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20年研发出来的牛X技术!日产告诉你啥叫最强动力!

01-03 15626 玩车教授  

从四冲程发动机诞生之日起,工程师就不断对它进行改良升级使之成为理想中的动力,经过上百年的发展,四冲程发动机已经成为汽车最高效可靠的动力之一,然而发动机工程师并没有因此停下脚步,因为现有的技术还没有达到理想化的水平。



在研发工程师看来,理想中的发动机应当将效率和性能都达到最大化,为了向这个目标迈进,工程师将许多新技术都应用到了目前量产发动机上。在这些新技术当中,有些是很容易实现的,而有些技术要把它从图纸变成产品却异常困难,因为它的实现意味着要对已经沿用上百年的发动机结构进行改进,而一旦量产发动机将从此跨入一个新的时代,这项技术就是可变压缩比。


 可变压缩比是一项革命性技术 


每过一段时间就会有新的发动机技术诞生,从缸内直喷、涡轮增压、高压缩比再到阿特金森循环,这些新技术的确让发动机变得更高效更省油,但它们仍然无法改变传统发动机结构上的弊端。发动机工作模式其实与人运动时非常类似,慢跑时人们需要缓慢呼吸让心脏处于相对松弛的状态,快跑时则需要使劲呼吸让心脏处于紧绷状态。人通过心脏调节呼吸来控制节奏,而发动机则是通过调节压缩比来控制运转模式。



平常慢慢开车时,发动机负载很小缸内温度相对较低,上了高速后发动机开始高负荷运转,缸内的温度随之提高。理想状态下,发动机低负荷应当可以使用高压缩比提升效率降低油耗,而高负荷下可以使用低压缩比彻底释放动力。但传统发动机压缩比是固定的,一旦把压缩比提高压榨动力,那么高温高负荷下就会发生爆震,导致极限性能受限,把压缩比调低一点,虽然发动机极限性能更好,但是低负荷工况效率不高。因此不得不退而求其次,设定一个不高不低的压缩比,这种办法只是权宜之计。



固定的压缩比限制了发动机运转模式,所以传统发动机必须在油耗和动力之间做选择,要么选择其中一个要么折中,如果能实现压缩比随工况调节,那么这个问题就迎刃而解了。日产从上世纪末就开始着手研发可变压缩比技术,从最初的图纸到正式量产一共用了20年的时间。日产 VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)的到来,对于汽车行业来说具有非同一般的意义,它的出现意味着发动机已经进入了一个新的时代。


 鱼和熊掌可以兼得 


日产VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)的诀窍就在曲柄连杆机构,它在传统的曲轴轴颈上增加了一个多连杆(L-link),多连杆一端接活塞连杆另一端接偏心轴的连杆(C-link),偏心轴(Control shaft)又与右侧的电机控制臂连接(A-link)。电机(Electric motor)顺时针或者逆时针旋转时就会带动控制臂拉伸,使偏心轴的连杆往上或往下移动,恰好偏心轴连杆又与曲轴轴颈上的多连杆连接,通过杠杆原理让活塞可以往上或者往下移动约6毫米。



通过改变活塞上止点与下止点的位置,燃烧室的容积就可以随之变化,如果活塞上止点往下移动那么燃烧室容积变大压缩比降低,活塞上止点往上移动燃烧室容积变小压缩比提高。



这套巧妙的多连杆机构使发动机压缩比可以在8:1-14:1之间无缝切换,发动机低负荷运转时立即切换成高效率模式,使用14:1的高压缩比提高燃油经济性,当高负荷运转时又马上切换成高性能模式,使用8:1的低压缩比降低爆震增加输出功率。



可变压缩比涡轮增压发动机可以根据工况选择最理想的压缩比,而不是在两种固定压缩比之间调节,比如在中等负荷下发动机可以使用11:1的压缩比。VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)的出现使发动机油耗和动力不再是一个矛盾,动力与油耗的选择完全取决于驾驶员的需求。


 堪比6缸的平顺性 


在多数人的印象中,4缸发动机平顺性不如6缸的好,这是因为6缸不仅点火间隔小而且自身运转的往复惯性力小。VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)结构有别于传统发动机,它的活塞运动更接近正玄曲线,因此不会像传统发动机一样产生二次惯性力,所以VC-TURBO智控引擎不需要平衡轴。



更均匀的活塞加速度以及更大的缸内压力使得VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)的振动远小于普通直列4缸发动机,运转平顺性接近V6发动机的水平。


 更低的摩擦损失 


传统发动机活塞与曲轴中心点垂直布置会使活塞产生较大的侧压力,日产VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)独特的多连杆机构,让活塞与曲轴中心点保持偏置减少活塞侧压力,虽然多连杆机构比传统发动机更复杂,但并未因此增加发动机的摩擦力。VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)的多连杆机构不仅降低了油耗,而且还降低了发动机振动和摩擦。


 最前沿的技术看它一个就够了 


VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)采用了当下先进燃烧控制、喷油、热管理以及制造工艺。为了降低发动机的摩擦损失和重量,在制造工艺上选择先进的缸体熔射技术,去掉缸体内的气缸套后,在缸内壁喷涂特殊材料,经过硬化和抛光,形成超光滑壁面。汽缸壁上低摩擦涂层能减少44%的活塞摩擦损失,这样有利降低油耗并提升加速性能,取消气缸套发动机也因此变得更轻了。



汽缸盖集成排气歧管是涡轮增压发动机的一种设计趋势,通过将排气歧管集成在汽缸盖内,可以利用高温废气加快暖机速度。这种设计还进一步缩短热排气流通距离,配上轻量化涡轮叶片后发动机动力响应速度更快。催化器与排气歧管的距离也大幅降低,启动车辆时催化器可以快速达到工作温度。



为了防止缸内直喷在发动机低温启动时将汽油喷射在汽缸壁上,导致汽油与机油混合,日产特意在VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)上采用了复合喷射技术。低温和低速行驶时依靠电喷喷油器为气缸提供燃油,避免机油增多的现象,高速时切换成直喷喷油器,复合喷射可以根据发动机运转情况选择喷射模式,燃油经济性和动力表现会更好。



除了改变压缩比,VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)还引入效率更高油耗更低的阿特金森循环,在压缩行程中气门延迟关闭,一部分的气体被排出气缸,从而做到了膨胀比大于压缩比。中高速工况下采用燃油经济性更好的阿特金森循环,急加速和低速行驶时采用动力性能更好的奥托循环。将可变压缩比和阿特金森循环两种技术同时应用在一款发动机上,堪称发动机硬件和软件的一次完美结合。


 总结 

更强的动力更低的油耗更好的平顺性,VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)将不可能变成了可能。从油耗、动力、NVH以及制造工艺上看,VC-TURBO智控引擎(可变压缩比涡轮增压发动机)称得上是目前技术最为先进的涡轮增压发动机。

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全部评论
錦 城
2018-12-25 14:18
我没有惊叹日产工程师们有多厉害,让我佩服的是教授的这篇文章,国内好多核心期刊的文章都没法和这比。
玩车教授
2018-12-25 14:18
錦 城
2018-12-25 14:18
我没有惊叹日产工程师们有多厉害,让我佩服的是教授的这篇文章,国内好多核心期刊的文章都没法和这比。
国内确实没有很多关于汽车技术类的期刊,其实这个可变压缩比技术还有很多种方案,多连杆只是其中一种
无根之水
2018-12-25 07:27
关键是日产哪个车现在用的这个技术啊?
玩车教授
2018-12-25 07:27
无根之水
2018-12-25 07:27
关键是日产哪个车现在用的这个技术啊?
天籁 2.0T
铁汉柔情
2018-12-25 04:52
[强][强]一篇好文章,谢教授。目产将多项技式揉在一起,是一个聪明的作法。
玩车教授
2018-12-25 04:52
铁汉柔情
2018-12-25 04:52
[强][强]一篇好文章,谢教授。目产将多项技式揉在一起,是一个聪明的作法。
谢谢支持老铁
表哥
2018-12-25 02:45
天籁七代出来了天纵我心
玩车教授
2018-12-25 02:45
表哥
2018-12-25 02:45
天籁七代出来了天纵我心
买买买
张敏
2018-12-25 01:47
记得日产以前就有几款发动机长期沃德十佳,只不过后来不知道为什么就变成移动沙发了!
玩车教授
2018-12-25 01:47
张敏
2018-12-25 01:47
记得日产以前就有几款发动机长期沃德十佳,只不过后来不知道为什么就变成移动沙发了!
最好的发动机就是让人感觉不到它的存在
@SY
2018-12-25 01:43
你以为技术日产是说说而已?
玩车教授
2018-12-25 01:43
@SY
2018-12-25 01:43
你以为技术日产是说说而已?
所以准备买天籁了?
言 术
2018-12-25 00:22
牛逼 !( 此 评 论 虽 然 才 2 个 字 ,但 语 法 严 谨 , 用 词工 整 , 结 构 巧 妙 , 琅 琅 上 囗 , 可 谓 言 简 意 贝 亥 , 足见 评 论 人扎 实 的 文 字 功 底 , 以 及 信 手 拈 来 的 写作 技 巧 和 巧 夺 天工的 创 造 能 力 , 令 人 佩服佩服 ,再 加 上 以 感 叹 号 收 尾 , 实 在 是 点 睛 之 笔 )
玩车教授
2018-12-25 00:22
言 术
2018-12-25 00:22
牛逼 !( 此 评 论 虽 然 才 2 个 字 ,但 语 法 严 谨 , 用 词工 整 , 结 构 巧 妙 , 琅 琅 上 囗 , 可 谓 言 简 意 贝 亥 , 足见 评 论 人扎 实 的 文 字 功 底 , 以 及 信 手 拈 来 的 写作 技 巧 和 巧 夺 天工的 创 造 能 力 , 令 人 佩服佩服 ,再 加 上 以 感 叹 号 收 尾 , 实 在 是 点 睛 之 笔 )
全场你最优秀
L德通
2018-12-24 23:26
新天籁值得信赖
玩车教授
2018-12-24 23:26
L德通
2018-12-24 23:26
新天籁值得信赖
买买买
爽爽
2018-12-24 22:11
用在国内什么车上呢!
玩车教授
2018-12-24 22:11
爽爽
2018-12-24 22:11
用在国内什么车上呢!
天籁
刘玮
2018-12-24 22:01
6毫米,感觉不太好控制,而且带来的压缩容积也没多大吧,不理解,小白一个
玩车教授
2018-12-24 22:01
刘玮
2018-12-24 22:01
6毫米,感觉不太好控制,而且带来的压缩容积也没多大吧,不理解,小白一个
电机的控制精度很高的
清风明月
2018-12-24 21:48
可变压缩比涡轮增压是不是在额定功率的基础上,达到一定转速扭矩还会增加不少?
玩车教授
2018-12-24 21:48
清风明月
2018-12-24 21:48
可变压缩比涡轮增压是不是在额定功率的基础上,达到一定转速扭矩还会增加不少?
按照正常的测试动力特性与传统发动机没有区别,但是它可以根据工况选择合适的模式
孙搏
2018-12-24 20:59
就技术严谨而言,鬼子确实做的不错,但他妈我的轩逸方向太轻了,导致高速全程手臂太空
咖柯
2018-12-24 20:44
你以为放两张图我就能看明白了
玩车教授
2018-12-24 20:44
咖柯
2018-12-24 20:44
你以为放两张图我就能看明白了
以后想起来再看几遍就明白了
鑫之
2018-12-24 20:30
日本确实有务实,这与日本实事求是的工作作风分不开。当然历史除外。
2018-12-24 20:26
“技术日产”这句广告词还是没说错。
玩车教授
2018-12-24 20:26
2018-12-24 20:26
“技术日产”这句广告词还是没说错。
认同
大宝的
2018-12-24 20:20
天籁首选的技术
玩车教授
2018-12-24 20:20
大宝的
2018-12-24 20:20
天籁首选的技术
买买买
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