真是全球最强汽油发动机? 东风英菲尼迪QX50可变压缩比解析

都说全新QX50是英菲尼迪刚刚发布的一款秘密武器,不过当它被揭开了面纱,秘密武器也就变成了明面上的招牌武器。而作为早就被VQ系列发动机圈粉的车云菌,虽然没有像看见自然吸气那般激动,但看到内燃机的反击,心里也是无比期待。

2019款新一代英菲尼迪X50跨界车明年上市之后将搭载可变压缩比2.0升涡轮增压四缸发动机,而这项技术在之前量产的车型当中是没有过的。在日产带领下研发20年之久,可变压缩比增压VC-T引擎通过装置可以改变缸内活塞冲程的距离,差不多可以达到6mm。

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为什么依旧要坚持内燃机的研发?

瑞典萨布牌轿车及AVL引擎研发商等这几年一直都在研发该项技术,主要因改变压缩比可以使动力及效率有巨大提升。

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提高热效率、增加发动机的性能一直是发动机发展以来的大势所趋,但由于近年来排放法规的日益严苛,各家纷纷拿出看家本事节能减排,所以我们也可以看到混合动力以及纯电动车型迅速地在市场中被推出。不过在去年年底正式亮相的英菲尼迪QX50上,却展出了一款英菲尼迪耗费200亿美元、耗时将近二十年研发的可变压缩比内燃机。这在一众大力研发混动技术的车企中显得依然有些格格不入。

日产动力系统工程总监Shinichi
Kiga表示,英菲尼迪VC-T引擎预计可使城市及高速道路行驶综合燃油效率对比QX50此前的3.7升V-6引擎提升27%。VC-T引擎输出功率达到268马力,扭矩峰值288磅英尺。Kiga表示,2019款QX50百公里加速要比四缸版快0.5秒。

作为英菲尼迪在国内投放的第二款合资车型,QX50在6月10日完成了全国上市。先不说它33.98万元-48.98万元的售价是否能让消费者满意(虽然我觉得这价格真的挺有诚意),光说东风英菲尼迪QX50上搭载的那台被称为VT-C的2.0T可变压缩比发动机就值得好好研究一下。

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无论汽车行驶的速度多少或是否满载,目前所有汽车的内燃机引擎活塞在汽缸内运动的距离都相同。活塞连接连杆与曲轴安装在一起。引擎的压缩比也随之活塞运动上方的空间变化而变化。活塞上方空间越小,压缩比越大,引擎输出的动力也就越大。

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车云菌采访到了英菲尼迪的业务发展战略部产品战略高级总监Jerry
Hardcastle先生,为什么依然耗费了这么大精力这么坚持传统动力的研发呢?首先从传统上来说,虽然目前英菲尼迪也在QX60上使用了日产的混合动力系统,但从之前著名的VQ系列发动机开始,我们还是可以看出英菲尼迪对于内燃机一直有自己的坚持。

英菲尼迪此次在QX50量产车型当中布局可变压缩比引擎也是近百年来业内首次。VC-T引擎当中的活塞连接着连杆,与日产称之为“多链路(multilink)”的椭圆形设备随附在一起,而这个多链路也被安装在曲轴上。

当年马自达发布创驰蓝天发动机时,凭借着“可变压缩比的噱头吸引了众多粉丝,然而其实真实情况大家也清楚,马自达创驰蓝天发动机并非是真正意义上的“可变压缩比发动机。反而此次上市的东风英菲尼迪QX50上搭载的这台全新VT-C
2.0T才是真正意义上全球第一台搭载了可变压缩比发动机的量产车型。那么,东风英菲尼迪QX50上的这台发动机到底强在哪?又是通过何种方式改变发动机的压缩比的呢?

而在当时开启项目之时,混动技术和纯电动还远不如现在流行,传统内燃机是绝对的主流,即使到现在,电动化的进程依然并没像有些人想象的那么快。而且再结合日产的传统,对内燃机进行技术革新依然是第一选择。同时,英菲尼迪考虑到混合动力系统相对更加复杂的结构,研发成本及使用成本更高。综合考虑之下,传统动力依然有自己的优势。

多链路的终端设有一个短的连杆,与轴连接在一起。通过电子控制传动装置来扭动该轴,造成多链路向上或向下倾斜。当接近活塞的多链路终端向上倾斜时,活塞运动到汽缸的顶端,这也就达到最大压缩比,14.1。当多链路向下倾斜,活塞运动到汽缸顶部之前便会停止向上。压缩比降低到8.1,但因涡轮增压器同时也会启动,引擎动力输出也随之增加,涡轮增压器借助更加密集的汽油和空气混合物使得每个汽缸压力增大,动力也随之增加。

VC-T发动机研发的背景

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Kiga表示,日产早就已经知道改变活塞冲程多链路机械系统不仅能够实现,而且可以被运用在量产引擎当中。技术上长达20年的障碍是因为引擎控制系统还不足以来控制这个复杂的系统。Kiga说到:“控制技术帮助加速了技术的研发。”

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另外,在这款技术这么先进的内燃机上,在未来必然将与混动技术联姻,有着相当广阔的应用前景。所以有了更加先进的内燃机基础,在加上电动技术的加持,这样的混合动力在未来或许将来得更加高效。尤其是我国2025年百公里4L油耗的标准,普通的混动系统可能都会非常有压力。

可变压缩比引擎采用了量产引擎当中几乎所有的高端技术。除了涡轮增压器,VC-T拥有进气燃气口喷射和直接燃油喷射、可变气门正时和冷却系统。

在说这台发动机前,我们先来了解下VC-T发动机的研发背景。其实发动机可变压缩比这个概念可以追溯到很早之前,1920年英国工程师Harry
Ricardo第一个提出了发动机可变压缩比的概念。Harry
Ricardo爵士也是以内燃机工程闻名全球的里卡多公司的创始人。也就是从那时候起,多家著名汽车制造商纷纷试图攻克这个概念技术,其中包括沃尔沃、标致-雪铁龙、莲花、雷诺和萨博,但在英菲尼迪之前,没有一家车企或汽车品牌能够将可变压缩比技术运用在量产发动机上。

所以,种种原因之下,诞生了这款世界上首款真正应用到量产车上的可变压缩比涡轮增压发动机。虽然早已经引起了大家的广泛关注,下面我还是再来看一看这款发动机。

VC-T增加了成本,但价格对比柴油引擎来说还是略低。VC-T引擎的要比生产一个一般的2.0升涡轮增压四缸引擎成本贵出10%。尽管VC-T的运行部件要比其他涡轮增压四缸引擎多,但摩擦力却相对较少,主要是因为活塞在汽缸内的运行时直上直下的,从而减少了摩擦力。

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关键的核心:菱形多连杆

现款QX50搭载的3.7升V-6升引擎根据EPA测算的燃油经济性城市道路行驶达到17mpg,高速道路行驶24mpg,综合达到20mpg。当全新QX50上市之后,综合燃油效率将达到26mpg左右,这与同类的柴油引擎车相同,但排放系统复杂性却相对下降。全新QX50仅会推出VC-T版和一款变速器。

我们首次听到英菲尼迪的VC-T发动机是在2016年8月,当时英菲尼迪在香港举办发布会,宣布经过20多年的研究开发,世界上第一款可量产化的可变压缩比发动机终于问世。紧接着,英菲尼迪在2016年9月份的巴黎车展上发布了这款2.0L可变压缩比涡轮增压四冲程发动机。根据官方的说法,这款发动机的压缩比可以在8:1到14:1之间自由无缝切换,峰值功率为200kW,峰值扭矩为390Nm(东风英菲尼迪QX50上的高功率版VC-T
2.0T发动机的峰值功率为200kW,峰值扭矩为380Nm)。