對于發動機而言,能夠達到既省油、動力又強一定是最為理想的狀態。不過俗話說“魚和熊掌不可兼得”,各大廠商的研發人員又不得不在二者之間做出一定的妥協,其中一個重要原因就是發動機固定的壓縮比 。而如今,日產推出了全球首款量產的可變壓縮比渦輪增壓發動機 VC-TURBO,讓兼顧動力性和燃油經濟性成為了現實。
2018年10月15日,東風日產舉辦了VC-TURBO技術研討會。此次研討會邀請到了來自日產總部的茂木克也,作為這款VC-TURBO發動機的三大發明人之一,他就像“爸爸”一樣最有發言權。
首先和大家聊一聊為什么要改變發動機的壓縮比呢?其實壓縮比與發動機的動力性和燃油經濟性等性能有著直接聯系。
僅高壓縮比情況下,發動機的燃油經濟性更好,但是動力性會下降,同時容易引起爆震;僅低壓縮比情況下,動力性得到提升,但油耗又會增加。所以一直以來只能在固定的壓縮比中尋求平衡。
為了兼顧動力性和燃油經濟性,日產研發出了可變壓縮比渦輪增壓發動機VC-TURBO,并實現了量產。
它是如何實現可變壓縮比的呢?簡單來說就是通過驅動器來驅動特殊的多連桿結構,從而改變活塞 的上止點,達到能夠連續改變壓縮比的目的。
其實薩博和標致雪鐵龍都曾研發過可變壓縮比技術 ,但最終都沒能實現量產,研發難度可想而知。而日產的VC-TURBO可變壓縮比技術,從研發到量產也用了整整20年的時間。
相比于一般的發動機,日產的VC-TURBO技術在活塞與控制軸之間增加了一根菱形的L連桿,以及驅動器和A連桿。通過這套特殊的多連桿結構,可連續改變活塞的上止點,從而改變壓縮比。
其實能夠改變壓縮比的方式有很多,但相比之下,采用多連桿支點位置可動的方式,更容易實現高精度制造和可靠性。通過一個驅動器、控制軸就能同時控制所有氣缸的壓縮比,可控制性也更高。
另外,多連桿機構和驅動器的小型化,也使發動機的整體可靠性、靜音性和平穩性都得到了提升。
當發動機轉速較低時,驅動器逆時針轉動來驅動多連桿結構,使得活塞上止點變高,從而增加壓縮比,提升發動機的燃油經濟性。
當發動機轉速較高時,驅動器順時針轉動來驅動多連桿結構,使得活塞上止點降低,從而減小壓縮比,提升發動機的動力性。
最終通過在傳統的活塞結構上添加特殊的多連桿機構,實現活塞行程的增加或減少,根據車輛的行駛狀態和駕駛員的操作,智能選擇14:1和8:1之間的最佳壓縮比。
由于壓縮比可在14:1和8:1之間智能地連續改變,發動機的動力性和燃油經濟性也得到了兼顧。同時,發動機對于不同油品的適應能力也更強。
另外,得益于多連桿結構的特性,VC-TURBO發動機活塞的運動曲線更接近正弦曲線,意味著產生的振動更小,避免了普通發動機的慣性二次振動,同時摩擦也更小。發動機的平穩性和靜音性更好。
除了壓縮比可變之外,這款VC-Turbo發動機還集合了雙噴射系統、可變容量機油泵、寬范圍渦輪增壓器和進排氣VVT等諸多先進技術,以進一步提升發動機的性能。
目前這款發動機已經率先應用在了英菲尼迪QX50上,其中低功率版最大輸出功率180 kW,而高功率版提供最大輸出功率200 kW,峰值扭矩為380 N·m。
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