黑科技-解析英菲尼迪VC-TURBO系統(tǒng)
東風(fēng)英菲尼迪全新一代QX50在北京車展期間公布了預(yù)售價(jià)格,35萬起售相比于BBA來說確實(shí)要低不少,全新上市的寶馬X3指導(dǎo)價(jià):39.98-58.58萬,這確實(shí)提高了英菲尼迪在市場上的競爭力,但是令人更加關(guān)注的是這臺(tái)代號(hào)為:KR20DDET的2.0L單渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)搭載了最新研發(fā)的VC-TURBO系統(tǒng)。
這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)作為日產(chǎn)集團(tuán)未來戰(zhàn)略計(jì)劃中占據(jù)了非常重要的位置,可謂是"領(lǐng)航員"般的存在,這體現(xiàn)了日產(chǎn)對于未來的發(fā)展方向。
這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)采用了可變氣門正時(shí)系統(tǒng),通過改變氣門的開啟關(guān)閉伸進(jìn),可以在奧托循環(huán)和阿特金森循環(huán)之間來回切換,我們普通的車輛大部分使用的是奧托循環(huán),阿特金森循環(huán)與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)相比,其最大特點(diǎn)就是做功行程比壓縮行程長,也就是我們常說的膨脹比大于壓縮比。更長的做功行程可以更有效地利用燃燒后廢氣殘存的高壓,所以燃油效率比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)更高一些,在較高負(fù)載的區(qū)間采用奧托循環(huán)以保證足夠的動(dòng)力性,在較低的負(fù)載的區(qū)間則采用阿特金森循環(huán),這樣可以最大化地提高效率,獲得最佳的節(jié)油效果。雙循環(huán)系統(tǒng)的組合可以實(shí)現(xiàn)更佳的燃燒效率和更優(yōu)的動(dòng)力表現(xiàn),達(dá)到揚(yáng)長避短的效果。
在燃料噴射方面,采用的是直噴和歧管噴射的雙噴射系統(tǒng),直噴的噴油更加的精確,但是積碳會(huì)比較嚴(yán)重,相對歧管噴射來說歧管噴射本身就有一定的清潔的作用,這樣的搭配在現(xiàn)在的一些優(yōu)秀的發(fā)動(dòng)機(jī)上都有搭載,既提高燃油經(jīng)濟(jì)性,又可以減少積碳的產(chǎn)生。
這款發(fā)動(dòng)機(jī)和舊款由奔馳研發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)來比,動(dòng)力性提高了25%左右,根據(jù)日產(chǎn)研發(fā)工程師說燃油經(jīng)濟(jì)性提高了27%,如此高效的發(fā)動(dòng)機(jī)"雙循環(huán)系統(tǒng)"和"雙噴射系統(tǒng)"肯定是功不可沒,但是功率如此高的提升還是要?dú)w功于那套VC-TURBO系統(tǒng)。
VC-TURBO其實(shí)就是可變壓縮比的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī),其中的關(guān)鍵就是可變壓縮,為什么壓縮比這么重要?我們先來了解一下什么是壓縮比:
壓縮比就是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒室最大體積與最小體積的比值。燃燒室最小體積V2的位置就是活塞運(yùn)行到上止點(diǎn),最大體積V1的位置是活塞運(yùn)行到下止點(diǎn),公式為:CR=V1/V2,得出來的就是發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比。
壓縮比對于發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響非常的重要,我們都知道汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),吸進(jìn)來的通常是汽油與空氣混合而成的混合氣,在壓縮過程中活塞上行,除了擠壓混合氣使之體積縮小之外,同時(shí)也發(fā)生了渦流和紊流兩種現(xiàn)象。當(dāng)密閉容器中的氣體受到壓縮時(shí),壓力是隨著溫度的升高而升高。
若發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比較高,壓縮時(shí)所產(chǎn)生的氣缸壓力與溫度相對地提高,混合氣中的汽油分子能汽化得更完全,顆粒能更細(xì)密,再加上剛才所說的渦流和紊流效果和高壓縮比所得到的密封效果,使得在下一刻運(yùn)動(dòng)中,當(dāng)火花塞跳出火花時(shí)就能使得這混合氣在瞬間內(nèi)完成燃燒的動(dòng)作,釋放出最大的爆發(fā)能量,來成為發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。馬自達(dá)的SKYACTIV-X技術(shù)正是利用了高壓縮比下汽油容易自燃這一特性,開發(fā)出讓汽油壓燃的發(fā)動(dòng)機(jī)
然而,高壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)在抑制爆震和允許更高的功率和扭矩方面有著劣勢,而低壓縮比則可允許更高的功率和扭矩,避免發(fā)生爆震現(xiàn)象。因此在一些大馬力改裝車上,降壓縮比幾乎都是它們的必修課。
如果,可以綜合這兩種的優(yōu)點(diǎn),在不同的工況下不斷地調(diào)整壓縮比,就可以實(shí)現(xiàn)功率和燃油經(jīng)濟(jì)性的大幅度提升。
就普通的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)而言受機(jī)械機(jī)構(gòu)的影響,壓縮比是很難發(fā)生改變的,要么只能讓活塞的行程發(fā)生改變,要么整個(gè)缸體都產(chǎn)生軸向移動(dòng),才能實(shí)現(xiàn)壓縮比的改變,早在八、九十年代,寶馬,豐田、薩博等車廠均曾經(jīng)研究過相關(guān)技術(shù),雖然在理論上可行,但實(shí)際上或多或少都存在著明顯的技術(shù)缺陷,無法在性能及可靠性上達(dá)到良好的平衡。
后來也有很多的廠商嘗試過研發(fā)可變壓縮比技術(shù),但是都不能量產(chǎn),直到英菲尼迪QX50搭載的這臺(tái)代號(hào):KR20DDET發(fā)動(dòng)機(jī)VC-TURBO系統(tǒng)的出現(xiàn)。
英菲尼迪采用的辦法是通過加入一套硬件裝置,改變活塞的行程,從而實(shí)現(xiàn)壓縮比的可變。英菲尼迪的工程師們在曲軸附近的位置安裝了一套諧波傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)裝置,通過一套曲柄連桿機(jī)構(gòu)與活塞下部連接起來,當(dāng)電動(dòng)機(jī)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)不同的角度時(shí),可實(shí)現(xiàn)不同的活塞行程。借助這套機(jī)構(gòu),新發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了壓縮比從14:1到8:1的連續(xù)變化,而且壓縮比從最大降到最低僅需1.2秒。
當(dāng)車輛處于低負(fù)載環(huán)境下,例如高速巡航或怠速時(shí),電機(jī)往逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),驅(qū)動(dòng)執(zhí)行臂和控制軸,讓下連桿發(fā)生高度變化,由于下連桿又連著中間連接座,連接座的另一端透過上部連桿與活塞相連,從而使活塞行程增大,增大壓縮比。當(dāng)車輛需要急加速時(shí),電機(jī)往順時(shí)針旋轉(zhuǎn),活塞行程縮短,降低壓縮比。
這套可變壓縮比系統(tǒng),除了能讓發(fā)動(dòng)機(jī)以不同壓縮比運(yùn)轉(zhuǎn)以外,還能提高發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平順性。
四缸發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)上,天生就不是理想的平衡狀態(tài),因此四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸上通常都會(huì)搭配平衡軸裝置,以消除振動(dòng),但是英菲尼迪這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)并沒有平衡軸,因?yàn)榭勺儔嚎s比系統(tǒng)里的曲柄連桿機(jī)構(gòu)能消除活塞運(yùn)動(dòng)所帶來的二次慣性,從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平順性。
當(dāng)然,英菲尼迪的這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的"黑科技"還有很多,例如:ATR支柱減震系統(tǒng)、汽缸壁等離子噴涂等等,對于這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性、耐久性還需要長時(shí)間的考證,這確實(shí)驗(yàn)證日產(chǎn)的研發(fā)能力和制造水平。
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