科技说 | 英菲尼迪VC-T发动机如此复杂意义在哪儿?

  • 发表于: 2017/04/27 07:26:00 来源:车云网

今天说的VC-T,核心还是“可变”,只不过它这回将目标瞄向了压缩比……

或者因为是英菲尼迪,亦或者是因为并无太多宣传意识,本届上海车展上新发布的VC-T可变压缩比涡轮增压发动机并未引起多大的关注度。当然,这也可以理解。不关心发动机的,一般只知道BBA很牛,怎能看上英菲尼迪?真关心发动机的,这款VC-T估计去年就了解过了,也不至于等到今年上海车展。

即便如此,必评菌还是觉得有必要借这个机会说说这个VC-T。核心的结构倒不是重点,毕竟这套结构日产十年前就在弄。重点是为什么这么多年来,日产非要弄这种技术,而且还结构如此复杂——它真的效果特好吗?

英菲尼迪VC-T可变压缩比涡轮增压发动机

“可变”对于发动机的意义

在说VC-T之前,大家首先要明确一个概念,即“可变”这个词对于发动机的意义。任何一款发动机都不可能维持一个转速、一个负荷、一个工况运转。低速、高速,匀速、加速,这些工况下,对于发动机的需求其实是截然不同的。近二三十年来,大部分的发动机新技术,基本上都是围绕“如何兼顾”来的。而兼顾的手段,自然是通过“可变”来实现。

我们知道,发动机的喷油、点火环节是直接通过ECU控制的,所以它们的“可变”实现起来很容易——何时喷油、喷多少油、何时点火,都可以实现精准控制。然而到了配气环节,就没这么简单了。

因此更准确的说,这二三十年,工程师用心用得最多的地方,其实就在“配气可变”上。例如广为人知的VVT、VTEC,一个可变气门正时,一个可变气门行程,当初诞生的时候可是“牛逼坏了”。然而所有这些“可变”,基本上都只是在围绕“气门”做文章。我们今天说的VC-T,核心也是“可变”,只不过它这回将目标瞄向了压缩比。

英菲尼迪VC-T可变压缩比涡轮增压发动机英菲尼迪VC-T可变压缩比涡轮增压发动机

固定压缩比也相对固定了发动机特性

大家都知道高压缩比可以提高燃烧效率,这些年发动机的压缩比也确实是越来越高。于是有人会问:那就直接“高”好了,为啥还要“可变”?

注意:在这里,我们要剔除压燃的概念。压燃汽油机确实是在研发,但目前还未量产。我们这里的讨论,全都是基于“火花塞点火”的汽油机。

我们知道,是汽油的特性制约了压缩比——太高了会爆震。然而确实我们也发现现在的发动机都比过去要高。这还真不是燃油技术进步所致。例如那个压缩比高达14:1的创驰蓝天,照样可以喝92号油。貌似问题解决了啊,大家都14:1不好吗?

为此我们就有必要搞清楚这种超高压缩比是如何实现的。无非两个方向。一个是融入了阿特金森循环的原理,这样等效于减小了实际压缩比(但膨胀比不减小,从而燃效高)。另一个就是控制喷油量——正常空燃比会爆震,那么少喷一点不就得了吗?这样燃烧更充分,热效率也自然更高。

然而我们也由此注意到这么做的副作用,那就是动力的发挥。阿特金森不用说了,它等于减小了排量,自然是不利于动力提升的。控制喷油、采用稀薄燃烧其实也一样——虽然能量转换率提高了,但架不住油喷得少多了,你总不能指望它还有更强劲的性能吧?

所以,固定压缩比的发动机只能是顾一头:要么偏经济性,要么偏动力性,二者很难兼顾。这也是我们发现为何一些发动机排量不小,数据不高,但却评价很高的原因——它们的价值主要体现在节能上了。

压缩比可变比气门正时可变意义大得多

以上观点可以归纳为:要想省油,就得高压缩比,但要想性能强劲,压缩比就不能太高。尤其是涡增发动机,极限发力时能降到8:1才好。

英菲尼迪VC-T可变压缩比涡轮增压发动机结构示意图英菲尼迪VC-T可变压缩比涡轮增压发动机结构示意图

任何一个车主,在选择上肯定不会绝对偏向于某一条。例如多数车主觉得省油很重要,但也不想永远“肉肉的”,偶尔也会需要释放一下激情(否则所有车配1.5T都够用,对吗?)。相反,那些追求性能的车主,也不可能时时刻刻“开赛车”。在日常用车的时候,他们也希望车子能省一点。

有了可变压缩比以后,发动机的特性就完全可以满足这两方面的需求了。大多数情况下,你只要以平常心驾驶,发动机就可以维持高压缩比,省油、高效。当你需要强劲动力时,发动机就可以变回低压缩比——虽然此刻会有点费油。

不仅如此,这种技术还能与涡增和阿特金森更好的配合。如涡轮介入前,发动机最好能有14的压缩比,但所有涡增发动机不可能这么设计。有了VC-T就没问题了,如此(涡轮介入前的)迟滞和低效都会大幅度缓解。阿特金森好理解——此时压缩比和膨胀比之间可以拉得更大,燃效自然也更高。

说起来好像很复杂,但实际上这些都在发动机的程序控制之下,而并不用人为的切换。更关键的是,以多数人的多数驾车工况来看,都会不自觉的采用“高效工况”,而下意识需要动力的时候,发动机又会立刻变得强劲。最终给人的印象就是——这车又有劲儿、又省油。这不正是多数发动机设计师的终极目标吗?

VC-T的实际表现还有待进一步观察

可能有人感觉以上说得有点绕,但在工程师眼里,压缩比可变很好是“理所当然”的,只不过因为实现起来复杂,所以直到目前才只有VC-T这么一个量产机型。事实上,早在上世纪80年代,萨博就在研究这个(即萨博SVC)。日产,也早在2005年就发布过此项技术并申请专利。

由此可见,可变压缩比的问题不是“该不该用”,而是“如何实现”。而从实现的角度,更难的也不是硬件结构,而在于控制程序。

英菲尼迪VC-T可变压缩比涡轮增压发动机内部结构英菲尼迪VC-T可变压缩比涡轮增压发动机内部结构

即便如此,我们仍不能说这个VC-T发动机就一定很好、很牛逼。我们说过,理论上的好与最终实现的好是两个概念。尤其是这种靠电子控制的系统,算法和软件控制的难度要远比结构本身大得多。

说两个例子就比较好理解了。一个英菲尼迪的线控转向——理论上实现了转向的全电子化,可以以最智能的方式来转向。轻、重、快、慢,只要程序愿意可以随心所欲。然而实际结果大家都知道——感觉多少有点“别扭”。是结构的问题吗?显然不是。控制系统的算法不够成熟才是根源。另一个是宝马的VALVETRONIC电子气门,这也是理论上最完美的配气结构了——气门开闭完全由电脑控制,正时、行程随意可变。然而VALVETRONIC诞生之初,宝马发动机给人的印象可远不如想象的那么好(当然现在已经变得非常好了)。这说明什么?结构是OK的,但控制程序需要一个成长过程。

同样的,VC-T的控制系统算法也同样需要一个逐步积累、成长的过程。

车云小结:

按照官方说法,这款VC-T发动机通过可变压缩比与其他新一代发动机技术结合(包括可切换阿特金森、双喷射、集成式排气歧管等),可以实现27%的油耗降低。这些我们都“可以相信”,而且我们还可以预期这款发动机的性能测试也会非常漂亮。当然了,复杂的结构会不会带来可靠性的问题,以及改变压缩比的程序算法会不会有BUG而影响驾驶体验,还都是有待检验的。当然,这只是担心而已。无论如何,我们对于日产/英菲尼迪能够将VC-T量产,还是要点赞的——它终于在可变压缩比这个方向上迈出了关键的一步。

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