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黑科技-解析英菲尼迪VC-TURBO系统

导读: 东风英菲尼迪全新一代QX50在北京车展期间公布了预售价格,35万起售相比于BBA来说确实要低不少,全新上市的宝马X3指导价:39.98-58.58万,这确实提高了英菲尼迪在市场上的竞争力。

东风英菲尼迪全新一代QX50在北京车展期间公布了预售价格,35万起售相比于BBA来说确实要低不少,全新上市的宝马X3指导价:39.98-58.58万,这确实提高了英菲尼迪在市场上的竞争力,但是令人更加关注的是这台代号为:KR20DDET的2.0L单涡轮增压发动机搭载了最新研发的VC-TURBO系统。

这台发动机作为日产集团未来战略计划中占据了非常重要的位置,可谓是"领航员"般的存在,这体现了日产对于未来的发展方向。

这台发动机采用了可变气门正时系统,通过改变气门的开启关闭伸进,可以在奥托循环和阿特金森循环之间来回切换,我们普通的车辆大部分使用的是奥托循环,阿特金森循环与传统发动机的工作循环相比,其最大特点就是做功行程比压缩行程长,也就是我们常说的膨胀比大于压缩比。更长的做功行程可以更有效地利用燃烧后废气残存的高压,所以燃油效率比传统发动机更高一些,在较高负载的区间采用奥托循环以保证足够的动力性,在较低的负载的区间则采用阿特金森循环,这样可以最大化地提高效率,获得最佳的节油效果。双循环系统的组合可以实现更佳的燃烧效率和更优的动力表现,达到扬长避短的效果。

在燃料喷射方面,采用的是直喷和歧管喷射的双喷射系统,直喷的喷油更加的精确,但是积碳会比较严重,相对歧管喷射来说歧管喷射本身就有一定的清洁的作用,这样的搭配在现在的一些优秀的发动机上都有搭载,既提高燃油经济性,又可以减少积碳的产生。

这款发动机和旧款由奔驰研发的发动机来比,动力性提高了25%左右,根据日产研发工程师说燃油经济性提高了27%,如此高效的发动机"双循环系统"和"双喷射系统"肯定是功不可没,但是功率如此高的提升还是要归功于那套VC-TURBO系统。

VC-TURBO其实就是可变压缩比的涡轮增压发动机,其中的关键就是可变压缩,为什么压缩比这么重要?我们先来了解一下什么是压缩比:

压缩比就是发动机内燃烧室最大体积与最小体积的比值。燃烧室最小体积V2的位置就是活塞运行到上止点,最大体积V1的位置是活塞运行到下止点,公式为:CR=V1/V2,得出来的就是发动机的压缩比。

压缩比对于发动机性能的影响非常的重要,我们都知道汽油发动机在运转时,吸进来的通常是汽油与空气混合而成的混合气,在压缩过程中活塞上行,除了挤压混合气使之体积缩小之外,同时也发生了涡流和紊流两种现象。当密闭容器中的气体受到压缩时,压力是随着温度的升高而升高。

若发动机的压缩比较高,压缩时所产生的气缸压力与温度相对地提高,混合气中的汽油分子能汽化得更完全,颗粒能更细密,再加上刚才所说的涡流和紊流效果和高压缩比所得到的密封效果,使得在下一刻运动中,当火花塞跳出火花时就能使得这混合气在瞬间内完成燃烧的动作,释放出最大的爆发能量,来成为发动机的动力输出。马自达的SKYACTIV-X技术正是利用了高压缩比下汽油容易自燃这一特性,开发出让汽油压燃的发动机

然而,高压缩比的发动机在抑制爆震和允许更高的功率和扭矩方面有着劣势,而低压缩比则可允许更高的功率和扭矩,避免发生爆震现象。因此在一些大马力改装车上,降压缩比几乎都是它们的必修课。

如果,可以综合这两种的优点,在不同的工况下不断地调整压缩比,就可以实现功率和燃油经济性的大幅度提升。

就普通的发动机机构而言受机械机构的影响,压缩比是很难发生改变的,要么只能让活塞的行程发生改变,要么整个缸体都产生轴向移动,才能实现压缩比的改变,早在八、九十年代,宝马,丰田、萨博等车厂均曾经研究过相关技术,虽然在理论上可行,但实际上或多或少都存在着明显的技术缺陷,无法在性能及可靠性上达到良好的平衡。

后来也有很多的厂商尝试过研发可变压缩比技术,但是都不能量产,直到英菲尼迪QX50搭载的这台代号:KR20DDET发动机VC-TURBO系统的出现。

英菲尼迪采用的办法是通过加入一套硬件装置,改变活塞的行程,从而实现压缩比的可变。英菲尼迪的工程师们在曲轴附近的位置安装了一套谐波传动的电动机装置,通过一套曲柄连杆机构与活塞下部连接起来,当电动机装置转动不同的角度时,可实现不同的活塞行程。借助这套机构,新发动机实现了压缩比从14:1到8:1的连续变化,而且压缩比从最大降到最低仅需1.2秒。

当车辆处于低负载环境下,例如高速巡航或怠速时,电机往逆时针旋转,驱动执行臂和控制轴,让下连杆发生高度变化,由于下连杆又连着中间连接座,连接座的另一端透过上部连杆与活塞相连,从而使活塞行程增大,增大压缩比。当车辆需要急加速时,电机往顺时针旋转,活塞行程缩短,降低压缩比。

这套可变压缩比系统,除了能让发动机以不同压缩比运转以外,还能提高发动机的运转平顺性。

四缸发动机在设计上,天生就不是理想的平衡状态,因此四缸发动机的曲轴上通常都会搭配平衡轴装置,以消除振动,但是英菲尼迪这台发动机并没有平衡轴,因为可变压缩比系统里的曲柄连杆机构能消除活塞运动所带来的二次惯性,从而提高了发动机的运转平顺性。

当然,英菲尼迪的这台发动机的"黑科技"还有很多,例如:ATR支柱减震系统、汽缸壁等离子喷涂等等,对于这台发动机的可靠性、耐久性还需要长时间的考证,这确实验证日产的研发能力和制造水平。

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