日產開發出世界上第一台可變壓縮發動機

Anonim

因為題目比較複雜,我們先簡單解釋一下壓縮比的概念,了解一下為什麼日產的VC-T可變壓縮發動機如此非凡?所以我將嘗試簡化,冒犯一些不准確的風險 - 如果發生這種情況,您可以隨時瀏覽我們的 Facebook 並給我們留言。

評價什麼?

壓縮比是給定體積在氣缸內被壓縮的次數。實際示例:比例為 10:1 的 1.0 升四缸發動機有 250 cm³ 氣缸,在其上止點,將混合物壓縮至僅 25 cm³ 的體積,即其體積的十分之一( 10:1)。壓縮比解釋的複雜版本可以在這裡看到。

為什麼這如此重要?

因為發動機的壓縮比越大,其效率就越高。發動機的壓縮量越大,爆炸產生的氣體膨脹得越快,因此活塞和連桿下降得越快,曲軸的位移也就越快——最終導致更多的運動傳遞到車輛輪子。這就是為什麼跑車具有更高的壓縮比——例如,奧迪 R8 的 V10 發動機壓縮了 12.7 倍的體積。

那麼為什麼不是所有的汽車都具有高壓縮比呢?

有兩個原因:第一個原因是混合物預爆,第二個原因是製造具有高壓縮比的發動機很昂貴。但讓我們先來看看第一個原因。隨著壓縮比的增加,燃燒室內的空氣-燃料混合物的溫度也會增加,這種溫度的增加會導致在活塞到達上止點之前點火。這種現象的名稱是預爆,正是由於這種影響,汽車品牌被迫生產壓縮比保守的發動機,點火和噴射圖旨在以最大效率為代價保護髮動機免受這種現象的影響。

另一方面,生產具有高壓縮比的發動機也很昂貴(對品牌而言,因此對客戶而言……)。因為為了避免在高壓縮比發動機中發生預爆,品牌必須採用更貴重、更耐用的材料,以更有效地散發發動機中產生的熱量。

日產找到了(終於!)解決方案

在過去的 25 年中,一些品牌試圖將發動機的局限性克服到這個水平,但都沒有成功。薩博是走得更近的品牌之一,甚至展示了革命性的發動機,由於發動機頭的橫向移動,它設法增加或減少了燃燒室的立方容量。因此壓縮比。問題?該系統存在可靠性缺陷,從未投入生產。高興…

正如我們所說,第一個找到解決方案的品牌是日產。該品牌將於 9 月在巴黎車展上展示全球首款可變壓縮發動機。這是一款 2.0 渦輪增壓發動機,具有 274 馬力和 390 牛米的最大扭矩。該發動機最初將僅在美國推出,取代目前配備英菲尼迪車型(日產高級車型部門)的 3.5 V6 發動機。

日產是如何做到這一點的?

這是巫術。我在開玩笑……這是純粹的工程。在傳統發動機中,連桿(那個“抓住”活塞的臂)直接連接到曲軸上,而在日產的 VC-T 發動機中,這種情況不會發生。如下圖所示:

日產 VC-T 1

在這款革命性的日產發動機中,主連桿的長度縮短了,並連接到一個以曲軸為中心的中間桿,並連接到與連桿相對的第二個可移動連桿,該連桿可改變活塞運動的程度。當發動機控制單元確定需要增加或減少壓縮比時,執行器會改變中間槓桿的角度,升高或降低連桿,從而在 8:1 和 14:1 之間改變壓縮比。因此,日產發動機設法結合了兩全其美:低轉速時的最高效率和高轉速時的更大功率,避免了預爆效應。

由於遍布整個發動機的無數傳感器,發動機壓縮比的這種變化只能在任何轉速範圍內有效地進行。這些每秒向 ECU 實時發送數十萬條信息(空氣溫度、燃燒室、進氣、渦輪、混合物中的氧氣量等),從而允許相應地改變壓縮比。的車輛。該發動機還配備了可變氣門正時系統來模擬阿特金森循環,其中進氣門保持打開的時間更長,讓空氣通過它們逸出,從而降低發動機在壓縮階段的空氣動力阻力。

那些反复宣佈內燃機末期的人,必須回去“把吉他收進包裡” . “舊的”內燃機已經有 120 多年的歷史,而且似乎將繼續存在。這種解決方案是否可靠還有待觀察。

多一點歷史?

關於壓縮比對內燃機工作循環效率影響的第一次研究可以追溯到 1920 年,當時英國工程師哈里·里卡多 (Harry Ricardo) 領導皇家空軍 (RAF) 航空發展部。它最重要的任務之一是為英國皇家空軍飛機的高油耗及其短航程找到解決方案。為了研究這個問題的原因和解決方案,Harry Ricardo 開發了一種具有可變壓縮比的實驗發動機,他發現(除其他外)一些燃料更能抵抗爆震。這項研究最終創建了第一個燃料辛烷值評級系統。

正是由於這些研究,第一次得出結論,更高的壓縮比更有效,需要更少的燃料來產生相同的機械能。正是從這個時候起,具有 25 升立方容量的巨大發動機——我們從第一次世界大戰的飛機中知道的——開始讓位於更小、更高效的裝置。跨大西洋旅行成為現實,戰爭期間的戰術限制(由於發動機的射程)得到緩解。

哈里·里卡多

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