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柴油发动机

20年换来的汽油动力新革命

时间: 2024-05-31 16:29:42 |   作者: 柴油发动机

  处于探索如何提升动力表现,那么在往后的时间里,汽油机的发展重点则是如何用尽可能少的燃料压榨出更大的动力。

  这种现象在近20年以来更是明显,汽油机不再单独宣传自身动力有多优秀,更多的是比上一代节省了N倍的燃料,但动力却没下降更不可思议的是提升。

  为了追求最佳的能效,近这20年以来大规模使用了许多新发动机技术,例如气门可变升程、涡轮增压、缸内直喷等等。

  具体的例子有许多,例如大众的缸内直喷涡轮增压发动机系列、英菲尼迪VQ自然吸气发动机系列等,都是这一时代汽油机的代表作。

  虽然工程师们在努力的压榨汽油机的效能,但对于近几年的发动机,能够用来降低油耗的新技术慢慢的变少,这也就从另一方面代表着汽油机的发展进入了一个瓶颈期。加之近几年环保压力陡增,厂商们为了应对只能加大对新能源车型的开发,这进一步使得汽油机的研发关注度下降。

  不过有一个厂商默默坚持对汽油机的创新研发,最终实现了一种汽油机革命性技术的量产——可变压缩比技术,而这个执着的厂商就是英菲尼迪。

  英菲尼迪量产的VC-Turbo可变压缩比涡轮增压发动机,其燃油经济性比中等水准高出20%左右,动力也比对手们强。

  这样的表现可以说给汽油机带来了一次新革命,使汽油机油耗和性能都有了更大的提升。

  近20年以来,汽油机领域一直在寻求新的技术突破点。例如英菲尼迪的VQ自然吸气发动机系列,使用了连续气门可变正时以及连续气门可变升程技术,搭配V6的缸体形式,使得汽油发动机在拥有良好的平顺性同时,还可以在一定程度上完成优秀的动力输出表现。

  除了自然吸气深挖以外,涡轮增压汽油机同样被厂家们不断压榨。发动机小排量化也就是在这种环境下诞生的产物。利用涡轮增压技术,使得发动机用更小排量实现大排量自吸的动力输出水平。1.2T、1.0T、1.4T、三缸机都是其中的代表产物。

  尽管我们熟悉的打死奥拓EA888/EA211系列、蓝天白云牌的B48系列等发动机都是涡轮增压汽油机的优秀作品,但它们在油耗以及动力上都没有很好的方法取得很好的平衡,往往二者只能选择其一,也没有很好的方法突破排量越大气缸数越多动力越好的“真理”。

  所以虽然近这20年以来涡轮增压汽油机得到了广泛使用,但在油耗以及性能方面依旧没有突破性进展(自吸汽油机也是如此)。

  这个可变压缩比技术是什么仙丹?竟能让汽油机焕发第二春?我们要先来看看压缩比是什么。

  同一排量的发动机,压缩比越高输出的功率扭矩也就越大,可以粗暴点理解就是压缩比越高,汽油发动机的性能越好。

  虽然压缩比越高越好,但是实际上,过高的压缩比会导致汽油机爆震,爆震也就是气缸内混合气在不该被点燃时提前爆炸,这样就会对还在上行的活塞产生下压冲击力,爆震轻则或引起缸体震动、重则会对缸体活塞产生破坏。

  传统发动机由于机械结构是固定的,所以其压缩比也是固定的,而一般汽油发动机都是在全负荷时最容易产生爆震,所以传统发动机要根据全负荷时的条件状态来决定最大的压缩比。

  由于发动机并不是时时刻刻都在同一个工况下工作,有时候小负荷有时候大负荷。这和人一样,跑步的时候和休息的时候需要的呼吸量也不同,所以这个固定的压缩比并不能够使发动机在各种各样复杂的工况中完美运行,只是一个迫不得已的妥协结果。

  所以最好的方法就是根据发动机是实际状态,实时调整压缩比,这样就可以最大化发动机效率,压榨出每一滴油能量。

  标致、丰田、现代、福特、日产都曾做过研究,很多汽车工程巨头也有自己的可变压缩比解决方案,但最后量产机械可变压缩比的只剩下了英菲尼迪的VC-Turbo技术。

  早在20年前就有厂商开始关注可变压缩比技术,2000年瑞典的萨博就发布了自家的SVC机械增压可变压缩比发动机,只不过昙花一现,发布以后就没有然后了,最后连厂家自己都破产了。2005年,法国MCE-5公司发布了自己的可变压缩比发动机。

  2018年北京车展发布的全新英菲尼迪QX50搭载了一具2.0T涡轮增压可变压缩比发动机,也就是VC-Turbo(Variable Compression Turbocharged,可变压缩比涡轮增压)技术,这也是世界上第一款量产的可变压缩比发动机。

  与前代搭载V6发动机的QX50相比,其两驱车型的燃油经济性提高了35%,而四驱车型也提高了30%。

  英菲尼迪这具发动机可以在8:1到14:1之间任意比率的压缩比变化,当发动机高负荷运行时,使用较低压缩比以减少爆震出现;当发动机低负荷运行时,使用较高压缩比,提升燃油效率,这样使得发动机整体热效率得到提升。

  英菲尼迪VC-Turbo发动机在传统的曲轴连杆结构上进行改变,增加了一套可变压缩比控制机构,当需要改变压缩比时,驱动电机会转动控制臂,控制臂再推动偏心轴,而偏心轴会带动控制臂2运动,因为多连杆机构左右两端分别连接活塞连杆和控制臂2,所以活塞会与控制臂成相反反向运动,这样就能改变活塞下止点到上止点的距离,实现可变压缩比。

  英菲尼迪可以在一定程度上完成量产VC-Turbo发动机,不单单是技术界的进步,也是汽车行业的一次突破。据厂家透露,这款发动机的研发成本在200亿美金左右,并且经过3万小时的耐用性实验。

  发动机能量都是守恒的,若无法转化到扭力功率输出,便会以别的形式的损失流失,从分析结果看,使用了可变压缩比技术后,发动机的扭力输出得到提升,而使用涡轮增压可变压缩比VC-Turbo的话,相比普通自吸发动机能够提升32%的效能,燃烧及循环损失都会下降。

  英菲尼迪VCT 2.0T发动机上限功率200kW,最大扭矩380Nm,VCT技术的加入使得这具发动机在拥有比同级更好性能的同时,还拥有更优异的燃油经济性。

  对于目前普遍的使用的涡轮增压发动机,可变压缩比技术更是有利于发动机效能提升。以往的涡轮发动机因为进气压力提升,缸内温度以及压力都会升高,这样导致汽油机更容易出现爆震,所以在压缩比上会以更大的妥协。

  VC-Turbo技术的出现 ,可以实时根据发动机的状态调整压缩比,发挥出涡轮增压发动机最大效能,可以说VC-Turbo是涡轮增压发动机的一种质的提升。

  另外,在日趋严苛的环保法规下,小排量化是不二之选,VC-Turbo的四缸机能够媲美六缸机的性能表现,在当下以及未来都是十分具有竞争力的。

  此外,这一可变压缩比技术还有助于降低冷启动时的有害排放,还能够扩大发动机的燃油适用范围。

  最后还得感叹的是,第一个吃螃蟹的人总是勇敢而不易的,英菲尼迪第一个量产可变压缩比发动机,各种艰辛以及投入只有他们自己知道。

  即将上市的全新英菲尼迪QX50上将会首次搭载这一发动机,作为消费者的我们是幸运的,终于能享受到性能与油耗完美兼备都的汽油发动机了。

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