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拉斯韦加斯公司登入·30年换来技术革新,英菲尼迪的可变压缩比发动机值吗?

2020-01-10 09:10:40
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拉斯韦加斯公司登入·30年换来技术革新,英菲尼迪的可变压缩比发动机值吗?

拉斯韦加斯公司登入,文章开头先讲个励志的故事,30年前,还是化油器的时代,有三家公司的工程师提出大胆的想法:在一台发动机上实现可变压缩比,让发动机自己改变“排量”,这三家是萨博、标致和英菲尼迪。

后来我们都知道了,萨博没了,标致早早就放弃了,只有英菲尼迪坚持了下来。在这三十年间车企们的发展方向已经从内燃机走向混动,电动车也开始冒出苗头,尤其是2010年前后,混动技术的成熟让很多车企放弃了对传统内燃机的优化,英菲尼迪的工程师们最终还是研发出了可变压缩比的发动机。

本田的地球梦、马自达的创驰蓝天都是为了高压缩比而设计的,高压缩比带来的好处是低油耗,但对于发动机来说油耗和动力性能总是一对矛盾体,很难做到两者兼顾,如果有一台可变压缩比的发动机,那么很容易在动力性能和燃油经济性之间找到平衡点。

压缩比是什么?根据大学课本上的理解,压缩比就是发动机气缸在压缩前的总容积与压缩后的总容积之比。发动机压缩比越高,效能就越高,扭矩就越大,动力就越好。但是压缩比过高又会导致各种机件负荷加大,使用寿命降低。普通发动机由于出厂时机械结构就已经固定了,因此压缩比也是固定不可变的。

英菲尼迪研发的世界首款可变压缩比发动机叫vc-turbo,与传统发动机相比最核心的变化在于曲柄连杆的结构,传统方式是一体式的机械结构,英菲尼迪工程师们改变了这一机械结构,使得可变压缩比调节机构出现在了曲轴下,这套机构由上部连杆、下部连杆以及多连杆组成。当需要改变压缩比时,通过转动谐波转动器,驱动传动臂,带动控制轴转动。当控制轴转动时下部连杆向上顶多连杆,多连杆带动上部连杆向下拉,使得活塞到达的上止点位置发生改变,从而改变压缩比,最终实现了8:1到14:1之间任意比率的压缩比变化。

得益于可变压缩比调节机构更小的活动范围,发动机震动变得更小,于是传统发动机上为了抵消震动的配重块、平衡轴等都消失了,发动机体积随之变的更小。

就是看上去这么小的一个部件,英菲尼迪工程师们用了三十年时间才实现量产,毕竟多了很多运动部件,结构更为复杂,在部件不发生碰撞的情况下,如何做到紧凑布局?连杆强度够不够?会不会共振?nvh好不好?等等一系列问题摆在英菲尼迪工程师面前。直到制造水平、加工精度日益提升的今天,经过数以万计的耐久试验,搭载可变压缩比技术的汽车才正式上路。据厂家透露,这款发动机的研发成本在200亿美金左右,并且经过3万小时的耐用性实验。

对于涡轮车来说,这种可变压缩比的技术简直就是量身打造。我们都知道,普通涡轮增压发动机都会有迟滞现象,在涡轮介入前,发动机燃效非常低,动力差。提高压缩比能使涡轮起压更快,迟滞变小,但压缩比过高,又会使得涡轮增压发动机在在高转速高负荷时产生爆震。而有了可变压缩比技术后,使得发动机在低转速低负荷时,采用较高的压缩比,提高燃油经济性;在发动机高转速高负荷时,采用较低的压缩比,在高增压状态下,保证稳定性,发挥更大的动力。可变压缩比还可缩短冷启动暖车时间,降低有害物的排放。

数据账面上,这台vc-turbo 2.0t发动机将首先搭载于英菲尼迪全新一代qx50上,与之前搭载v6发动机的车型相比,前驱版车型的效能提升了35%,四驱版车型效能提升了30%。对于技术很难再提升的传统发动机来说这样的变化简直就是一剂兴奋剂,让燃油机焕发第二春。

还需要看到的是,在环保法规愈发严苛的当下,柴油机的排放很难再跟上节奏,vc-turbo四缸机追赶上了六缸机的性能,未来这将会是柴油机很好的替代品。

当然,英菲尼迪的这台vc-turbo 2.0t发动机远不止可变压缩比这一项“黑科技”,下期文章我们还将看到这台发动机的双喷射、双循环、atr(active torque rod)、主动扭矩杆、气缸盖集成排气歧管、可变流量机油泵、电控涡轮泄压阀等众多“黑科技”。

就在前几天,4月13日,英菲尼迪向清华大学汽车工程系,捐赠了这台“黑科技”满满的vc-turbo可变压缩比涡轮增压发动机,以助力清华学子内燃机学术研究,以及发动机结构教学。vc-turbo势必会在发动机的历史上留下重重的一笔。

轮到你说:英菲尼迪给你印象最深的发动机是哪一台?