今年即將上市的換代英菲尼迪QX50,將會搭載一臺特殊的2.0T四缸發(fā)動機。這臺發(fā)動機在整個量產(chǎn)車歷史上來說,都是前無古人的,它被命名為:Variable Compression(缸內(nèi)可變壓縮比)。這個理念,Saab(薩博)汽車很多年前就已經(jīng)在進行研發(fā),但卻遲遲未能變成現(xiàn)實。
經(jīng)過Nissan日產(chǎn)20年的研發(fā),這臺可變壓縮比渦輪增壓發(fā)動機(VC-T)已經(jīng)可以控制缸內(nèi)活塞的活動行程。雖然,這個可控的行程范圍只有6mm,但這一點點變化已經(jīng)可以讓發(fā)動機的工作效率和動力輸出均得到明顯改善。
新款發(fā)動機在動力達到268hp及390Nm扭矩的同時,還可以在燃油經(jīng)濟性方面比現(xiàn)款QX50的3.7L V6版本提高27%之多。且,在今年的新車型中,QX50的零百加速成績將比同級的四缸車型快上1秒左右。
什么是缸內(nèi)壓縮比?
從上圖可以看到,左側(cè)為活塞在最低點時(氣缸容積),氣缸容積為14CC,而右側(cè)活塞處于氣缸頂點為1CC(燃燒室容積),此時的壓縮比為14:1。
通常,活塞通過往復(fù)運動對缸內(nèi)油氣混合物的壓縮燃燒來達到動力輸出的目的。而壓縮比就是氣缸容積與燃燒室容積(活塞最高點到氣缸頂部的容積),當(dāng)這個比值越大時,產(chǎn)生的壓力也就越大,油氣混合物的燃燒量越小。反之,油氣混合物的燃燒量越大。
那么英菲尼迪是如何做到改變缸內(nèi)壓縮比的?
目前,無論車輛負載亦或是行駛速度,市面上所有內(nèi)燃機的活塞行程都是在固定范圍內(nèi)工作的。由于活塞與安裝在曲軸上的連桿相連接,如此一來,活塞的行程就被固定在一定范圍內(nèi)。而這個固定的行程,則由活塞運動的最高點以上的空間所決定。這部分空間越小,缸內(nèi)的壓縮比也就越大,而動力輸出也會相應(yīng)增大。
英菲尼迪這次發(fā)動機輸出形式的改革,可以說是一個世紀(jì)以來最重大的改變之一。VC-T創(chuàng)新性的改變了活塞與曲軸的連接方式,活塞與一個橢圓形的被稱為Multilink(多連桿)的尾端相連,然后再將這個Multilink與曲軸相連。如此一來,活塞的行程將不再被固定,而是有了一個小范圍的可變行程。
從上圖可以看到,活塞由于Multilink的限制,上升行程被降低,此時就會降低缸內(nèi)壓縮比,減少油氣混合物的燃燒,從而提高燃油經(jīng)濟性。
而Multilink的另一端則與軸承相連,電控的執(zhí)行機構(gòu)通過轉(zhuǎn)動軸承,使得Multilink的兩端可以上下輕微擺動。當(dāng)Multilink尾端距活塞最近時會翹起,而活塞則會上升到最頂端。此時的缸內(nèi)壓縮比為最高值,可達14.1之多。此時,渦輪是沒有介入的,所以高壓縮比可以燃燒更多的油氣混合物,抑制動力不足的現(xiàn)象。
VC-T高、低壓強點演示
當(dāng)Multilink尾端下沉?xí)r,活塞向上的行程就會被一定程度降低。如此一來,活塞頂部以上的余量增加,壓縮比也就相應(yīng)降低,僅為8.1。不過,由于渦輪會在壓縮比低時介入,發(fā)動機的動力輸出并不會受到影響。其中,壓縮比變化的過程是由駕駛員踩下油門的深度所控制。
在整個活塞運動變化的過程中,發(fā)動機的排量在1970cc~1997cc之間無級改變。這也就意味著,VC-T的缸內(nèi)壓縮比可以由8.1~14.1之間無縫切換。在這種狀態(tài)下,VC-T相比直列內(nèi)燃機的平順性要更好,甚至比許多低功率的V6發(fā)動機噪音和震動更小。
與此同時,英菲尼迪還與雷諾F1車隊合作,以求更好解決發(fā)動機震動的問題。當(dāng)然,除了四缸發(fā)動機外,VC-T技術(shù)也將應(yīng)用于三缸發(fā)動機。但,就目前而言,這一技術(shù)還沒辦法用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的V6或V8發(fā)動機上。
馬自達14:1甚至16:1的Sky Activ X發(fā)動機與VC-T哪個更好?
這兩個發(fā)動機的原理其實各不相同。Sky Activ技術(shù)更接近于柴油發(fā)動機,它的優(yōu)勢是在低溫工況下減少熱能轉(zhuǎn)化動能過程中的能量流失。也就是說,馬自達通過高壓縮比,用更少的油氣混合物來達到更好的燃油經(jīng)濟性。
而反觀VC-T則不同,它的優(yōu)勢在于隨時可變的壓縮比來平衡不同工況下的燃油經(jīng)濟性與動力輸出。比如,在低負載狀態(tài)下,渦輪并未介入,缸內(nèi)的油氣混合物較少,發(fā)動機可以通過提高壓縮比(14.1:1)來提供足夠的動力。
而在高負荷狀態(tài)下,渦輪的介入缸內(nèi)的油氣混合物會很充足,此時降低壓縮比(8.1:1),減少油氣混合物的燃燒,就可以保證更好的燃油經(jīng)濟性。
小編的個人意見:
從理論上講,VC-T很有可能成為Nissan有史以來最成功的一款發(fā)動機。它將改變目前混動車與小排量內(nèi)燃機汽車的市場布局,對未來的市場走向也將有所影響。況且,歐洲已經(jīng)開始全面禁止柴油車,未來小排量汽油車市場的競爭會越來越激烈。
而全新QX50采用VC-T來取代之前的3.7L V6大排量發(fā)動機,這也將改變QX50未來在市場上的命運。不過,馬自達Sky Activ X也不是吃素的,16:1壓縮比,燃油經(jīng)濟性甚至可以媲美混動車。究竟孰優(yōu)孰劣,還有待市場驗證。畢竟,對于一輛排量小、重量輕的汽車來說,動力和燃油經(jīng)濟性的平衡至關(guān)重要。
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