日产超变擎发动机高海拔测试工程师专访

2019-07-22 15:15:31 作者:冷博文

  【太平洋汽车网 厂商要闻】就在上周,日产天籁的2.0T超变擎发动机在高海拔的西藏进行了一次严苛的测试,在汽车行业里面,有很多种在极限条件下检验汽车性能的实验,比如高寒实验、高温实验,还有高原实验。而在这些实验里面,高原实验是对汽车动力性能要求最高、综合性也是最强的实验之一。特别是这一次实验,我们选择了一条海拔差、温差都非常大都实验路线,对第七代天籁的超变擎性能是非常严酷的挑战。

  对日产的这台超变擎可变压缩比发动机,我们也有很多疑问,借此次高海拔极限测试的机会,向日产相关的工程师进行了提问,以下是此次问答的全过程。

Q1:天籁2.0T在西藏极限测试中面对了什么困难?超变擎的表现如何?

①海拔越高,空气越稀薄,相应的氧气含量也会降低,进而影响发动机的功率,导致发动机动力下降、反应迟钝等。

②有的车子在平原地区动力非常好,但是一到了高原,就出现了“高反”,动力不足,反应迟钝,甚至走不动的情况。

③超变擎由于能够根据发动机扭矩等相关信息调整最佳压缩比,达到燃烧效率的最大化,所以相比于普通发动机,它能连续动态调整压缩比去匹配当前的发动机扭矩,所以“高反”程度会更加低。本次测试分别在海拔3700m的拉萨公路、海拔4400m的羊湖,以及海拔5200m的卡若拉冰川等地区,进行0-60公里/小时的加速测试,三次不同海拔加速测试的数据差异只在一个很小的范围,说明了超变擎应对高原的天然优势。

④超变擎除了可变压缩比,还具有其他四项可变技术以及2大制造工艺以及1项涡轮增加技术作为核心技术,我们简称为“521”,通过“521”技术的共同加持,即使面对不同海拔,不同标号燃油,也可以向驾驶者提供高功率、高效率、低油耗的驾驶体验。

Q2:中国从南到北、从西到东,跨越了不同的气候带,同时也有不同的地理环境,高寒、高温、高海拔,甚至连续爬坡的不同路况,这就对汽车提出了非常严峻的要求,可变压缩比相比不可变压缩比,应对这些不同路况的时候优势会表现在哪里?

①中国地域辽阔,各个地区油品的差异是比较大的,这次拉萨测试,我们也安排了92、95、98三种不同油品,对天籁2.0T进行更全方位的油耗测试和动力测试;事实证明VC-Turbo可以通过可变压缩比来适应不同的油品,可以始终保持不同油品的最佳燃烧效率,达到动力和油耗兼顾的效果。

②对于不同海拔,不同含氧量的空气,VC-Turbo也可以通过发动机的扭矩等信息,实时动态地调整压缩比,以达到最佳的动力和燃油经济性。

③对于不同路况,例如急坡,山路等,VC-TURBO超变擎发动机通过驾驶员意图及发动机状态改变压缩比,压缩比的切换范围在8~14之间,保证最佳的热效率。

Q3:VC-TURBO超变擎为第七代天籁带来了什么核心优势?

①日产VC-TURBO是全球首款量产可变压缩比发动机,是日产技术团队经过20年时间研发的技术结晶。日产全球领先VC-TURBO可变压缩比涡轮增压发动机技术,提供技术层面的领先优势。

②这款发动机代表了全球燃油动力领域的新技术水平,也是日产未来在燃油动力领域的制胜关键;

③VC-TURBO可变压缩比发动机获得“2019沃德十佳发动机(2019 Wards 10 Best Engines)”,拥有全球权威认证背书。

④对于消费者而言,VC-Tutbo具有高功率,高效率,低油耗,低振动,低摩擦等优势,能够极大提升消费者日常驾驶体验。

Q4 :VC-TURBO 发动机实现可变压缩比的核心原理是什么?

全球首款量产可变压缩比涡轮增压发动机 VC-TURBO,颠覆传统发动机的曲柄连杆结构,独创多连杆系统,实现发动机压缩比由 8:1(高性能)-14:1(高效能)之间的智能无极切换, 并融合双燃烧循环、双燃油喷射、缸体熔射技术、集成式排气歧管等前瞻性技术于一身,兼顾动力、油耗和音振的一款理想发动机。

实现可变压缩比,基于 5 大可变技术、2 大制造技术、1 涡轮增压技术,简称 VC-TURBO 核心技术“521”,具体如下:

5 大可变技术

可变压缩比:日产独有的专利技术,通过高碳合金钢制成多连杆结构与带有谐波减速器的驱动电机协同工作,通过ECU 行车电脑感知驾驶员发出的指令和发动机状态, 驱动多连杆调整活塞行程高度,从而改变压缩比,实现8:1-14:1 的智能无级切换。

可变燃油喷射:结合多点喷射与缸内直喷两种模式,可以在常规速度下在两种模式之间进行切换,在发动机高转速高负荷下协同工作。进一步提高发动机在全工况下的动力及燃油经济性。

可变燃烧循环:通过双连续可变气门正时智能控制系统, 实现双燃烧循环模式在不同工况下的协同工作。在奥托循环与阿特金森循环之间无缝切换。配合可变压缩比技术,最大化提升发动机燃油效率与动力输出。

可变多路径水冷控制:为发动机内的冷却液提供多通道流动,优化冷却液在散热器、油冷器和加热器之间的分布, 使得发动机在最短的时间内达到最佳工作温度,减少排放。

可变排量机油泵:根据不同压缩比下对油压与摩擦的需 求,优化油道内机油流量,确保始终保持在最佳的运行温度,进一步提升性能。

2 大制造技术

集成式排气歧管:巧妙地将排气歧管和气缸盖集成在发动机缸盖中,既减轻了发动机的重量,又提高涡轮响应效 率,更快加热触媒转换器,有效降低污染物排放。

缸体熔射技术:采用源自 GT-R 的镜面涂层技术,缸体内腔经等离子喷涂处理,造就坚固耐久、镜面反光的气缸壁。减少 44%活塞摩擦同时消除泵送损失,进一步提升发动机使用寿命并提高效能。

1 涡轮增压技术

单涡流宽域涡轮增压技术:在发动机任意转速和压缩比的情况下能够最大化加速涡轮响应能力,保证动力输出,进一步改善了发动机热能和排气压力的损失,减小发动机的体积和重量。

Q5:我想向技术工程师求证一下,日产“超变擎”发动机在研发时有没有参考日系兄弟品牌“双擎”概念?因为两者都是根据车辆行驶工况,实时为发动机匹配最佳的工作环境,并且两者动态调节都有着很好的响应性,只是实现方式不同,但超变擎发动机没有电池结构更简单,也更可靠。

提高内燃机的热效率是内燃机发展从始至终发展的方向,丰田的双擎THS技术利用电机弥补阿特金森循环中低速效力不足的特性,而日产的VC TURBO则利用可变压缩比实现在发动机不发生爆震前提下的热效率最大化,另外,日产的E-power同样通过串联的方式,让发动机始终处于效率最高的工况下运行,所以这三种技术实现的目标都是提高内燃机的效率,但是技术却有本质上的不同,所以并没有什么参考性。

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Q6:同时,我想问一下工程师,日产“超变擎”相比“双擎”具体优势有哪些?未来会不会向其他日产车型普及该技术?

①VC-TURBO超变擎的优势:压缩比可在8:1-14:1之间智能切换,高功率、高效率、低振动、低摩擦、低油耗;

②从本身结构上说,由于双擎除了需要发动机,还需要电动机,发电机,电池,电控系统,电池管理系统等等,所以在成本和可靠性上并不具备优势,而VC-Turbo结构相对简单,所以在成本和可靠性上相对而言更具优势。再者,双擎由于其本身结构限制,高速上依旧不能脱离电驱动,导致其在高速上不能获得较高的效率,而VC-Turbo则恰恰相反,在高速上效率则比较高。

③横向布局上,VC-TURBO超变擎将从现有的2.0T延展至其他更多排量,以适应不同使用场景下的消费需求。同时VC-TURBO超变擎也将出现在更多东风日产旗下产品上,实现多车型、多层次的覆盖。到2022年,东风日产将引进4款搭载VC-TURBO超变擎的车型,让更多消费者体验“超变擎”魅力。

④纵向布局上,VC-TURBO超变擎将继续实现技术上的进化,利用日产布局全球的研发体系与国际资源,持续升级以可变压缩比为核心的动力技术,以保持在燃油动力领域的领先地位。

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    冷博文 编辑

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