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经过变压缩比技能,可增强产品设计自由度!

通过变压缩比技术,可增强产品设计自由度!-该款2.0升汽油发动机最大功率200kW(升功率数据与现在主流的90-100kW/L左右相近),最大扭矩390Nm,与目前英菲尼迪正在使用的3.5升V6发动机

日产宣告首款具有可变压缩比技能(VCR – Variable Compression RaTIo)的2.0升量产增压汽油机将被搭载于下一代英菲尼迪QX50。该车将于下个月的巴黎世界车展正式露脸。这是自从各大公司于上世纪末开端研讨此类技能以来的第一款量产发起机,此举对内燃机开展方向有十分重要的含义。

该款2.0升汽油发起机最大功率200kW(升功率数据与现在干流的90-100kW/L左右附近),最大扭矩390Nm,与现在英菲尼迪正在运用的3.5升V6发起机数据适当,所以往后将会替代3.5升天然吸气发起机。

依据日产的数据,比较该3.5升发起机,新的2.0升产品可下降油耗27%(这也一起从一个旁边面证明了适度小排量化带来的改进)。为此立了大功的便是能够在8:1和14:1之间随意改动的VCR技能。别的,这款发起机还将装备双喷技能(气道喷油+缸内直喷)操控颗粒物排放。

压缩比是天然吸气发起机和增压发起机的最中心差异之一。为了战胜爆震问题,增压发起机需求下降压缩比,而这一行为将会下降发起机的功率。有了VCR,就能够在低载荷时运用高压缩比进步功率,在高载荷时下降压缩比战胜爆震。其实就像电喷,柴油共轨,可变气门正时等技能相同,给内燃机参加更多的智能操控系统来习惯不同的场合,就像正式场合要喝葡萄酒香槟,看欧洲杯喝啤酒,撸串要喝二锅头。

下面这张图对比了在同一进气量和喷油量时不同压缩比带来的影响。高压缩比(CR)由于遭到爆震约束无法到达最大功率(最高发起机输出载荷BMEP)。而过低的压缩比尽管能够到达局部优化BMEP,可是低压缩比导致BMEP的最大潜力遭到约束。所以最佳压缩比永远是各参数取舍的成果。

压缩比与功率取舍(来自SAE论文 2003-01-0398)

车叔以为,这一技能在汽油机上运用的潜力更大,由于柴油机压缩比一般大致在15左右(当然,柴油机在满载也会遭到最大缸压的约束,VCR仍能带来协助),而汽油机遍及压缩比在10左右,改进空间更大。

这一技能的运用,将会协助处理增压和自吸之间的对立。马自达SkyAcTIve的压缩比在14-15左右,市面上常见的增压发起机也在10左右,这也正是日产确认8-14这一压缩比规模的意图。往后马自达也能够安心运用增压发起机了(实践马自达原本也在开发增压发起机,不过暂时没有运用VCR)。而增压发起机也不必再为了丢失的压缩比操心了。(妈妈们再也不必忧虑工程师孩子在自吸派和增压派之间难以取舍了)

其实,日产在VCR范畴从很久以前就开端布局了。日产曾早在2009年和2014年注册相关专利。下面两个图分别是日产注册的专利,和这次量产VCR技能。这两者十分相似,靠固定在发起机旁边面的电机执行器操控一套MulTI-link连杆组织来改动发起机压缩比。

日产2014年VCR专利

日产量产VCR技能阐明(经过改动下部衔接轴视点调整压缩比,左边为高压缩比,右侧为低压缩比)

实践上,除了日产之外,奔跑,福特,美丽,萨博等汽车公司都在VCR上有所测验。咨询公司FEV也有相关的技能产品。一起,VCR技能有多种完成的方法,除了这次的MulTI-link连杆组织的计划之外,还有可变缸盖结构,可变活塞顶结构,可变Conrod连杆结构,偏心轮等等多种方法改动压缩比。

不过Multi-link计划的组织离高温度高应力的焚烧室区域较远,并且大都零件不处在高转速区域,耐久方面相对会更牢靠,一起也会确保额定的冲突丢失不添加太多。不过,缺陷也比较显着,便是其对内燃机全体规划的改动较大,无法像FEV可变Conrod产品那样直接运用于已有发起机上。

FEV可变压缩比连杆技能

总归,运用VCR技能的本钱比较大,可是优势也很显着,5%以上的油耗改进是完全能够等待的。这次日产将其量产化也标志着技能商业化进程的一大步。

其实VCR和米勒及阿特金森循环有着殊途同归之处,都是经过各种方法来改动发起机的压缩比或许胀大比,然后优化热功率。米勒和阿特金森循环的优势便是施行相对简略,经过改动进气时刻来完成不会对发起机根底结构带来过大变化(最原始的阿特金森实践也是相似VCR的技能)。可是米勒和阿特金森最大的下风便是丢失的缸内滚流(直接影响焚烧功率),这一影响在一些情况下乃至能够导致近一半的理论油耗改进潜能被白白损失。

比较之下,VCR的下风便是本钱和施行难度。也正是因而,VCR技能或许不会以极快的速度大规模遍及。可是,这一技能的量产运用给往后汽油机开展带来了一个十分直接的可选计划。一起,这也给FEV的技能做了衬托。更重要的是,VCR和米勒能够一起运用,来取得更大的规划自由度(尽管累计改进潜力会稍微下降)。

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