這意義不凡的可變壓縮比發動機背后又有什么玄機呢?
都說全新QX50是英菲尼迪剛剛發布的一款秘密武器,不過當它被揭開了面紗,秘密武器也就變成了明面上的招牌武器。而作為早就被VQ系列發動機圈粉的車云菌,雖然沒有像看見自然吸氣那般激動,但看到內燃機的反擊,心里也是無比期待。
為什么依舊要堅持內燃機的研發?
提高熱效率、增加發動機的性能一直是發動機發展以來的大勢所趨,但由于近年來排放法規的日益嚴苛,各家紛紛拿出看家本事節能減排,所以我們也可以看到混合動力以及純電動車型迅速地在市場中被推出。不過在去年年底正式亮相的英菲尼迪QX50上,卻展出了一款英菲尼迪耗費200億美元、耗時將近二十年研發的可變壓縮比內燃機。這在一眾大力研發混動技術的車企中顯得依然有些格格不入。
車云菌采訪到了英菲尼迪的業務發展戰略部產品戰略高級總監Jerry Hardcastle先生,為什么依然耗費了這么大精力這么堅持傳統動力的研發呢?首先從傳統上來說,雖然目前英菲尼迪也在QX60上使用了日產的混合動力系統,但從之前著名的VQ系列發動機開始,我們還是可以看出英菲尼迪對于內燃機一直有自己的堅持。
而在當時開啟項目之時,混動技術和純電動還遠不如現在流行,傳統內燃機是絕對的主流,即使到現在,電動化的進程依然并沒像有些人想象的那么快。而且再結合日產的傳統,對內燃機進行技術革新依然是第一選擇。同時,英菲尼迪考慮到混合動力系統相對更加復雜的結構,研發成本及使用成本更高。綜合考慮之下,傳統動力依然有自己的優勢。
另外,在這款技術這么先進的內燃機上,在未來必然將與混動技術聯姻,有著相當廣闊的應用前景。所以有了更加先進的內燃機基礎,在加上電動技術的加持,這樣的混合動力在未來或許將來得更加高效。尤其是我國2025年百公里4L油耗的標準,普通的混動系統可能都會非常有壓力。
所以,種種原因之下,誕生了這款世界上首款真正應用到量產車上的可變壓縮比渦輪增壓發動機。雖然早已經引起了大家的廣泛關注,下面我還是再來看一看這款發動機。
關鍵的核心:菱形多連桿
這款發動機內部代號為KR20,可以根據不同駕駛需求改變曲軸行程,并通過控制柄來改變連接機構的角度,從而使壓縮比在8:1和14:1之間改變,模擬出阿特金森循環和常規的奧拓循環。而且,雖然活塞運動的上止點變化了6mm,但下止點其實只改變了4.8mm,所以其實發動機在最低壓縮比模式下的排量為1997cc,而最高壓縮比模式下排量則為1971cc。因此,可變壓縮比之后甚至還相當于“可變排量”。
而其中最關鍵的部件就是在曲軸和活塞之間的一塊菱形“多連桿”,也就是通過它讓活塞和曲軸之間不可變的硬性連接改成了可變的靈活連接,從而改變活塞運動的行程,從而改變壓縮比。也就是它,是整個研發過程中最棘手最耗費時間精力的硬件,Hardcastle先生也承認只是最大的難點,不僅要考慮工程上的連接問題,還要不斷測試耐磨和壽命。
而為什么要大費周章改變壓縮比呢?高壓縮比可以提高燃燒效率,但由于爆震等原因是不利于性能的輸出,低壓縮比發動機的性能更好,但效率低、費油。顯然這是一個魚和熊掌不可兼得的問題,所以各家在生產發動機上也是在根據產品的定位在壓縮比上選擇一個平衡。
所以,它在擁有最大268馬力和380Nm的扭矩的同時,卻在海外實測中可以擁有平均27mpg的油耗,換算下來也就是大約百公里油耗8.7L。在動力上雖然略遜于之前的V6自然吸氣發動機,但扭矩更大且轉速輸出區間更早,0-60英里加速成績可以在前驅車型上達到6.7秒、四驅車型達到6.3秒的成績,這么看來效果還是不錯的。
這個理念,像薩博等一些其他車企在很多年前也曾經已經進行過研發,只是遲遲未能將其變成現實。所以,這可變壓縮比的發動機理論上就實現了我們理想中同時既有動力、又省油高效的愿望,可以說是意義不凡。
iPhone竟然幫了大忙?
從我們普通消費者的角度來說,在結構上頗為先進的這款發動機是否會造成成本的增加呢?據Hardcastle先生表示,VC-T發動機由于制造上的不同,成本必然比普通的四缸機要高一些,但相比也非常復雜的混動技術來說,成本其實還有所降低。而且這臺發動機對比的是現在北美市場上英菲尼迪的V6發動機,成本也是減少的。另外,也不排除后續會有制造成本更低的零件來代替目前的最為關鍵的多連桿。
雖然這項技術最終還是被英菲尼迪最先搞出來了,但也前前后后耗費了將近20年的時間,尤其是研發前期一直遇到各種瓶頸。據Hardcastle先生表示,其中最大的突破出現在2007年,而且還要得益于iPhone的推出。在蘋果推出這一革命性的產品同時,帶動了全世界芯片計算能力的革命,才使得英菲尼迪內部可以在模型的計算上取得突破,從而讓整個項目得以繼續進展。
通過這一點我們也可以看出軟件層面對于技術的影響也越來越大,這也不僅讓我們想起另一項英菲尼迪的標志性技術——DAS線控轉向,同樣也是在傳統的結構上做出了可靈活調控性的改進,但其實從用戶的反饋來看并不是很好。而究其原因,其實還是DAS系統的軟件程序標定得不夠成熟。而像現在廣泛運用氣門可變正時也是經過電腦程序不斷地訓練才變得越來越成熟。
所以,這個由電腦控制的VC-T發動機的壓縮比自然也將面臨同樣的問題,究竟能不能將這項理論上幾乎完美的技術調教得匹配現實路況,也是英菲尼迪研發部門需要在后續進一步研究的。
車云小結
目前英菲尼迪不肯透露未來的計劃,也就說VC-T發動機目前只會配備在QX50上,但這么一款重磅的技術,在未來肯定將逐步擴展到更多車型甚至所有車型上。英菲尼迪計劃在2021年對所有的產品完成電動化,在這之前,甚至是在電動化之后,相信VC-T發動機將會接過VQ系列的大旗成為絕對主力。
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