可變壓縮比發動機是什麼鬼?看完就可以拿去裝逼了

隨著日產全新一代Altima(美版天籟)的亮相,全新英菲尼迪QX50在國內上市,日產的可變壓縮比的2.0T VC-Turbo發動機可謂是賺足了人們的眼球,它可以實現壓縮比從14:1到8:1的無級變化,是世界上第一款量產的可變壓縮比發動機,它解決了傳統發動機只能固定壓縮比的技術瓶頸,不過在汽車技術宅們為之興奮的同時,肯定會有人會好奇它是怎麼做到壓縮比可變的?它究竟強在哪?下面老張就給大家了嘮一嘮這款發動機。

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一、首先你得知道什麼是壓縮比?

壓縮比簡單的說就是發動機中混合氣體被壓縮的程度,即活塞處於氣缸內最低位置時氣缸的容積,和活塞處在氣缸內最高位置時的氣缸容積之間的比率。。發動機壓縮比越高,效能就越高,扭矩就越大,動力就越好。但凡事皆有兩面性,如果壓縮比過高又會導致各種機件負荷加大,使用壽命降低等問題。而且傳統發動機由於活塞、連桿和曲軸等機械結構相對位置是固定不變的,因此壓縮比也是固定不可變的。

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固定的壓縮比也相對固定了發動機的特性,由於發動機並不是時時刻刻都在同一個工況下工作,負荷時大時小,所以在固定的壓縮比情況下並不能夠使發動機在各種各樣複雜的工況中完美運行。所以,在30年前,還是化油器的時代,就有不少廠家工程師提出“可變壓縮比技術”的解決方案,讓發動機自己改變“排量”,目的就是為了用盡可能少的燃料“壓榨”出更強的動力,其中最有代表性的三家分別是薩博、標緻和日產。

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後來我們都知道了,薩博沒了,標緻早早就放棄了,只有日產堅持了下來,最終只有日產研發出來可變壓縮比的發動機並實現量產,這就是我們今天要說的日產的VC-Turbo可變壓縮比的渦輪增壓發動機。

二、它是怎麼做到壓縮比可變的?

上面已經跟大家提到,傳統的發動機曲軸只與活塞連桿相連接,活塞連桿與曲軸的距離是固定的。

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而日產這臺可變壓縮比發動機就是改變了傳統發動機的連桿機構和曲軸下手,它的曲軸多了一個連接點,這個連接點通過一個連桿與外側的偏心軸相接。

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而曲軸下方的偏心軸又與諧波傳動器的傳動臂連接在一起。也就是說日產的可變壓縮比發動機,比普通發動機多了兩根連桿。

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只要改變諧波傳動器的角度,驅動傳動臂,帶動控制軸轉動,當控制軸轉動時下部連桿向上頂多連桿,多連桿帶動上部連桿向下拉,就直接能夠調整活塞位置高低(活塞到達的上止點位置的高低),那麼燃燒室的容積就發生改變,從而實現了8:1到14:1之間任意比率的壓縮比變化。

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三、可變壓縮比能帶來哪些明顯的好處?

我們都知道,普通渦輪增壓發動機都會有遲滯現象,在渦輪介入前,發動機燃效非常低,動力差。提高壓縮比能使渦輪起壓更快,遲滯變小,但壓縮比過高,又會使得渦輪增壓發動機在在高轉速高負荷時容易產生爆震。

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而有了可變壓縮比技術後,當發動機在低轉速低負荷時,ECU會將壓縮比調高,以提高燃油經濟性;當發動機高轉速高負荷時,ECU會將壓縮比調低,在高增壓狀態下,保證充沛動力的同時,還能有效防止爆震。另外得益於可變壓縮比調節機構更小的活動範圍,發動機震動變得更小,於是傳統發動機上為了抵消震動的配重塊、平衡軸等都消失了,發動機體積隨之變的更小,這樣就可以把發動機艙做得更小,從而讓車內空間更大。

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四、除了可變壓縮比,它還有這些技術加持?

1、進排氣雙可變氣門正時技術

除了可變壓縮比之外,這款發動機還配備進排氣雙可變氣門正時技術(進氣端由電機控制、排氣端由液壓控制),它可以說是目前氣門可變正時系統技術中最高級的形式。在進排氣雙可變氣門正時技術的幫助下,發動機可以降低了進排氣重疊,進一步使燃燒更加穩定;動力更加充沛;燃油經濟性也因此會變得更好。

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2、雙噴射+雙循環

雙噴射其實就是當發動機壓縮比變化時,更換使用多點噴射和缸內直噴,從而在油耗和性能方面取得平衡;在低轉速工況下,如果使用缸內直噴,容易造成積碳,影響發動機的壽命,所以這時候就使用多點噴射;而在高轉速時如果使用多點噴射反而會導致燃油效率的下降,這時候就需要缸內直噴,並能有效避免高壓縮比下爆震的發生;並且兩套噴射方式可以在發動機高負荷下同時工作,從而實現在發動機一定轉速時能夠進行切換。

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而所謂的雙循環系統,就是在傳統的奧托循環與阿特金森循環之間進行切換。具體來說,在需要強大動力的時候,發動機系統採用奧托循環模式,以保證足夠的動力性;如果是低負荷的情況,則切換為阿特金森循環,這樣可以最大化地提高效率,獲得最佳的節油效果。雙循環系統的組合可以實現更佳的燃燒效率和更優的動力表現,達到揚長避短的效果。這就像遊戲中的團戰一樣,魔法系負責遠程攻擊點射,皮糙肉厚的近戰型則負責近距離戰鬥,各司其職又相互配合,這樣才能將對方盡情收割,贏得最終的勝利。

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可變壓縮比發動機能夠提升發動機的熱效率、提升燃油經濟性、促進發動機小排量化,目前內燃機的發展已經到了一個瓶頸,需要多的新技術才能夠突破,而日產的可變壓縮比發動機的量產很有可能就是這個突破口。

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