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东风日产VC-TURBO先进技术研讨会纪实

2018年10月17日 10:25:45
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来源:凤凰网汽车

主持人:见证未来,解读行业,尊敬的各位领导、各位来宾,大家下午好!欢迎各位莅临“见·解——VC-TURBO先进技术研讨会”,共同探讨全球首款量产VC- VC-TURBO可变压缩比涡轮增压发动机前沿技术、共同洞悉行业未来的发展趋势。我是中央广播电视总台央广主持人刘康,非常高兴能够参与到今天这场活动当中,同时也再度对各位的到来表示衷心的欢迎!

岳超:尊敬的各位来宾、媒体朋友们,大家下午好!我们又在北京相聚了,在座的很多媒体朋友是从上海、广州飞过来的,非常感谢大家。今天这场研讨会我们邀请到了两位重量级的嘉宾,一位是茂木克也先生,一位是许敏教授。茂木克也先生是日产资深的技术专家,也是VC-TURBO三大发明人之一,对于技术的研发、发动机的构造以及开发整体过程都是全程参与,所以也是最具权威性的专家。许敏教授是上海交通大学汽车工程研究院院长,也是汽车动力总成方面的资深专家,并且在国内国外取得了多项成就。非常感谢二位专家支持我们的活动,今天两位专家也会以他们专业的视角解读这款发动机,这款发动机到底有什么优势,未来在市场上会是什么地位,我也要和两位专家好好学习一下,让我们再次把热烈的掌声给到两位专家!

主持人:感谢岳总!刚才我们说过,今天的主角是全球首款量产VC-TURBO可变压缩比涡轮增压发动机,这款发动机凝结了日产技术人员二十年的心血,岳总的介绍当中大家也了解到了,今天我们非常荣幸地请到了VC-TURBO三大发明人之一茂木克也先生。针对这样一款发动机,茂木克也先生一定也是感慨颇多,我们就特别有请茂木克也先生针对这款VC-TURBO可变压缩比涡轮增压发动机前沿技术以及研发历程进行分享,有请!

茂木克也:“大家好!我是茂木克也,我来自日本”,接下来和大家分享的是世界首款量产可变压缩比涡轮增压发动机。

首先把我的个人履历简单介绍一下,我叫茂木克也,担任日产的高级工程师,我的专业是发动机结构领域,刚开始涉及的是传统发动机,此后主要从事可变压缩比发动机的开发。

今天我们主要是想介绍可变压缩比涡轮增压发动机,这个构想是从二十年前就已经开始了。这款可变压缩比涡轮增压发动机的构想是二十年前就提出来的,当时实现可变压缩比的构造有很多方案,当然也经过了很多的尝试,日产公司也是这样,就是从最早期的构想基本概念开始,经历了好几个阶段:首先是结构连杆配置研究的构造体验阶段,中期就是小型化的趋势,这个阶段和可变压缩比结合起来开发可变压缩比的发动机。接下来阶段就是量产技术应用,包括制造生产技术的开发,最终实现这款发动机的商品化。

开发早期的时候,谁都没有把我们开发可变压缩比涡轮增压发动机当回事,早期上级觉得这款发动机有很大的前景,所以批给了我们很多预算,这也是这款发动机能够开发出来在初期阶段非常重要的一件事情。这款发动机的单号是KR20DDT,是在Infiniti QX50和Nissan Altima两款车型上面搭载。

这是日产品牌的发动机产品线的战略布置,就是小型化的增压发动机替代大型的六缸发动机,可变压缩比涡轮增压发动机相比的对象是V6发动机。

持续这么多年,日产一直致力于降低二氧化碳的排放量,这个过程当中已经投入了一系列的技术,包括GDI技术、VVT技术、可变压缩比增压对日产来说算是终极的武器之一。

这一页就是今天要和各位共享的内容,为什么我们要进行可变压缩比的开发,日产可变压缩比的系统,还有系统当中比较重要的多连杆结构,接下来就是实现量产方面我们所做的各种努力。

简单地介绍一下什么是压缩比,它的定义是指发动机吸入的空气能够压缩到何种程度,压缩的越多,膨胀的越大,因此能做更多的功,能效比越高,右边是计算的公式。

介绍一下目前市场发动机压缩比的情况,这张图横轴是压缩比,纵轴是发动机功率,越往上越高,一般来说压缩比越高的话发动机的输出功率是相对越低的,反过来压缩比越低的话,发动机输出的功率相对越高。

为什么会是这样呢?我们来详细看一下。首先从高压缩比的情况来看,压缩比越高,狭窄的燃烧室内吸入的空气压缩得越厉害,压缩得越厉害可能就会造成发动机爆震的情况,可能会对气缸有所损坏。当然,这种情况是不会轻易发生的,高压缩比的情况下扭矩是相对比较低的,因此输出的功率也相对较低一些,这种情况下油耗也是相对比较好的。另一方面,压缩比比较低的情况下空间就会比较大,因为压缩比相对比较低,输出的扭矩相对比较高,这种情况下油耗是相对比较差的。

再说一说可变压缩比,不同的使用场景下压缩比的需求是不同的,比如城市内驾驶的时候对油耗的要求比较高,需要油耗性能比较好,这样会采用低压缩比的领域,图表的外面使用场景可能相对少一些,但是也有需要比较大的场景,比如突然加速的情况,需要发动机输出更多的扭矩,这样就会切换至相对比较低的压缩比。

VC-TURBO的定位是怎样的?这张图表的横轴是发动机的输出功率,纵轴是油耗,这是和V6发动机2.0T进行比较,从这张图表来看,V6发动机需要的输出功率越高,油耗就会相对越差,VC-TURBO发动机在这里兼顾了油耗和发动机的输出功率两方面的需求。

媒体记者:请问茂木先生,VC-TURBO的发动机当中有没有戴姆勒的部件?

茂木克也:没有,VC-TURBO发动机当中没有一个部件是和戴姆勒通用的。刚才的说明当中也有提到,这些可变压缩比的机构都是我们独自开发的,戴姆勒那边也想了解我们这方面的技术,我们也是说在了解之前把相关的协议先签了。

媒体记者:我是来自新浪汽车的,请问许敏教授,您是在发动机研究领域工作很多年,有着非常深的积淀,您周围的圈子得知日产VC进入之后有什么反响?怎么看待这款发动机?

许敏:日产这款发动机我们一直都在关注,参加这场活动的时候我才知道他们已经量产,听了以后我大吃一惊。因为大家都在做这件事情,实际上我在中国各个企业当中转得比较多,所以我的圈子更多的是工业界的,大家都说要是实现每百公里5升油只做发动机的话必须要用混合动力,否则门都没有,但混合动力成本就上来了,我们的车又卖得那么便宜。实际上大家都是把可变压缩比作为非常重要的技术,国庆之前我去沟通自主品牌,他们有一大堆的年度技术大会,其中最大的亮点就是可变压缩比发动机的样机,而且是在自主品牌坚持了两年多的时间才搞到今天的状态,但是距离量产还很早。相信这个事件在汽车界当中是爆炸性的新闻,也会大大加速各个公司的研发速度,我真的是到这里之前才第一次听说,也是一个很大的喜讯。

主持人:相信之前这个消息一直都在封锁,许教授今天回去一发朋友圈,无数点赞可能就来了。

媒体记者:你们搭载第一台VC-TURBO的QX50的油耗降低,根据宝马2.0T的搭载量,四驱车型最大马力达到200千瓦,为什么加速成绩没有上来?你们在做标定的时候也做了一些保守的取舍,保养维修成本和寿命可能会降低。

茂木克也:整车的加速性能并不仅仅是发动机来决定的,同时也涉及到整车方面,包括变速箱和轮胎的尺寸和型号,是由各个方面的因素决定的。QX50开发的过程当中对油耗比较侧重,变速箱也不是最新的型号。当然,发动机是可以做到的。目前由于变速箱和轮胎的原因,低速高速的领域暂时还用不到,相信下一款可以做到。

媒体记者:现在中国市场对三缸1.5升的小排量车型非常重视,VC-TURBO新动能的应用在1.5升三缸的话成本会有什么样的变化?

茂木克也:这就涉及到产品型号的问题,个人是希望这样的产品能够用在三缸发动机上面,也要问一问我们的老板。

媒体记者:刚才说到目前这个发动机还有很大的潜力,接下来可能会有很多品牌上这样的技术,日产作为第一个作出这种技术的品牌,下一步在这种技术的进化会怎样去走?基于硬件改进还是基于软件优化?

茂木克也:关于这个问题,我和刚才许院长的观点是一致的,虽然我们的发动机名字叫做可变压缩比,但最核心的还是缸内压力的调节,我们会往更加低的油耗以及更加高的压缩比方面做更多的追求。

许敏:一方面是压缩比进一步提高,让油耗进一步下降,这是可以做到的,比如通过加大气压进行循环,还有通过日常的除尘可以实现更大的压缩比,这样可以让油耗性能降低。如果我们可以控制缸内的压力点火的话,就可以真正实现完全燃烧。

媒体记者:我是来自知乎的,请问许教授,可变压缩比对内燃机也有非凡的意义,VC-TURBO的出现是否会对整个汽车行业除了纯电动和混动模式产生另外一种路径?

许敏:一点不错,只是对传统的汽车、传统的发动机提出了一个新的解决方案,但是电气化、电动化是一个趋势,其实这类发动机搞不好也有电动化的方法让它的效益变得更高,但我们没有必要依赖电动化,所以实际上这是另外一个方向。到底哪一个方案是最好的,需要根据车型的大小、目标客户的需求,还有我们特殊的性能,可能都不一样。中国企业总是想找一个完美的答案,但世界上不存在这种情况,世界上往往是多种答案并存。我们不要总是颠覆,我们要有容忍度,能够容忍各种各样的技术方案,每个技术方案都是朝着不同的客户群体、不同的产品实现最佳的价值。所以我感觉从这个角度来讲,实际上这是为纯粹的内燃机打开了一条新的道路,可能未来发展会越来越大,最后达到最理想的解决方案,但一段时间内三个方案我们都会考虑。

媒体记者:刚才您提到可变压缩比发动机有很多功能集成,但是QX50上面必须要用95号汽油,后续使用2.0T搭载的车型是否也要使用95号汽油?另外我们看到4400转时才能达到380N·m,这是由于什么原因?

茂木克也:关于95号油品,这是一个推荐,并不是说不能使用90号油品,90号油品也是可以用的,95号油品是为了保证客户获得更佳的燃油经济性和动力。关于扭矩曲线,资料当中涉及到的发动机1500转能够达到380N·m,这是作为发动机本身性能的显示,作为发动机单体本身可以达到380N·m,搭载到具体车型的时候整车会有各种不同的考量和需求。比如这次英菲尼迪QX50,发动机在低转速的扭矩太大了,而且还有CBT方面的匹配,考量CVT并不是最新的型号,扭矩的容量并没有完全达到最大,因为这个发动机在低转速领域。此外还要考虑客户的使用需求,4000转的时候可以达到最大的扭矩。我们的开发人员也在配合其它发动机进行开发,就是高扭矩对应的开发,包括我们车辆已经试做出来,正在做相应的开发。这也和市场一般客户的驾驶习惯有关,因为不像动力车或者电动车,一直都是比较安静的,低转速可以达到高扭矩,如果是在低转速领域特别安静的情况下,扭矩突然变到最大,可能会对车产生影响,也要考虑驾驶性能。当然,后面我们也会进一步开发什么场景下才能把它体现出来。

媒体记者:2000年左右的时候萨博就有提出可变压缩比的想法,包括丰田后来提出的活塞连杆可变压缩,VC-TURBO技术方案相比之前的会有什么优势?之前日本厂商不太推荐涡轮增压发动机,推荐的都是自然引擎,因为涡轮增压发动机提高热效率是比较复杂的,以前我看过一个杂志采访英菲尼迪,就是日产可变压缩比发动机的热效比提升大概40%以上,不过从来没有证实过,日产在推出这款涡轮增压以前在热效比会有怎样的颠覆?效率会达到怎样的新高度?VC-TURBO这种结构出来以后是否会沿用到高性能的3.6L发动机上面,做到高效和高性能的兼顾?

茂木克也:关于萨博的可变压缩比,我也只是听说,通过机构实现可变压缩比,这是相对比较高温的环境位置,实现可变的话从技术上来讲是非常难实现的,或者说是不可能的,实际上是并没有实现。关于丰田通过可动部分的变化实现可变压缩比,我听说也是在理论上实现,这样去做的话需要监控每个压缩比的情况,如果控制不能做到相应的匹配也是很难实现的,比如一个缸压缩比的控制掌握不了,或者不明确的话可能会导致所有系统崩溃。我们需要统一往延迟的方向设定,目前掌握的情况也是这样,就是硬件上可以做到,但控制上要做到的话还是非常困难的。

VC-TURBO发动机是首款投入市场的可变压缩比发动机,它的热效率并没有达到40%,而是38%-39%,其它的发动机做到的热效比基本都是缸径比较细的,因为要提高热效率的话冷却损失是必须要考虑的,要不然过热可能会导致发动机的损坏,后续开发方面实现更高的热效率也是可行的,也有实际的根据,可以考虑更细的缸径,我们的目标是瞄准45%更高的热效率。当然,现在我们也在尝试这样的开发。3.6L的发动机在美国的媒体上被评为十佳发动机,技术难度还是非常大的,因为这里有一个关键的零部件,就是L型轴需要一个最低的宽度,V型发动机的空间非常有限,很难布置进去,需要重新开发宽度更窄的L型轴。

主持人:由于时间关系,没有办法把每位媒体朋友的问题一一进行解答,但依然很感谢大家踊跃的提问,同时也再次两位老师的专业解答。全球首款量产VC-TURBO可变压缩比涡轮增压发动机的面世让困扰各大车企数十年的可变压缩比技术难题终于落地,也让汽车的高性能和低能耗终于实现了完美的融合,无论是对企业来说还是对消费者来说都是有着非常深远的意义。相信在场的各位媒体老师经过今天这样一场研讨会,也对VC-TURBO可变压缩比这样的涡轮增压发动机有了更深的了解,也让我们对内燃机的发展趋势有了更多的期待。本次研讨会到此结束,再次感谢大家的到场!

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责任编辑:陈可源 PA042
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