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日产可变压缩比发动机解析-杭州华力汽修学校

妇儿医生课堂 2019-07-18 17:54:00

一台概念新颖的发动机从提出构想、开发到最终量产经过了漫长的20年时间,而它就是日产的VC-TURBO可变压缩比发动机。电气化是未来的大趋势,20年的时间在那时候看来仍然有着许多不确定性,可变压缩比的概念在那时不只有日产一家提出,只是大多在实现量产前就夭折了,牵扯到上游供应链、使用寿命、制造难度其工程量实在太庞大,坚持到现在并最终实现量产的也只有日产。当我真正见到这台发动机时,又不禁感叹这台发动机可变压缩比机构的巧妙,使得整台发动机的体型和同排量的传统发动机相差无几。

日产可变压缩比发动机解析-杭州华力汽修学校

日产VC-TURBO介绍

VC-TURBO可变压缩比涡轮增压发动机在这之前我们都有所耳闻,去年就已经搭载在英菲尼迪QX50当中,如今终于在全新一代东风日产天籁中也得到了应用,也不枉这20年的努力。

日产可变压缩比发动机解析-杭州华力汽修学校
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相比大众EA888 2.0T发动机,拥有更低的最大扭矩转速和更宽泛的最大扭矩平台,最大功率更是达到了惊人的185kW,可谓是碾压式超越。

日产可变压缩比发动机解析-杭州华力汽修学校

另外从工程人员的口中了解到,VC-TURBO技术具备搭载至其他排量发动机的能力,不过并未透露未来的规划。不过我还是相信,这项技术在未来会大范围应用在日产的各大动力产品线当中,因为得益于其可变压缩比结构的设计巧妙性,并不会带来过高的生产成本,并且这项可变压缩机构还附赠了不错的NVH性能。至于如何巧妙,我们后面再细说。

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可变压缩比能带来哪些直观变化

压缩比可以理解为混合气的压缩程度,混合气被压缩的越多,做功时膨胀的行程就越长,能做更多的功,相应的效率也就会越高。所以由此我们可以知道,压缩比越高,发动机的燃油经济性也就会越好。

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提高压缩比能够提高动力,同时还能降低油耗。但是缺点也是致命的,那就是在高负荷时容易产生爆震,同时也需要使用更高标号的汽油。

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传统发动机当爆震产生时,通常会通过延迟点火,尽量使活塞靠近上止点时再点火,降低燃烧压力,而此时也会牺牲掉部分动力性能。而在采用无级可变压缩比技术之后,系统还可以通过降低压缩比的手段来抑制爆震,不必单一地依靠延迟点火提前角来抑制,有利于改善动力性能。

加95号汽油更省油

有了可变压缩比能力后,使得这台发动机能够更好的适应不同标号的燃油,发挥高标号燃油的优势,例如抗爆性弱一点的92号汽油会根据需要降低压缩比,而使用95号汽油时则能够适当提高压缩比,提高发动机性能。

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这台发动机可以使用92号汽油,但日产还是推荐大家使用95号汽油。对此工程师给出了以下理由:使用95号汽油能够普遍调节至更高的压缩比,而更高的压缩比意味着能够在提升动力性能的同时降低燃油消耗水平,油耗表现甚至会比使用92号汽油更好一些,结合每公里加油费用,两者加油总费用估计不会相差太大。

压缩比可在8~14之间无级变化

VC-TURBO会根据驾驶者意图、不同工况来迅速改变压缩比,使发动机能够同时获得不错的油耗性能和动力性能。

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提高热效率

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据日产工程师介绍,未来将朝着热效率45%的目标努力,包括采用低摩擦、高响应隔热膜和隔热材料、提高气缸行程等手段,目前正处于先行开发阶段。

如何实现可变压缩比

聊了这么多做铺垫,终于可以来说说VC-TURBO可变压缩比的实现方式了。在这之前或许已经有许多热爱技术的网友已经了解了可变压缩比的工作原理,的确这项技术的实现原理要理解起来并不难,硬件上相比传统发动机无非多了三种连杆、一个控制轴和一个电机驱动单元。

日产可变压缩比发动机解析-杭州华力汽修学校
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几个连杆加控制轴的存在直接改变了传统曲柄连杆的运动轨迹,大学课程机械原理的教学素材又可以更新了。

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这时你可能会问,取消传统四缸发动机上的两条平衡轴会不会对发动机的NVH性能产生负面影响?答案是否定的,加入可变压缩比机构后,发动机额外获得了一个能够令在座的三缸机两眼放光的附加功能——抑制振动和减少摩擦。

日产可变压缩比发动机解析-杭州华力汽修学校
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这样的运动特性也是这套可变压缩比机构的魅力之一,避免横向冲击可以让活塞受力更加均匀,提高垂直做功能力。同时可以减少横向摩擦提高发动机功率,减少气缸磨损提高使用发动机寿命。

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通过一个电机驱动单元就可以控制所有气缸的压缩比,而看似复杂的多连杆机构都是由一般的轴、销、轴承、衬套等一般机械零件组成,可靠程度较高。另外小型紧凑化、轻量化也是能够突出重围、走向量产的关键核心之一。

日产VC-TURBO 2.0T还应用了哪些技术?

双喷射

除了可变压缩比之外,还有许多内燃机技术也同样应用在这款新产品当中,首屈一指的就是双喷射系统(直喷+岐管喷射)。

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双循环(奥拓循环+阿特金森循环)

和市面上所有阿特金森循环发动机一样,VC-TURBO 2.0T采用大幅度进气门晚关的方式来模拟阿特金森循环,在活塞上行压缩阶段将部分混合气压入进气歧管中,来实现膨胀比大于压缩比,它的好处是能够大幅度提高燃油经济性,缺点就是动力不行,因此需要奥拓循环来弥补高负荷时的动力性能。

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因为阿特金森循环的工作特性,进气侧调相器需要从最大提前位置调节到70度左右的最大滞后位置,而一般调相器调节角度为40~60°,并且调节时间太长,极有可能会错过需要阿克金森循环的工况。为了满足阿特金森循环通常需要采用中间锁止式调相器,而VC-TURBO 2.0T则更彻底一些,采用了电动调相器,控制也更加精确有效。

智能热平衡管理系统

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一般为了抑制爆震,缸盖需要在较低的温度下工作,而缸体为了发挥机油性能需要较高的温度。因此针对不同工况,智能热平衡管理系统能够为各个部件提供合适的冷却水流量以此控制温度。

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其他技术

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VC-TURBO 2.0T采用全铝发动机,即缸体缸盖均采用铝合金结构。气缸体还采用了比较先进的缸体熔射技术,取代传统铸铁缸套。熔射膜层只有0.2毫米厚,热传导性能比厚重的铸铁缸套优秀,并且耐磨性能更好。

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总结

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,我终于能够理解为什么日产愿意花费20年时间去研发这台机器。

杭州华力汽修学校常年开设如下班级:高级技师班、美容装潢班、钣金油漆班 .五S全能班

学习目标:包学会,学会为止,独立操作。

学习手段:以动手实践为主,理论实践相结合 。

认证证书:《国家信息产业部硬件工程师证》《华力培训结业证书》

报名条件:身份证或户口本,1寸照片4张。

职业规划:自主创业,技术管理,维修工程师,店长,部门主管,经理,主任。

网址:http://www.huali99.com

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