日产开发出世界上第一台可变压缩发动机

Anonim

因为题目比较复杂,我们先简单解释一下压缩比的概念,了解一下为什么日产的VC-T可变压缩发动机如此非凡?所以我将尝试简化,冒犯一些不准确的风险 - 如果发生这种情况,您可以随时浏览我们的 Facebook 并给我们留言。

评价什么?

压缩比是给定体积在气缸内被压缩的次数。实际示例:比例为 10:1 的 1.0 升四缸发动机有 250 cm³ 气缸,在其上止点,将混合物压缩至仅 25 cm³ 的体积,即其体积的十分之一( 10:1)。压缩比解释的复杂版本可以在这里看到。

为什么这如此重要?

因为发动机的压缩比越大,其效率就越高。发动机的压缩量越大,爆炸产生的气体膨胀得越快,因此活塞和连杆下降得越快,曲轴的位移也就越快——最终导致更多的运动传递到车辆轮子。这就是为什么跑车具有更高的压缩比——例如,奥迪 R8 的 V10 发动机压缩了 12.7 倍的体积。

那么为什么不是所有的汽车都具有高压缩比呢?

有两个原因:第一个原因是混合物预爆,第二个原因是制造具有高压缩比的发动机很昂贵。但让我们先来看看第一个原因。随着压缩比的增加,燃烧室内的空气-燃料混合物的温度也会增加,这种温度的增加会导致在活塞到达上止点之前点火。这种现象的名称是预爆,正是由于这种影响,汽车品牌被迫生产压缩比保守的发动机,点火和喷射图旨在以最大效率为代价保护发动机免受这种现象的影响。

另一方面,生产具有高压缩比的发动机也很昂贵(对品牌而言,因此对客户而言……)。因为为了避免在高压缩比发动机中发生预爆,品牌必须采用更贵重、更耐用的材料,以更有效地散发发动机中产生的热量。

日产找到了(终于!)解决方案

在过去的 25 年中,一些品牌试图将发动机的局限性克服到这个水平,但都没有成功。萨博是走得更近的品牌之一,甚至展示了革命性的发动机,由于发动机头的横向移动,它设法增加或减少了燃烧室的立方容量。因此压缩比。问题?该系统存在可靠性缺陷,从未投入生产。高兴…

正如我们所说,第一个找到解决方案的品牌是日产。该品牌将于 9 月在巴黎车展上展示全球首款可变压缩发动机。这是一款 2.0 涡轮增压发动机,具有 274 马力和 390 牛米的最大扭矩。该发动机最初将仅在美国推出,取代目前配备英菲尼迪车型(日产高级车型部门)的 3.5 V6 发动机。

日产是如何做到这一点的?

这是巫术。我在开玩笑……这是纯粹的工程。在传统发动机中,连杆(那个“抓住”活塞的臂)直接连接到曲轴上,而在日产的 VC-T 发动机中,这种情况不会发生。如下图所示:

日产 VC-T 1

在这款革命性的 Nissan 发动机中,主连杆的长度缩短了,并连接到一个中间杠杆,该中间杠杆枢轴连接到曲轴,并连接到与连杆相对的第二个可移动连杆,该连杆可改变活塞运动的程度。当发动机控制单元确定需要增加或减少压缩比时,执行器会改变中间杠杆的角度,升高或降低连杆,从而在 8:1 和 14:1 之间改变压缩比。因此,日产发动机设法结合了两全其美:低转速时的最高效率和高转速时的更大功率,避免了预爆效应。

由于遍布整个发动机的无数传感器,发动机压缩比的这种变化只能在任何转速范围内有效地进行。这些每秒向 ECU 实时发送数十万条信息(空气温度、燃烧室、进气、涡轮、混合物中的氧气量等),从而允许相应地改变压缩比。的车辆。该发动机还配备了可变气门正时系统来模拟阿特金森循环,其中进气门保持打开的时间更长,让空气通过它们逸出,从而降低发动机在压缩阶段的空气动力阻力。

那些反复宣布内燃机末期的人,必须回到“把吉他收进包里” . “旧的”内燃机已经有 120 多年的历史了,而且似乎还会继续存在。这种解决方案是否可靠还有待观察。

多一点历史?

关于压缩比对内燃机工作循环效率影响的第一次研究可以追溯到 1920 年,当时英国工程师哈里·里卡多 (Harry Ricardo) 领导皇家空军 (RAF) 航空发展部。它最重要的任务之一是为英国皇家空军飞机的高油耗及其短航程找到解决方案。为了研究这个问题的原因和解决方案,Harry Ricardo 开发了一种具有可变压缩比的实验发动机,他发现(除其他外)一些燃料更能抵抗爆震。这项研究最终创建了第一个燃料辛烷值评级系统。

正是由于这些研究,第一次得出结论,更高的压缩比更有效,需要更少的燃料来产生相同的机械能。正是从这个时候起,具有 25 升立方容量的巨大发动机——我们从第一次世界大战的飞机中知道的——开始让位于更小、更高效的装置。跨大西洋旅行成为现实,战争期间的战术限制(由于发动机的射程)得到缓解。

哈里·里卡多

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