通常我们要说明一台发动机的性能参数,可以用功率与扭矩的大小来标识,然而影响发动机功率、扭矩输出的因素却很多,其中一个重要因素就是发动机的压缩比。
发动机的压缩比是指发动机混合气体被压缩的程度,用压缩前的气缸总容积与压缩后的气缸容积(即燃烧室容积)之比。
一些注重性能的车,往往会采用低压缩比。在宽大的燃烧室内充满燃烧气体,压力减小,也没有爆震,可以安全的提高扭矩,如日产GT-R 3.8T发动机的压缩比是9:1,而奔驰AMG A45 2.0T的压缩比甚至达到8.6:1。但是这类发动机由于气体膨胀较少,从燃烧气体中获得的功就较少,需要加大喷油量,这样油耗就会很高。
而另外一个方向,在环保压力愈加大的情况下,大部分车型注重高效能,更为倾向通过发动机高压缩比来提升热效率。在狭窄的燃烧室内充满大量的燃烧气体,气体膨胀很多,因而可以做更多的功,例如马自达创驰蓝天发动机压缩比为13:1,而丰田普锐斯的发动机甚至能达到14:1。这类发动机效率很高,油耗也会很低,但由于超高压、易爆震,对于发动机的材质和设计有更高的要求。
两种发动机设计都有优缺点,那么有没有一种发动机能够既有高性能又有高效能呢?答案是有的,那就是可变压缩比发动机。
其实发动机可变压缩比的构想提出来已经有近百年了,期间各大车企竞相研发,也提出了各种解决方案,有往运动要素中加入可变机构的,也有往静止要素上增加可变机构的。
但是这个构想比想象中还要难以实现,各种方案一一被放弃,很多科研人员一生都没有得到想要成果。科学研发是十分枯燥的工作,所以,请珍惜你身边的工程师朋友,说不定哪天他就被挡在某扇大门外面,默默的白了头……
这是日产可变压缩比发动机的研发负责人茂木克也先生,他才53岁,也默默的白了头。不过幸运的是,他带领的团队成功的研发出了全球唯一量产的可变压缩比发动机——VC-TURBO 2.0T。
日产自1998年进行可变压缩比发动机的研发,历经20年四代原型机演变,终于在2018年实现了全球首款可变压缩比发动机的量产。首款搭载这台发动机的车型是英菲尼迪QX50,紧接着全新一代天籁也装备了这款发动机。
代号为KR20DDT的VC-TURBO发动机采用多连杆方式实现可变压缩比,发动机名字VC代表可变压缩比技术,Turbo代表涡轮增压。它可以实现压缩比8:1(高性能)到14:1(高效能)的无极调节,当需要动力的时候,发动机会自动切换到最低为8:1压缩比,最大输出185kW,最大扭矩更是达到惊人的380N·m,在日常路况的行驶中,发动机又会自动切换到最高为14:1的高压缩比,提高效能,带来最低6.6L的百公里油耗。
这款世界领先的发动机拥有诸多的先进技术,为了进一步让广大消费者了解可变压缩比技术,东风日产特意对发动机进行了拆解,实物展现零部件细节,并邀请了工程师与媒体面对面沟通,为我们一一解开全球首款可变压缩比发动机的秘密。
VC-TURBO发动机拆解图
从图中可以看出,红色标注的的活塞、U连杆和曲轴是传统发动机的部件,而蓝色标注的部分是新增加的部件。
在传统发动机平衡轴的部分换成了可变压缩比控制系统,因而发动机的体积并没有增加。
当需要动力的时候,发动机会切换到最低为8:1压缩比,在日常路况的行驶中,发动机又会自动切换到最高为14:1的高压缩比,提高效能,带来最低6.6L的百公里油耗。
这台发动机在压缩比变化的时候,排量也会在1970cc-1997cc之间变化,但事实上无论是压缩比变化还是排量变化,驾驶过程中是完全觉察不到的。
这台发动机融合双燃烧循环(可模拟阿特金森循环,是混合动力的基础)、双燃油喷射(缸内直喷+歧管喷射)、缸体熔射技术、集成式排气歧管等前瞻性技术于一身,兼顾动力、油耗和音振性能。
在试驾新一代天籁的时候,这台发动机给我留下了深刻的印象,搭配与之特性进行调校的XTRonIC VCT无级变速器,让整个驾驶过程更加收放自如。
在多弯的肇庆赛道上,我几乎探不到这台发动机的极限,在良好的隔音下发动机非常安静,当我全力踩下油门踏板时,发动机的反应十分迅速,立即开始轰鸣,大直道上时速可以轻松的超过180KM。与CVT搭配,使得动力的传递非常顺滑,但是响应又非常快速,它的加速特性不是涡轮常见的爆发式推背感,而是有点类似于电动车那种非常线性并大推力的高速度。在百公里加速的测试中,实际测到的成绩达到6.4s,这成绩甚至比高尔夫GTi还快0.1s,这台发动机的强大动力可见一斑。
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