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可变压缩比发动机到底是个什么东西?解析日产VC-Turbo技术!

2019年06月15日 10:26:01
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来源:优视汽车

很多朋友们都知道,如果要增大发动机的功率,最简单粗暴的方法不过两种:其一是增大发动机排量,其二是拉高发动机转速。前者以大排量的美系车为代表,动辄6L、7L的大V8发动机就是很好的例子;后者以日系车为代表,比如本田S2000上的那台K20A发动机,轻轻松松上万转,即使是自吸发动机,升功率也能达到125马力。


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但是问题就来了:由于各种环保法则步步紧逼,大排量终究不是发动机发展的趋势,然而高转发动机由于低扭的动力表现极差,也并不适合日常使用。所以各大主机厂开始在同排量的基础上玩各种花样来增大发动机的功率。

在这些方法中,涡轮增压确实是一个比较好的方式,也是目前应用最广的一种形式。其次就是增大压缩比,同样排量的车,压缩比越大动力越强,燃油经济性也越好,但是发动机就会比较挑油,也更加容易发生爆震;压缩比越小,动力越弱更费油,但是发动机就会更加抗造,也能够支持更加低标号的燃油。这二者分别举个例子,那就是马自达2.5L创驰蓝天发动机与丰田2TR的2.7L发动机,前者最大功率192马力,压缩比为13∶1,后者最大功率仅为159马力,压缩比为9.6∶1。


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由此可见,涡轮的优点是直接增大发动机进气量,从而提高发动机的功率与扭矩;高压缩比发动机更省油有劲;低压缩比发动机更皮实耐造。如果能将这三者的优势结合起来,那就是一种比较理想的活塞往复式内燃机。但是碍于技术条件,很多企业都没有攻克这个难关,直到日产宣布VC-Turbo可变压缩比涡轮增压发动机成功下线。


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其实可变压缩比发动机说白了就是适应性更强的涡轮增压发动机,目前绝大多数发动机的压缩比都是固定的,是在设计初期就已经定型了的。那么有网友就会说了,不是很多发动机都有两种循环,两种压缩比吗?我相信大家说的是阿特金森循环与奥托循环,但是阿特金森循环也不过就是进气门晚闭罢了,并没有真正地改变发动机的压缩比。


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日产VC-Turbo发动机在曲轴下方还增加了一套连杆,通过这套机构的变化,就能够改变活塞的行程,从而改变压缩比。那么改变了压缩比有什么好处呢?在发动机低转速,涡轮还没有介入的时候,这时它可以将压缩比调大,配合上阿特金森循环,更加省油,就相当于一台纯自吸发动机;当涡轮介入之后,它可以将压缩比调小,以保证不会发生爆震,配合奥拓循环压榨更大的爆发力。更重要的是它的压缩比可以进行任意时间、任意大小的调节,简而言之就是在低负载工况下,它使用高压缩比以追求更好的节油性,在需要动力的工况下,它使用低压缩比来压榨更强劲的动力。理论上来说,这种发动机不但能够适应更多的工况,拥有更好的性能,在排放方面也更加环保。


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此外,像是双模式喷射、双循环,可变排量机油泵等等技术也自然都出现在了这台发动机上。作为世界上第一台量产的可变压缩比发动机,日产的这波操作值得点赞。


最后再提一个比较有意思的事,其实世界上第一家研发可变压缩比发动机的是萨博萨博采用的方法是移动式气缸盖。简而言之就是通过气缸盖位置的上下浮动来改变压缩比,低负荷时,液压促动器将气缸盖顶起,此时压缩比就变大了,反之则压缩比变小。但是碍于结构太复杂,可靠性很差,成本也很高,导致这台发动机根本没法量产。这台发动机亮相的时间是2000年,也是当时被认为最有可能量产的可变压缩比发动机。


注:配图来自网络,权利归原作者所有,一并感谢!


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