日产终于亮剑,全球首款量产可变压缩比发动机到底牛在哪?

都说新能源车是未来趋势,这带来的讨论除了续航里程等议题,还有发动机在看起来会占据统治地位的全民新能源车时代,是否还有生存的空间。

10 月 15 日,上海交通大学汽车工程研究院院长许敏教授给出自己的看法:其实没有必要过分依赖电动化。这其中的支撑是,发动机在经过技术更迭后,或许可以获得更友好的燃油表现。

这也带出内燃机时代与环境共存的另一种解决方案,可变压缩比发动机。

于是 53 岁的日产高级工程师、VC-TURBO 三大发明人之一茂木克也这几天专门从日本飞到上海,对日产跨越 20 年研发而成的全球首款量产的可变压缩比发动机 VC-TURBO 进行大起底。

亮点:多连杆结构

目前日产这款发动机搭载在 Infiniti QX50 和 Nissan Altima 上,可实现 8:1 - 14:1 之间任意压缩比的智能切换,这意味着压缩比是连续可变的。

为何能连续可变?茂木克也称,原因是不发生爆震时的最高压缩比,是根据各负压(各发动机扭矩)来确定。VC-TURBO 可以根据发动机扭矩,找到热效率较高的最高压缩比。

而如果说这款发动机最大的亮点,或者说对后来者的最大贡献,或许是多连杆结构。

一般的发动机每个气缸活塞都和一根连杆连接,而 VC-TURBO 发动机是通过两根连杆连接,实现连接活塞的构造。活塞和曲轴和连杆连接,中间还有一个菱形的连接杆,同时为避免不稳定,再加上 C-Link 连杆。

需要高压缩比的情况下电机会驱动 C-Link 以及空曲轴,将它的位置定位下放。C-Link 会把菱形的结构往下,使其往顺时针方向推,把它定位在高压缩比的位置。需要低压缩比的时候 C 连杆的中心会朝着反方向控制,把它定位在低压缩比的位置,上面菱形的结构会向逆时针方向旋转,旋转到一个需要低压缩比的位置。

采用多连杆结构的好处是直接而有效的:

其一,让振动更小。

采用多连杆结构的活塞运动情况相对于传统的发动机,轨迹更接近正旋曲线。传统发动机在上止点运动会非常快,下止点运动会缓慢一些,从这种加速度来看是有很明显的差异,传统发动机在上止点加速度会相对较大,下止点的加速度会更小一些,这也是传统发动机存在二次振动的原因,可变压缩比涡轮增压发动机不存在这种二次振动的情况。

其二,可抑制摩擦。

由于推杆几乎处于直立的状态,可以大幅度减少活塞在运动过程当中的摩擦。虽然 VC-TURBO 连杆的数量相比传统发动机要多,但摩擦损失可以达到传统发动机同等级以下的水平。VC-TURBO 和 V6 相比摩擦水平也有所下降。

其三,因为更小振动和更小摩擦,让 VC-TURBO 可实现更低油耗。

V6 发动机需要的输出功率越高,油耗就会相对越差,VC-TURBO 发动机则兼顾了油耗和发动机的输出功率两方面的需求。

为什么日产选择多连杆结构?

茂木克也透露,其一是压缩比可控性更强。可通过一个驱动器、控制轴,就能够同时控制所有气缸的压缩比。

其二是因为更高的可靠性和量产可能性。因为这个多连杆结构就是由轴、销、轴承、衬套等一般机械要素构成的。

其三是有有更多附加值,比如优异的音振特性,可抑制摩擦等等。

带来发动机革命新的时代

而许敏教授对日产做的这项技术突破也给出颇高的评价。

内燃机自从被发明以来,主要应用在汽车领域,而汽车的发动机要能满足所有工况要求,而且时时刻刻能达到最佳的效率基本是不可能的。

" 动力决定了排量,也决定了发动机动力的要求。这种时候我们通常会把发动机动力设定得比较大,但平时我们用到的很少,一般只用到 20%-30% 的容量,如果这个时候我们能够把它的效率提高就很好。" 他认为,可变压缩比实际上解决了很多问题,不同情况下都可以让热效比达到最佳状态。

" 虽然日产推出了第一款这样的发动机,但绝对不是唯一一台,下面会有很多企业蜂拥而至,并在这个基础上有所突破,突破的方式可能是不尽相同,但也不会太差,这会带来发动机革命新的时代。"


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