一分鐘了解英菲尼迪“可變壓縮比”發動機多厲害
為了一分鐘讓各位看官老爺看懂英菲尼迪QX50搭載的VC-TURBO“可變壓縮比”發動機,圓圓姐真的是煞費苦心,通篇讀下來,絕對能讓你達到汽車工程學科研究生以上的水平。首先簡單至極地概括一下壓縮比是什么。發動機做功需要噴油和進氣,然后在燃燒室中點燃,進氣壓縮比越高燃燒越充分,燃油經濟性越好,但同時扭矩下降。進氣壓縮比越低,燃燒室越大,熱效率越低,但能夠有效避免爆震,扭矩上升。
(壓縮比高)
(壓縮比低)
如果想不通的話,就用John B· Heywood的公式代入一下,就明白啦。
nth:理論熱效率ε:壓縮比 k:比熱比
汽油發動機壓縮比通常在8~11之間,普通家用轎車發動機為了降低油耗,壓縮比通常控制在11左右。而百公里加速僅需3.2秒的“幽靈CCX”壓縮比為8.2。低能耗與大扭矩不可兼得?VC-TURBO“可變壓縮比”發動機就做到了!
VC-TURBO發動機代表著“可變壓縮比”技術的真正量產化應用。想要解釋清楚這項技術的發展過程,我們就要從一百多年前說起。
1861年,奧托發現壓縮液體燃料可以大大提升能量轉化,這就是燃油噴射的雛形。1876年,“奧托循環”四沖程發動機誕生了。如今,路上行駛的轎車很多都是“奧托循環”發動機。這種發動機各缸輸出功率恒定,但燃油效率一般。1882年,英國漢普斯特德的詹姆斯·阿特金森研究出了與奧托循環完全不同的阿特金森循環,這套機制通過復雜的曲軸機構以犧牲動力為代價,讓膨脹行程大于壓縮行程,提升了發動機效率。阿特金森循環算是“最早的發動機可變技術”。
1940年,美國工程師羅爾夫·米勒重新將不對等的膨脹比/壓縮比進行了改進,通過對進氣門進行開度時間的控制來調整壓縮比。雖然米勒循環結合了奧托循環和阿特金森循環,比二者都有進步,但因為壓縮比的變化是通過進氣門延時關閉來達到的,導致在低扭工況下,穩定性較差并且遠遠達不到設計預期的壓縮比。
Long Long Ago的事情說完了,我們說點近現代的。
奧托循環只改變燃油壓力,阿特金森循環可變壓縮比的曲軸系統能耗浪費較大,米勒循環因為“反流”無法在低扭時達到設計預期的理論水平。1998年,英菲尼迪開始研發自己的可變壓縮比發動機技術。這也就是Variable Compression Ratio 20年的開發歷程。2002年前后,在VC-Turbo的結構原理和連桿配置上有了重大突破。2005年,在VC-Turbo素質提升和應用工藝開發(性能、Package、耐久性)方面有了很大進步。2010年至今,完成了對VC-Turbo的小型化、量產化,在偏差控制,NVH控制和生產工藝方面已非常成熟。
裝配在英菲尼迪QX50上的這款VC-Turbo(KR20DDT)就是目前世界上家用轎車領域最先進的“可變壓縮比”發動機。這款發動機可以通過驅動器和控制軸,自由改變活塞行程,在不同用車環境下,壓縮比8:1-14:1之間無極切換。同時具備低油耗與高性能這一世界難題完美解決。可謂一車在手,天下我有!
動力全開時,壓縮比為8:1,實現與高性能車同等的大扭矩。日常使用時,壓縮比為14:1,車輛熱效率高,油耗好。
剛才圓圓姐粗略的介紹了一下VC-Turbo的前世今生,下面就開始詳細的解析一下VC-Turbo技術是如何工作的。
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