首先我們必須知道的:VC-Turbo是針對發動機的技術,不是發動機。
其次,這是全新的發動機技術,而不是日產、英國、菲尼迪抄襲奔馳的M274發動機和產品。
第三,這是壹臺以高效環保為目的的大功率發動機。
可變壓縮渦輪增壓
即可變壓縮比渦輪發動機技術。這裏順便提壹下壓縮比的含義,簡單來說就是空氣被活塞壓縮的體積與進入發動機燃燒室後的實際體積之比。
而可變壓縮比可以使這個比值在壹定條件下發生變化。這種改變的好處是提高了循環熱效率。註意,這是循環熱效率。目前最具代表性的是馬自達的藍天技術,就是用最簡單的方式來調節進氣門的關閉時間,通過氣體的慣性原理,在壓縮沖程中把氣缸內的壹小部分混合氣抽出來,從而降低壓縮比。但限制條件是缸內膨脹比不變,這樣可以實現更少的消耗。
馬自達的解決方案是延長排氣路徑,並提前高密度燃油噴射,以進壹步燃燒混合氣,從而解決低扭矩的問題。另外,創馳藍天不是簡單的發動機技術,而是壹整套發動機和傳動系統的協調和調校。其實大眾EA888也做到了高壓縮比和高熱效率,只是沒有通過這個技術途徑。
所以我們也看到了提高壓縮比的好處。當然日產英菲尼迪也知道這個事情,很早就提出了這個概念。2002年,我們嘗試生產可變壓縮比的發動機。但由於當時材料和加工工藝的限制,連桿強度不穩定,導致日產暫時放棄了這項技術的研發,轉而專註於提高發動機的動力輸出。
很多人也知道,生產戰鬥機的汽車制造商薩博,30多年來壹直在追求發動機技術。曾經他們也在可變壓縮比上絞盡腦汁,也就在那個時候提出了SVC。但由於發動機的結構過於復雜,雖然也可以改成8:1和14:1,但由於控制部分需要大功率驅動電機進行補償控制,發動機的體積和重量無法用當年的技術條件控制。同時,內部的進排氣組合結構過於復雜,對發動機的維護和保養是壹個極大的挑戰。所以這兩個問題壹直沒有解決,導致了這項技術的缺失。但根據當時的數據,在機械渦輪的幫助下,1.6L發動機可以提供225馬力,百公裏油耗僅為8.3L
時間轉到了2016。隨著加工業的快速發展,材料也有了很大的進步。日產也重新考慮了如何有效完成壓縮比的自由調節。日產工程師用三個關鍵部件解決了這個問題:多連桿、電機和減速齒輪。
壹般來說,正常發動機的曲軸是可以固定的,不能隨意移動,這樣才能保證活塞連桿的穩定運行。英國和菲尼迪的工程師在曲軸連桿上增加了壹套多連桿機構,多連桿通過減速齒輪與驅動電機相連。這樣,“世紀”的控制問題就解決了。
從官圖中我們可以看到,電機的力可以控制減速齒輪的轉動,同時帶動多個連桿的相對角度變化,從而控制活塞在曲軸上的行程位置,從而完成壓縮比的變化。在EUC的配合下,壓縮比可以精確控制。
沒關系。描述可能太復雜了。我們可以通過這個動畫來看。最右邊是電機驅動的執行器(諧波執行器),通過傳動臂調節控制軸的位置,使曲軸上的多連桿角度發生變化,使活塞連桿也隨著行程發生變化,從而改變活塞的行程。
核心的東西我們已經知道了,但這只是開始,只是提高熱效率。要知道這是伴隨渦輪發動機的技術,渦輪是被動擠壓發動機的,所以相對於發動機會產生壹定的載荷。很多高壓縮比的發動機不可避免的缺點之壹就是低扭矩不足。所以英國和菲尼迪面臨另壹個問題。
提高動力,最重要的是提高燃燒效率,目前最流行的兩種方法是阿特金森循環和奧托循環。得益於壓縮比的自由轉換,在高壓縮比的情況下,燃燒方式可以進行阿特金森循環,這種循環要求發動機的活塞行程更長,這樣膨脹比可以大於壓縮比,燃燒時可以有更大的膨脹體積,可以充分釋放熱量,提高利用率,達到高效率;同理,壓縮比降低,發動機可以回到標準的奧托循環,所以這就完美的解決了動力輸出的障礙。
了解發動機工作原理的朋友應該知道,發動機在高壓縮比時會爆震。爆震的主要來源是燃料和空氣中的氧氣不能有效混合燃燒的物理現象。對於日產英菲尼迪來說,克服這壹困難要容易得多,這就為我們帶來了著名的VQ系列發動機。
日產旨在更有效地提高VQ發動機的燃油效率,挖掘發動機的潛力。早期增加了電控系統,實現對燃燒的精確控制,所以我們可以看到多孔噴油器在VR發動機中的應用。並不是普通汽油機的8孔設計,而是多達12孔,只是為了讓燃油的霧化效果更好。采用高強度火花塞和渦輪增壓技術,燃料燃燒迅速充分,配合電子控制,可避免爆震現象。
其實這些都是小問題,基本靠科技進步。由此可見MPI和GDI噴射方式在VC-Turbo發動機上的靈動性。克服高負荷和優化低負荷的壹系列困難,也是現代汽車工業發展和應用的具體體現。
很多人會談到四缸發動機的運行質量。由於固有的局限性,曲軸註定要帶動活塞連桿轉動,所以在這個過程中不可避免的會產生相對應力和慣性,這也是和V6、V8甚至更多缸發動機最大的差距。在VC-Turbo下,多連桿的組合設計使得活塞連桿只需要做相對垂直的往復運動,而不會產生額外的力角,因此克服了振動,發動機的運行穩定性顯著提高。所以我們可以看到MR20發動機在VC-Turbo技術下的運行可以接近V6發動機的穩定性。
綜合以上所有技術和特點,我們可以看到壹個完整的VC-Turbo發動機。相比M275搭載的2.0T發動機,油耗增加35%,甚至四驅車型足足增加30%。動力方面,可以釋放272馬力和380n·m的峰值扭矩,比奔馳M274的211馬力和350n·m要強很多。同時運行平順性無與倫比。
最多的時候,VC-Turbo的發展歷史已經走過了20多年,裏面有300多項專利技術。日產英語菲尼迪不是那種急於求成的創客。無論是從經典的VQ系列到性能優異的VR系列,甚至KR20 VC_Turbo都是壹點壹點積累磨練出來的。
說完了技術,我們來說點實際的。雖然發動機不錯,但目前在英國和菲尼迪銷售的國產車型中,只有QX50在用,主要是因為車型是水平前驅的平臺,和老款QX50根本原因不大。日產的內部代號是P71A,所以在駕駛和乘坐上與上壹代車型有本質區別。
另外,QX50搭載的是日產的X-Tronic CVT變速箱,這其實在壹定程度上有拖後腿的嫌疑。雖然調教比較經濟平順,但是相比之前的7AT,換擋速度慢了很多,駕駛樂趣少了很多。
還有來自日產自身問題的批評。為了利益最大化,導致其品牌的戰略失誤。它有很好的技術優勢,但是沒有辦法適應市場。與此同時,同為日系的豐田和本田都在努力向混動拓展,日產則兩頭受阻;壹方面在純電領域喜出望外,積累的經驗浪費了,沒能第壹時間投放市場贏得先機;其次,在混合方面,技術壁壘無法繞開。即使在光混領域,也只是在老技術上做文章,毫無優勢可言。這壹系列的原因在我之前的文章中也可以看到,妳會有更多的理解。
目前日產的“失敗”也導致了英倫和菲尼迪的隕落,品牌價值壹落千丈。壹個曾經不錯的豪華品牌,現在變成了“日產Plus”。我真的不知道這種命運會持續多久,但是從日產的新計劃來看,也是非常悲觀的。所以喜歡這個牌子的朋友,還是買了珍惜吧。
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