荷工況效率不高。因此不得不退而求其次,設定一個不高不低的壓縮比,這種辦法只是權宜之計。


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固定的壓縮比限制了發動機運轉模式,所以傳統發動機必須在油耗和動力之間做選擇,要麼選擇其中一個要麼折中,如果能實現壓縮比隨工況調節,那麼這個問題就迎刃而解了。日產從上世紀末就開始著手研發可變壓縮比技術,從最初的圖紙到正式量產一共用了20年的時間。

日產 VC-TURBO智控引擎(可變壓縮比渦輪增壓發動機)的到來,對於汽車行業來說具有非同一般的意義,它的出現意味著發動機已經進入了一個新的時代。

魚和熊掌可以兼得



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日產VC-TURBO智控引擎的訣竅就在曲柄連桿機構,它在傳統的曲軸軸頸上增加了一個多連桿,多連桿一端接活塞連桿另一端接偏心軸的連桿,偏心軸又與右側的電機控制臂連接。

電機順時針或者逆時針旋轉時就會帶動控制臂拉伸,使偏心軸的連桿往上或往下移動,恰好偏心軸連桿又與曲軸軸頸上的多連桿連接,通過槓桿原理讓活塞可以往上或者往下移動約6毫米。


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通過改變活塞上止點與下止點的位置,燃燒室的容積就可以隨之變化,如果活塞上止點往下移動那麼燃燒室容積變大壓縮比降低,活塞上止點往上移動燃燒室容積變小壓縮比提高。


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這套巧妙的多連桿機構使發動機壓縮比可以在8:1-14:1之間無縫切換,發動機低負荷運轉時立即切換成高效率模式,使用14:1的高壓縮比提高燃油經濟性,當高負荷運轉時又馬上切換成高性能模式,使用8:1的低壓縮比降低爆震增加輸出功率。

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可變壓縮比渦輪增壓發動機可以根據工況選擇最理想的壓縮比,而不是在兩種固定壓縮比之間調節,比如在中等負荷下發動機可以使用11:1的壓縮比。

VC-TURBO智控引擎(可變壓縮比渦輪增壓發動機)的出現使發動機油耗和動力不再是一個矛盾,動力與油耗的選擇完全取決於駕駛員的需求。

堪比6缸的平順性


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在多數人的印象中,4缸發動機平順性不如6缸的好,這是因為6缸不僅點火間隔小而且自身運轉的往復慣性力小。

VC-TURBO智控引擎結構有別於傳統發動機,它的活塞運動更接近正玄曲線,因此不會像傳統發動機一樣產生二次慣性力,所以VC-TURBO智控引擎不需要平衡軸。

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更均勻的活塞加速度以及更大的缸內壓力使得VC-TURBO智控引擎(可變壓縮比渦輪增壓發動機)的振動遠小於普通直列4缸發動機,運轉平順性接近V6發動機的水平。

更低的摩擦損失


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傳統發動機活塞與曲軸中心點垂直佈置會使活塞產生較大的側壓力,日產VC-TURBO智控引擎獨特的多連桿機構,讓活塞與曲軸中心點保持偏置減少活塞側壓力,雖然多連桿機構比傳統發動機更復雜,但並未因此增加發動機的摩擦力。

前沿技術一個就夠了



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VC-TURBO智控引擎採用了當下先進燃燒控制、噴油、熱管理以及製造工藝。為了降低發動機的摩擦損失和重量,在製造工藝上選擇先進的缸體熔射技術,去掉缸體內的氣缸套後,在缸內壁噴塗特殊材料,經過硬化和拋光,形成超光滑壁面。

汽缸壁上低摩擦塗層能減少44%的活塞摩擦損失,這樣有利降低油耗並提升加速性能,取消氣缸套發動機也因此變得更輕了。


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汽缸蓋集成排氣歧管是渦輪增壓發動機的一種設計趨勢,通過將排氣歧管集成在汽缸蓋內,可以利用高溫廢氣加快暖機速度。

這種設計還進一步縮短熱排氣流通距離,配上輕量化渦輪葉片後發動機動力響應速度更快。催化器與排氣歧管的距離也大幅降低,啟動車輛時催化器可以快速達到工作溫度。


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為了防止缸內直噴在發動機低溫啟動時將汽油噴射在汽缸壁上,導致汽油與機油混合,日產特意在VC-TURBO智控引擎上採用了複合噴射技術。

低溫和低速行駛時依靠電噴噴油器為氣缸提供燃油,避免機油增多的現象,高速時切換成直噴噴油器,複合噴射可以根據發動機運轉情況選擇噴射模式,燃油經濟性和動力表現會更好。


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除了改變壓縮比,VC-TURBO智控引擎還引入效率更高油耗更低的阿特金森循環,在壓縮行程中氣門延遲關閉,一部分的氣體被排出氣缸,從而做到了膨脹比大於壓縮比。中高速工況下采用燃油經濟性更好的阿特金森循環,急加速和低速行駛時採用動力性能更好的奧托循環。

將可變壓縮比和阿特金森循環兩種技術同時應用在一款發動機上,堪稱發動機硬件和軟件的一次完美結合。

牛人講解可變壓縮比渦輪增壓發動機

更強的動力更低的油耗更好的平順性,VC-TURBO智控引擎將不可能變成了可能。從油耗、動力、NVH以及製造工藝上看,VC-TURBO智控引擎稱得上是目前技術最為先進的渦輪增壓發動機。

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