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汽车黑科技——可变压缩比发动机

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2020-01-26阅读:9921 编辑:竹清风

压缩比,是气缸内混合气被活塞压缩前后的体积比。四冲程发动机在经过第一个进气冲程后活塞到达下止点,接着活塞向上运动压缩混合气,也就是压缩冲程。然后活塞运行到上止点,混合气被压缩到极限,等待火花塞点火后进行做功冲程。所以,以一台压缩比为8:1的发动机为例,混合气进入气缸后,体积会被压缩到原先的八分之一再点火。

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由于活塞、连杆和曲轴的相对位置是固定不变的,所以压缩比也是不变的,那么固定的压缩比也相对固定了发动机的特性,由于发动机并不是时时刻刻都在同一个工况下工作,负荷时大时小,所以在固定的压缩比情况下并不能够使发动机在各种各样复杂的工况中完美运行。而对于涡轮增压发动机而言,在发动机转速较低时,废气流量和脉冲强度无法有效地推动涡轮提速,导致增压压力偏低,发动机扭矩输出和燃油经济性达不到理想状态。

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可变压缩比的目的在于提高增压发动机的燃油经济性且能保证扭矩输出。在增压发动机中,为了防止爆震,其压缩比低于自然吸气发动机。在增压压力低时热效率降低,使燃油经济性下降。特别在涡轮增压发动机中由于增压度上升缓慢,在低压缩比条件下扭矩上升也很缓慢,形成所谓的增压滞后现象。也就是说,发动机在低速时,增压作用滞后,要等到发动机加速至一定转速后增压系统才起到作用,这就是所谓的涡轮迟滞。为了解决这个问题,可变压缩比是重要的解决方法。在增压压力低的低负荷工况使压缩比提高到与自然吸气发动机压缩比相同或更高,而在高增压的高负荷工况下适当降低压缩比。也就是说,随着负荷的变化连续调节压缩比,以便能够从低负荷到高的整个工况范围内有效提高热效率。

日产从1998年开始研发可变压缩比涡轮增压发动机,历经20年时间,在2018年开发出首款正式量产的可变压缩比涡轮增压发动机。有别于传统发动机的曲柄连杆结构,独创多连杆系统,实现发动机压缩比由8:1(高性能)-14:1(高效能)之间的智能无级切换,峰值扭矩380N·m,最大功率185kW,这就是VC-TURBO。

VC-TURBO可变压缩比涡轮增压发动机率先运用在了日产旗下高端品牌——英菲尼迪QX50上,但由于英菲尼迪品牌并没有BBA那样的号召力,销量一般,也就导致这项技术并没有得到太多的关注度。

随后,日产决定在天籁产品上运用VC-TURBO,全新一代天籁所搭载的这款2.0T可变压缩比发动机可以用一条公式来概括:1+1>2,引入可变压缩比之后,包括动力、油耗、NVH三方面性能都得到了很好的改善,整体质感有了全面的提升。

可变压缩比发动机结构复杂、制造工艺要求高,导致成本过高,虽然装备了可变压缩比发动机的天籁质感很好,天籁的销量来自2.0自然吸气的车型,但这不代表可变压缩比不是一项厉害的黑科技,它要比小排量增压和电动机厉害多了。

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