汽車發動機VC Turbo, 鐘錶機芯El Primero

鐘錶測評人寫汽車評論,涉及汽車與手錶的交叉。俗話說,能玩車,會玩表。

玩車的朋友有個共識:大扭矩和高功率不可兼得,如果兼得,那麼付出的代價將是1+1>2,言外之意,買兩輛車,這在北京上海這種號牌資源稀缺的地區不可行。

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玩表的朋友有類似的共識:高複雜和實用性不可兼得,如果兼得,代價是,買兩塊表或者再等上幾十年。就像碼錶等了100年才等來自動上弦。

如果說汽車的心臟是發動機,那麼手錶的心臟就是機芯的擒縱系統(擺輪、遊絲、擒縱輪擒縱叉等組件)。

本文推薦閱讀模式:喜歡車的和喜歡錶的朋友看一段跳過一段,都喜歡的可以連著看。

哈雷摩托車、越野車和跑車的訴求不同

開哈雷摩托車或者越野車,我們要的是大扭矩,為的是機動性和克服障礙的通過能力。而跑車則需要的是高功率輸出。這裡,扭矩決定機動性,功率決定速度。

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不論是摩托車還是汽車,傳統的發動機(內燃機)都只能兼顧扭矩和功率。比如,世界上加速最快的四輪車我印象裡是Jeep的一款SUV,而速度最快的四輪車,甭問,肯定是F1。摩托車裡,我喜歡哈雷2013款以前的摩托車,低壓縮比和側置氣門發動機,但是這種車無法兼顧高速性能。我做了Stage IV(四階)改裝(更換凸輪軸和活塞等),高速是有了,但是低速扭力還是打折了。

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BMW的R1200GS是業界公認比較兼顧的,但是起步加速還是不如哈雷爽。汽車裡肯定存在同樣的問題。那個加速最快的SUV,在高速和燃油經濟性方面就寒磣得一塌糊塗。每當想起內燃機對扭矩和高功率的兼顧,我就想,認命吧,等有錢了買倆車不就完了。

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最近汽車圈傳來了令人振奮的消息,汽車行業作為工程技術領域的前沿陣地,率先取得了突破。英菲尼迪解決了上面這些問題。文後有詳解。

機械手錶,高複雜和實用性不可兼得

2005年,我從汽車編輯轉行做手錶編輯,發現了同樣的規律。比如,為什麼勞力士最複雜的手錶只做到碼錶?為什麼陀飛輪手錶辣麼貴?業界享受崇高地位的萬年曆手錶為什麼不能普及?

萬年曆被公認是最實用的一項鐘錶高複雜功能。江詩丹頓開創性地搞出單一機芯雙重芯率萬年曆腕錶。前面說了,手錶的心臟是機芯的擒縱組件。

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江詩丹頓給萬年曆機芯搭載了兩枚擺輪,分別以不同的頻率運作。這相當於讓一個心臟按照兩個心率工作。

錶殼上的按鈕可讓佩戴者在兩種頻率間切換:佩戴時,調至高頻活躍模式(擺振36,000次/小時),動力儲存4天。長時間靜置,則可切換到低頻靜待模式。第二擺輪的機芯頻率大幅降低至8,640次/小時),動力儲存可延長到至少65天。在此期間,走時及萬年曆顯示依舊正常運轉,如需佩戴則可隨時切換回高頻活躍模式。模式切換器是確保雙重芯率®系統正常運行的關鍵。採用單一擺輪機制——同一時刻只允許一個擺輪運作。此外,單一擺輪機制還能使不同模式間的瞬時切換沒有任何延遲。這保證了機芯分毫不會中斷,時間顯示極為精準。

這像不像汽車發動機的可變壓縮比技術?聽說奔馳和SAAB搞過,但是沒有量產。世界首創的可變壓縮比發動機量產化還是英菲尼迪搞出來的。這個後面接著講。

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跳轉顯示方式會對機芯平衡擺輪的穩定運作產生副作用——輸往擺輪的動力會因跳轉而被削減。許多情況下,還會導致擺輪振幅減弱,影響機芯的整體走時。在配備多個跳轉顯示的腕錶上,例如萬年曆時計上,這種干擾尤為明顯。這有點像渦輪增壓器(turbo)在發動機上的表現。據說,直列四缸發動機上使用了turbo,由於氣門夾角排列角度窄,導致turbo造成振動影響了發動機的安靜和平順性。而V6發動機由於兩排三氣缸以60°夾角排列開,turbo造成的影響基本上消除,所以說,四缸機的平順性很難匹敵V6。不過英菲尼迪的新款發動機做到了。

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該說車了,江詩丹頓,哦不是,英菲尼迪VC-Turbo,內燃機巔峰之作

內燃機發明至今的130多年來,一直都在以排量和壓縮比不變的固定模式運轉,同時,高性能和高效能不可兼得始終是業內難以攻克的難題。今天,英菲尼迪終於突破,推出全球首款量產可變壓縮比渦輪增壓發動機——VC-Turbo發動機,成為內燃機發展史上的重要里程碑。關鍵詞:可變壓縮比,渦輪增壓。

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我猜,各大摩托車發動機廠的人也不會閒著。因為扭矩和功率兼得的可變壓縮比技術在摩托車上也解決騎手的痛點——我騎摩托車旅行,有些路面需要高省油,有些地方需要大扭力加速和通過,這些功能在一臺發動機上實現的日子不遠了。

VC-Turbo發動機,在實現高性能與高效能的完美統一的基礎上,還在發動機降噪、減振和提高平順性層面取得了進一步的提升,為消費者帶來稱心如意的駕駛體驗。

可變壓縮比,高燃油經濟性與高性能智能切換

VC-Turbo發動機採用全新多連桿連接機構,取代傳統內燃機固定的曲軸、連桿結構,特有的可變執行機構,可以根據實際行駛情況動態調整可變連桿運轉的狀態,從而調整活塞行程的上止點範圍,使得汽缸運轉時的壓縮比可以根據實際使用需求,在8:1到14:1之間自由切換。

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當駕駛者在緩慢提速或勻速巡航等工況下,油門開度較小,發動機智能判定駕駛者意圖後,可變連桿連接機構執行提升活塞行程上止點位置的動作,燃燒室容積減小,壓縮比增加,進入燃燒室中燃油的燃燒效率與做功效率提升,此時VC-Turbo發動機的燃油經濟性接近峰值。當駕駛者需要強勁性能以完成加速、爬坡或者高速行駛時,只需要深踩油門踏板,可變連桿連接機構會驅動連桿收縮,降低活塞上止點位置,此時燃燒室容積增大,壓縮比降低,VC-Turbo無縫切換至高性能(大扭矩)狀態。

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得益於性能和效率的統一,VC-Turbo發動機在擁有媲美混合動力系統的燃油經濟性的同時,擁有無異於傳統V6發動機的優秀性能。該發動機最大功率為200kW(272Ps),最大扭矩為380N·m,動力輸出遠超同級2.0T發動機。

七大革新技術,打造駕馭新體驗

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除了實現高性能和高效能的統一, VC-Turbo還在發動機降噪、減振與平順性層面表現出色,擁有遠超傳統發動機的經濟性、可靠性與靜謐性。

1、阿特金森循環與奧托循環雙循環模式、2、單渦流小慣量渦輪增壓器、3、缸蓋一體化集成排氣歧管、4、汽缸內壁鏡面處理技術、5、燃油雙噴射系統、6、多路徑水冷控制、7、可變排量機油泵。

其中, VC-Turbo利用可變氣門正時系統對氣門開閉時間的控制,可實現阿特金森循環與奧托循環之間的切換,保證性能與燃油經濟性的同步提升。

單渦流渦輪增壓器旨在最大限度地提升發動機的性能和效率表現。得益於小型化渦輪設計,不僅有助於實現發動機整體的輕量化,同時能夠大幅度減小發動機體積,便於佈置,還能讓VC-Turbo發動機在任何壓縮比狀態下都能實現渦輪快速響應,從而減少發動機熱能和排氣壓力損失,進一步提升發動機性能。

與缸蓋高度集成的排氣歧管一方面省去了獨立排氣歧管和隔熱瓦,讓發動機更加緊湊,同時也讓發動機可以更快進入工作溫度,提升效率。與此同時,由於廢氣催化轉化器與渦輪距離更近,進一步縮短了熱排氣的流通距離,一方面使得催化反應觸媒得以快速升溫、生效,排放控制過程啟動加快;另一方面加快了渦輪反應速度,進一步提升燃油經濟性。

汽缸內壁鏡面處理是一項特殊的汽缸內壁加工技術,形成超光滑的汽缸內壁,將汽缸內摩擦係數降低44%,有利於實現與V6發動機同等的低噪音和低振動等級,從而增加發動機的靜謐性和可靠性。

燃油雙噴射系統分別是將燃油噴射至進氣歧管中的多點噴射與缸內直噴系統。兩套噴射系統分別匹配發動機在不同壓縮比下的工作狀態,以精確控制燃油。高壓縮比狀態下,採用缸內直噴,噴油量控制更精確,壓力更高、燃燒更稀薄,同時規避高壓縮比狀態下的發動機爆震。低壓縮比狀態下,採用進氣歧管噴射,可以充分混合空氣和燃油,從而實現充分燃燒,提升性能和燃油經濟性。雙噴射系統的應用,按需精確控制燃油噴射,不僅提升了VC-Turbo的性能與燃油效率,也進一步提升了其可靠性與運轉平順性。

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我多麼希望摩托車上也實現這個技術啊!現在的哈雷摩托車發動機已經是頂置凸輪軸電噴了,如果能用上可變壓縮比(turbo就算了),又能找回哈雷Evolution發動機的近乎生猛的扭力,同時又能高效省油地跨省舒適旅行了。

VC turbo El Primero

英菲尼迪的VC turbo到底像鐘錶上的什麼發明?

除了前面說的江詩丹頓的雙重芯律萬年曆,我覺得就VC turbo的劃時代的意義,也很像鐘錶界自動計時機芯的誕生。

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在我寫的《頂級名錶》一書中,有這樣一個章節,標題:自動計時錶——等上100年。話說,現在勞力士等品牌的計時錶(馬錶,也叫碼錶),多是自動上弦了。自動上弦可以保持手錶的防水性能。但是,集成的自動計時錶的出現,鐘錶行業等了100年。1969年,真力時和精工同時推出了集成自動計時錶。這是業界的里程碑。真力時的自動計時錶,機芯就命名為‘El Primero’(世界語’第一‘的意思)。

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英菲尼迪通過累計超過3萬小時的臺架實驗,總里程數超過百萬公里的路試,全面驗證與完善了可變壓縮比技術。英菲尼迪的F1技術團隊也參與其中,為終極性能表現提供最高技術支持。最終,憑藉超越傳統內燃機的高性能,接近混合動力車型的高效能,VC-Turbo發動機也應該是ElPrimero。

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【下期】QX50 VCTurbo試駕心得,就是這輛。

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