英菲尼迪的科技精华:VC-Turbo发动机技术

似乎从近几年看,内燃发动机就像是一个“钉子户”一样,在电动大趋势下成为了所有竞争者的“刀俎”。而大部分的传统车企都在思考如何更快的适应电动化,从而近乎于放弃掉内燃发动机的技术研发,更多的是提高发动机的热效率来提升混动车型的运转性能。道理来说这并没有错,而面对着日益严苛的排放法规,似乎英菲尼迪并没有选择,直接给出了答案:VC Turbo(Variable Compression Turbocharged)。



这是一款全新的发动机技术

首先,我们一定要知道的事:VC-Turbo这是针对发动机的一款技术,而不是代表一款发动机。

其次,这是一项全新的发动机技术,而不是日产英菲尼迪抄袭奔驰的M274发动机和产物。

第三,这是一款以高效环保为目的的高功率发动机,



明确了以上三点,我们先就从首先开始了。



VC Turbo(Variable Compression Turbocharged)

即可变压缩比涡轮发动机技术。这里我们顺便提一下压缩比的含义,简单来说就是空气在进入到发动机燃烧室以后,被活塞压缩后的体积与实际容积的比值。



而可变压缩比呢,就是可以让这个比例在一定的条件下进行变化。变化的好处就是提高循环热效率,注意啊,这里说的是循环热效率。目前最有代表性的就是马自达的创驰蓝天技术,它就是通过最简单的方式调整进气门的关闭时间,通过气体的惯性原理,在压缩冲程的时候可以把气缸内的很小部分的混合气体带出,这样来达到减小压缩比。但限制条件是缸体内的膨胀比是不变的,这才能做到消耗更少。



而马自达的解决办法就是通过延长排气的路径和提前的高密度喷油,来让混合气体进一步燃烧,从而解决了低扭问题。另外,创驰蓝天并不是简单的发动机技术,而是一套完整的发动机和传动系统的配合调教。而实际上大众的EA888也同样做到了高压缩比和高热效率,只是没有通过这种技术方式而已。



所以我们也看到提高压缩比的好处,日产英菲尼迪当然也知道这个事情,也在很早就提出了这个概念,并且在2002年的时候就试着去生产一款拥有可变压缩比的发动机,但是由于当时的材料和加工技术的限制,其中连杆的强度不稳定,所以导致日产方面暂时放弃了这项技术的研发,转而去专研更好的提高发动机的功率输出上。



很多人也知道萨博这家源自生产战斗机的汽车厂家,它们对发动机技术的追求要追溯到30多年以前。曾经他们也在可变压缩比上用尽了心思,并且当时已经提出了SVC这项技术。但是由于发动机的结构过于复杂,虽然也可以达到8:1和14:1的变化,但是由于控制部件需要大功率的驱动电机来进行补偿控制,以当年的技术条件,发动机体积和重量都没有办法控制;同时,内部的进排气组合结构过于复杂,对发动机维修和养护都是一个很大的挑战。所以这两个问题一直没有解决,导致这项技术也就没有后文了。不过根据当时的资料显示,在机械涡轮的加持下,1.6L的发动机可以提供225匹马力,百公里油耗仅为8.3L。



解决压缩比

时间转到2016年,随着加工工业的迅猛发展,同时材料也得到长足的进步。日产也重新思考如何有效的完成压缩比的自由调节。日产工程师用三个关键的部件解决了这个问题:多连杆、电机和减速齿轮。





通常来说,正常发动机的曲轴是可以固定不可随意移动的,这样是为了保证活塞连杆的稳定运行。而英菲尼迪的工程师则加入了一套多连杆机构在曲轴连杆上,多连杆通过减速齿轮连接到驱动电机上。这样就解决了”世纪性“的控制难题。




从官方的图上我们可以看到,电机的作用力可以控制减速齿轮的转动,这样同时带动多连杆的相对角度变化,从而控制曲轴上的活塞冲程位置,这样就完成了压缩比的变化。在EUC的协同下,压缩比可以很精确的进行控制。



没关系,描述的可能过于复杂了,我们可以通过这张动图来看。最右端的就是电机驱动的传动器(谐波传动器),它通过传动臂调整控制轴的位置,使得曲轴上多连杆角度发生了变化,这样活塞连杆也随之行程产生变化,从而改变了活塞的行程。




最核心的东西我们已经了解,但是这只是一个刚刚开始,仅仅是提高了热效率。要知道这是一款伴随涡轮发动机的技术,而涡轮就是在被动的压榨发动机,所以相对发动机就会产生一定量的负载。很多高压缩比的发动机都存在的一个不可避免的缺点就是,低扭不足。所以英菲尼迪又面临了另外一个问题。


加入“双循环”模式

提高动力,那最重要的就是提高燃烧效率,而当下最流行的两种方式就是:阿特金森循环和奥托循环。得益于压缩比的自由转换,所以在高压缩比的条件下,燃烧方式可以通过阿特金森循环来进行,这种方式要求发动机的活塞行程更长,这样膨胀比可以大于压缩比,在燃烧时可以有更大的膨胀体积,充分的释放热量,提高利用率来达到高效率;同理,压缩比下降,发动机又可以恢复到标准的奥托循环,所以这样就完美的解决了动力输出的障碍。



利用优势,克服障碍

对发动机工作原理有了解的朋友应该知道,发动机在高压缩比下会产生爆震。而爆震最主要的来源就是燃料和空气中的氧气不能有效的混合和燃烧,从而产生的一种物理现象。克服这个困难对于日产英菲尼迪来说就相对要简单许多了,这就聊到大名鼎鼎的VQ系列发动机了。



日产为了更高效的提升VQ发动机的燃效效率,挖掘发动机的潜能。早早的加入了一套电控系统来实现对燃烧的精准控制,所以我们可以看到在VR发动机上使用了多孔喷油器。并不是一般汽油发动机那种8孔设计,而是多达12个孔之多,就是为了让燃油的雾化效果更好。配合高强度的火花塞和涡轮增压技术,可以使燃料快速且充分的进行燃烧,加上电控的控制,从而避免的爆震现象的发生。



其实真来看这些都是小问题,基本依靠的就是科技进步。所以我们可以在VC-Turbo的发动机发动机上看到MPI和GDI两种喷射方式的灵动性。在克服高负载和优化低负载的一系列困难,这也是现代汽车工业发展和应用的具体体现。


被诟病的历史问题得到了解决

很多人都会谈论的就是四缸发动机的运转品质感,由于先天的的局限性,曲轴注定要带动活塞连杆做旋转运动,所以在这个过程中不可避免的要产生相对的应力和惯性,这也是与V6和V8,甚至更多的缸发动机最大的差距。而在VC-Turbo下,多连杆的组合设计,让活塞连杆只需要做相对垂直的往复式运动,而不产生额外的力度角,所以克服了震动,发动机的运转稳定性得到了显著的提高。所以我们可以看到,VC-Turbo技术下的MR20发动机的运转可以近乎于V6发动机的稳定。



归结了以上所有的技术和特点,我们就可以看到一台完整的VC-Turbo发动机。相比于搭载M275的2.0T发动机,在油耗上要提升了35%,即使是四驱车型也足足提高了30%。动力方面,可以释放272匹马力和380N·m的峰值扭矩,这要比奔驰的M274的211匹和350N·m强了许多。同时运转平顺性上也是无法比较的。



满打满算,VC-Turbo的开发历史经历了有20多年,并且中间的专利技术也达到了300多项。日产英菲尼迪并非是那种好大喜功的制造者,无论从经典VQ系列,还是到性能优秀的VR系列,以至于现在KR20 VC_Turbo,都是一点点积累和磨砺出来的。




技术聊完了,我们聊一些实际的。虽然发动机不错,但是目前我们英菲尼迪在国内销售的车型上,只有 QX50使用这款发动机,主要是因为车型是横置前驱的平台,与老款的QX50几乎没有什么根源性,日产的内部代号为P71A,所以从驾驶和乘坐上都与上一代车型有本质的区别。



另外,QX50搭配的是日产的模拟八速的X-Tronic CVT变速箱,这个其实在一定程度上有拖后腿的嫌疑,虽然调教的相对经济和平顺,但是相比之前的7AT来说,换挡速度要慢了很多,所以在驾驶层面也就少了不少乐趣。



还有就是要批评的就是源自日产方面的自身问题。为了利益最大化,导致对旗下品牌策略化的失误。本身拥有很好的技术优势,但是没有办法顺应市场。同时源自日本的丰田和本田,都在努力的朝着混动化不断扩张,而日产则是两头堵;一方面在纯电动领域好大喜功,积累下的经验都浪费了,没能第一时间投放市场赢得先机;其次,混动方面又无法绕开技术壁垒,即使是轻混领域,也只在老技术上做文章,毫无优势可言。这些一系列的原因也可以看看我之前的文章,就会有更多的了解。




目前日产的“败笔”也导致了英菲尼迪的陨落,品牌价值一落千丈。本来好好的一个豪华品牌,现在又成了“日产Plus”。真不知道这个宿命还要持续多久,但是从新的日产计划上来看,也很不乐观。所以喜欢这个品牌的朋友,还是且买且珍惜吧。



本内容来自汽车之家创作者,不代表汽车之家的观点和立场。
车系: 英菲尼迪QX50
标签: 技术解析
0 +1
收藏
纠错/举报
3600关注 | 1951作品
+ 关注
热衷于汽车的业余云车侠。
Ta的内容

下载之家app

3
评论
收藏
意见反馈