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心跳加速、呼吸急促,你需要这颗VC小药丸儿!

2019年07月26日 08:53:01
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来源:吴佩频道


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各国环保法的步步紧逼,迫使汽车工业格局不断发生巨变。我们都知道电动车可以是最终解决方案,不过按照当下的现实,电池工业的发展还没有达到相对成熟,用户不可能家家拥有一台充电桩,充电条件急待完善,因此,内燃机仍然有很长一段时间的路途要走。


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从发明至今内燃机已经历经了100多年的时间,在这期间,汽油机的热效率从10%提升到了30%以上,可以说汽油机技术的发展已经相当成熟。所以在此基础上每进步一点点,都意味着要投入巨大的科研、金钱力量来进行研发。


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我们这次随东风日产团队来到自然环境相当苛刻的西藏,在平均海拔4000m以上的青藏高原对这部VC-TURBO 2.0T可变压缩比发动机进行了全方位体验,究竟这款耗费近200亿美金打造的黑科技,在高原上的表现如何,我们透过技术一点点来聊。

为何“变”?

从能量守恒的角度来说,想马儿跑就必须给马儿吃草,而在各国强势的环保趋势面前,汽车工业却只能背物理定律而驰。为了提高发动机的运转效率,一方面提升发动机功率,一边尽一切可能减少能源消耗,提升热效率,这就意味着要把每滴燃油榨取干净。


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其实在汽车工业发展的进程中欧洲人曾经发明了可变压缩比的技术来解决此类问题,比如萨博雪铁龙等等,但几乎无一实现量产,同时也远远满足不了当今的环保要求。终于在去年,茂木克也先生带领日产内燃机团队用了20年时间、进行累计超过300万公里等效道路测试、3万小时的台架测试、4次迭代,把这项技术做到了近乎极致,研发了VC-TURBO 2.0T可变压缩比发动机,它代表了全世界内燃机的最新技术水准,因此也获得了“2019沃德十佳发动机(2019 Wards 10 Best Engines)”的荣誉。


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如何“变”?

1、压缩比的改变

这个“变”代表了VC-TURBO的核心技术,即压缩比可以从8:1-14:1之间连续可变。我们都知道改变压缩比最直观的方法是改变气缸容积,即改变活塞上、下止点的位置,调整运动行程。但一般发动机的连杆机构是十分固定的,所以VC-TURBO发动机在结构上做了很大的改变,它比普通发动机多设计了一整套连杆机构,里面包含了一根“L”型连杆,它处在活塞连杆和曲轴之间。这套系统中还有一部小电机,用来驱动“L”连杆的角度,使之发生改变,进而带动与活塞直接相连的连杆的运动轨迹,使实现活塞的上下止点最大偏移约6mm。压缩比的变化,是整套发动机技术的核心基石,也是VC-TURBO得以实现多项变化的基础。


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2、可变燃烧循环模式

通过双连续可变气门正时智能控制系统,实现双燃烧循环模式在不同工况下的协同工作,令发动机在奥托循环与阿特金森循环之间随时切换,最大化提升发动机燃油效率与动力输出。


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3、可变排量的机油泵

而气缸在不同压缩比下的压力不同,所以对油压与摩擦的要求也会变化,因此VC-TURBO也采用了可变排量的机油泵,这个机油泵可以更加精确的控制油道内机油流量,从而使各种压缩比状态下都能拥有最佳润滑效果,延长机油寿命,提升性能。


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4、可变多路径水冷控制

同样为了协助不同工况下的发动机散热,VC-TURBO发动机内的冷却液提供了多个流动通道,冷却液在散热器、油冷器和加热器之间的分布,使得发动机在最短的时间内达到最佳工作温度,进而也减少了排放。


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5、可变燃油喷射

发动机压缩比变化时,更换使用多点喷射和缸内直喷,平衡油耗和性能,避免高压缩比时出现爆震。


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“变”的不易与益

其实在2002年这部发动机就已经基本成型,从物理原理上来看,新增的曲轴、连杆结构并不算复杂,不过对于材料以及制造技术的要求却非常高,所以受制于可靠性、耐久性、小型化、运转效率等问题,一直无法无法满足量产的要求。


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经历了4次迭代,日产对这部发动机的结构作出了非常大的改进,最终大大缩小了新增连杆机构的体积,尤其是最为关键的“L”型连杆。这带来的好处是不仅强度有所提升、质量减小,而且抑制了零件本身由于体积带来的弹性形变,从而使发动机整体的内部运转更加精准。而且,体积减小后,“L”型连杆的重心偏移量更小,所以运转时惯性减小,发动机震动的也随之减小。

除了“L”型连杆自身的优化,高压缩比也会对气缸有更高的要求,所以VC-TURBO采用了镜面熔射的缸孔技术,运用等离子喷涂技术在缸体内腔形成超薄的熔射膜,采用镜面加工工艺,使活塞摩擦减少了44%,同时消除了泵送损失,进一步提升发动机使用寿命并提高效能。

同时双C-VTC连续可变气门正时智能控制系统会根据发动机行驶工况的变化,智能调整进气门开闭时间,提升发动机响应速度,兼顾燃油经济性。

集成式排气歧管也巧妙地将排气歧管和气缸盖集成在发动机缸盖中,既减轻了发动机的重量,又提高涡轮响应效率,更快加热触媒转换器,有效降低污染物排放。

心跳加速、呼吸急促

你需要这颗VC小药丸儿

我们一行从海拔最低3650米的拉萨,直到海拔最高的5200米的岗巴拉山,这一系列地区的平均含氧量可能还不及北京上海的60%,我们一行的队员均有不同程度的高反,抗力降低、呼吸急促、心跳过快都是非常普遍的现象,当然这种条件下车辆也会出现高反。


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而我们驾驶的这颗“VC小药丸”的表现却出乎意料,一路上厂家刻意给我们的试驾车分别加了92#、95#、98#三种标号的汽油,当然他们的小心思就是为了验证发动机在不同辛烷值下抗爆震的情况,实际体验下来,发现这部机器对于不同油品的适应性非常强悍,在所有急加速、停车怠速以及正常行驶的状况下都体会不到“不同口粮”带来的体感上的不同。在原理上,因为新增的连杆机构,活塞的运动加速度与曲轴转角之间的运动关系更接近正弦曲线,所以像是普通四缸发动机上常见的惯性复震也更少。同时,活塞的运动轨迹与缸体的中心轴偏离也更小,所以对缸壁的压力也更小,即减小了与缸壁之间的摩擦。


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当然不能逃避,像人一样,车也会有一定“高反”表现的。同行的驾驶教练跟我们说过,他日常使用的霸道2700经常会因为上个小坡都把油门干到底,油耗在20个以上是经常事”。因为物理的缺氧是所有车型都无法逃避的,所以在动力上一定会打些许折扣。而我们都知道,这种情况下即便是固定压缩比的涡轮增压车型,动力也会相应的减弱,而且涡轮迟滞的现象也会更加明显。不过实际体验下来,在九曲十八弯的山路里,我们在上坡还要超车的情况下也丝毫不吃力,甚至相比同队自然吸气的途乐更为自然、从容。你当然会听到发动机有吼叫,但是车辆的推背感并没有过多的减弱。而且在CVT变速箱自身特性的加持下,涡轮介入的顿挫打了个大折,足够保证一个平顺、舒适的驾驶状态。


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最后的一个环节是油耗测试,再回到我们开篇提到的,得益于VC-TURBO发动机的可变压缩比调节,在8:1-14:1之间实现高性能与高效能之间的随意切换,在高速上这部机器也取得了不错的油耗表现。虽不能实现“鱼和熊掌”兼得,但你想要大马力还是低油耗,它是门儿清的。


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因为早就在北京做过测试,所以就不再多提,公布结果:我们一行四个成年人(均过70kg)外加四个登机箱和若干旅行包,在海拔接近4000m的日喀则机场高速,平均油耗为5.4L/100km,我对天籁的油耗表现非常满意。

唯一不变,是改变

更高兴的是,在此次西藏之行中,我们了解到这款VC-TURBO 2.0T将会很快应用到东风日产的4款车型上,相信届时日产车型在动力上的表现会大幅度提升,整体表现更加优秀。


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而唯一不变的,是改变!

茂木克也:

我们会进一步把可变压缩比的范围做得更宽泛,并且会考虑加入压燃技术,将VC-TURBO发动机的热效率从目前的38%提高到50%,相信有了这20年的研发作为基础,这个目标不会离我们太远。而且目前这部发动机的年产量已经到达了20万台,随着未来产量的扩大,还会考虑在中国投产。

以上文字为2018年末,

茂木克也先生来华进行技术讲解时曾说的。

轮到你说:

2.0T发动机足够吸引你去选择天籁吗?


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