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【中升&用车】我们深度拆解了VC-TURBO发动机

原标题:【中升&用车】我们深度拆解了VC-TURBO发动机

这是一个历时20年的故事

1998年,VC-TURBO发动机三大发明人之一的茂木克与团队将可变压缩比发动机的构想和基本概念逐步完善,并申请专利。一开始,没有人把这项技术当回事。

到了2001年前后,他们向时任日产总裁的卡洛斯·戈恩提案,戈恩在了解后认为这项技术潜力巨大,因此批准了大笔预算,日产研究团队也开始相关研究。

2005年,日产正式公开发表了可变压缩比的相关研究;2012年,提出量产商品概念,从直喷增压DS上再次着手;2018年,完成量产开发阶段,产品正式亮相全球。

VC-TURBO可变压缩比涡轮增压发动机的诞生之路可谓是漫长。200亿美元的研发投入,30000小时台架技术测试,300项创新技术,3000000公里等效道路测试,使其一问世就备受瞩目,有媒体称其为可颠覆行业的技术。

为了让大家更加清晰认识这台发动机,我们对这台发动机进行了深度拆解,下面上干货!

【VC-TURBO有多牛?拿实际数据来说话】

这台内部代号KR20DDT的2.0T VC-TURBO发动机,一经推出即马上成为各大汽车媒体追逐的热点之一。并率先搭载在英菲尼迪QX50和本月18号发布的东风日产第七代天籁ALTIMA上。其附带的“黑科技”有多牛?我们用一组简单数据来说明。

【VC-TURBO发动机工作原理-非技术控建议跳过】

早在2002年日内瓦车展上,萨博(Saab)曾展出过一台第三代萨博SVC机械增压汽油发动机,该发动机通过可移动的气缸盖和缸筒来实现压缩比的改变,并在1990年申请了相关技术专利。然而,由于可靠性和成本等原因,该发动机并没有实现量产。

萨博(Saab)SVC可变压缩比机械增压发动机

日产VC-TURBO发动机作为全球第一款量产的可变压缩比涡轮增压发动机,相比于传统发动机,在结构上多了一套全新的多连杆结构(U/L/C/A连杆)。驱动电机带动A连杆变化,通过控制转轴推动多连杆结构变化,让活塞行程可变,进而实现可变压缩比。

发动机对比图

在A连杆的带动下,控制转轴(偏心轴)顺时针运动时,C连杆向下拉,通过L连杆的作用,U连杆向上顶,从而使燃烧室容积变小,提高了压缩比。降低压缩比则相反,控制转轴进行逆时针变化。

可变压缩比发动机演示图

VC-TURBO发动机通过无刷电机推动驱动连杆(A连杆)就可对四个气缸进行控制,实现可变压缩比。通过驱动器的位置传感器,我们可以正确识别所有气缸的压缩比。

直列四缸发动机上的应用

根据资料显示,发动机压缩比从14:1降低至8:1的过程中,活塞上止点下移了6mm,活塞行程由88.9mm增加值至90.1mm,排量在1970cc到1997cc之间变化。而发动机压缩比从14:1降低至8:1的用时大约为1.2秒。

【动力与经济兼具】

380N·m扭矩 185kW功率

6.6L/100km综合工况油耗

0-100km加速:6.42s

以上是第七代天籁ALTIMA上搭载的2.0T VC-TURBO发动机的帐面数据,可以说相当耀眼,也获得了媒体的一片好评。VC-TURBO发动机覆盖了绝大多数发动机的压缩比,既拥有媲美V6发动机的强劲动力,也可兼顾普通家庭对经济性需求。

从可变压缩比控制策略上来看,VC-TURBO发动机在中低转速工况中采用14:1的高压缩比,以提高发动机的燃油经济性;高转速工况中采用8:1的低圧缩比,以保证强劲动力。在两者之间,发动机又可根据驾驶员实际需求,连续动态地调节发动机的压缩比。

VC-TURBO发动机在提高燃烧效率方面,采用了多种主流技术,包括双喷射系统(缸内直喷+进气管喷射);智能热管理系统使用多回路控制阀,针对发动机不同工况使用不同的冷却方式;变量机油泵,发动机高转速低压缩比时,通过“2-档”机油泵提高机油的压力;带有滚流翻板的排气歧管等。

对于不同标号或不同品质的汽油,ECU会根据来自爆震传感器的数据在全工况范围内动态微调压缩比数值,以保证发动机平稳运转,加强发动机对油品的适应性。虽然官方推荐该发动机使用95号汽油,但使用92号汽油也是没有问题的,只是动力性能和燃油经济性会有所减弱而已,并不会损坏发动机。

【安静媲美V6发动机】

没有惯性2次震动

震动下降60%,媲美V6发动机的静谧

摩擦阻力比V6发动机下降5N·M

传统直列四缸发动机相比,没有了平衡轴的VC-TURBO是否抖动更加严重?事实并非如此。得益于多连杆结构,VC-TURBO活塞运动更接近正玄曲线,这意味着其震动比传统四缸发动机更小。

在摩擦方面,也得益于多连杆结构,做功行程相比于传统四缸发动机更接近于垂直运动,没有横向的冲击摩擦力。这可以提高发动机功率,同时减少气缸磨损,延长发动机的寿命。

VC-TURBO发动机在减少缸内摩擦上运用了多种主流技术手段,其中包括采用可变流量的机油阀以减少机油流动带来的阻力;通过控制轴系统取代传统平衡轴,减少齿轮之间的摩擦阻力和平衡轴惯性力等。在工艺上,采用缸体溶射技术,缸体内腔的低摩擦涂层减少44%的活塞摩擦损失。

【未来,45%热效率】

12月18日,搭载2.0T VC-TURBO可变压缩比涡轮增压发动机的全新天籁正式上市。VC-TURBO发动机发展的脚步始终向前。据日产发动机工程师介绍,目前VC-TURBO发动机的热效率在38%~39%之间。未来将通过提高发动机高度,增加做功行程等手段,将热效率提高至45%,进一步优化油耗和动力。返回搜狐,查看更多

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