一个多世纪以来,当涉及到发动机的压缩时,汽车工程师一直在与一个不可避免的平衡动作作斗争。现在,由于英菲尼迪的创新,他们可能会享受到两个世界中最好的。
汽车有一个单一的发动机压缩比,它以10:1的形式表示。这一比率比较了活塞在整个范围内行驶时气缸体积的最大和最小值。你对发动机的空气燃料混合物施加的压力越大,数字就越高。
问题是不同的压缩比在不同的时间是好的。但发动机技术的局限性迫使设计人员对每台发动机的一个比率进行了调整,这对汽车的寿命、排放、燃油经济性、高R PM功率和低R PM功率产生了巨大的影响。对于工程师来说,最大的奖励是让发动机在飞行中改变其压缩比,指定低压缩时,它是有利的,并在其他时候高压缩。但理论和希望总是超过技术。
英菲尼迪在过去的20年里致力于实现可变压缩的梦想。在这个过程中,它开发了100多个发动机原型,在道路测试期间覆盖了180多万英里,在测试床上花费了3万多个小时。他们的劳动成果是VC-Turbo发动机,而2019年英菲尼迪QX50SUV是世界上第一辆拥有世界上第一个生产可变压缩引擎的汽车。
这个“VC”代表可变压缩,这意味着VC-Turbo可以改变它的压缩比在一个连续体上从一个相当低的8:1到一个相当高的14:1。这就是为什么它如此重要的原因。
高压缩比意味着你紧紧地挤压发动机燃烧室中的空气燃料混合物,这反过来又意味着更多的动力和燃料效率。问题在于,强制感应发动机-带有增压器、涡轮增压器和双充电器的发动机-不喜欢高压缩比。他们的工作是收集多余的空气并把它塞进发动机。如果空气已经被紧紧地压实,涡轮动力甚至更多,那么空气(一旦与燃料蒸汽混合)就会无法预测地燃烧。这就是你得到发动机敲击,发动机敲击是不好的。所以工程师们陷入了一场拉锯战。为了动力和效率,你想要一个高的压缩比,但不要太高,以至于发动机撞开了发动机的电线。
英菲尼迪的VC-Turbo是一个涡轮增压2.0升的内联-四,可以在一个非常高的压缩比,而不敲门,感谢可变压缩。在高涡轮增压时间,VC-Turbo的发动机管理计算机信号电机移动一个执行机构臂,缩短活塞在发动机内的范围,这降低了压缩比,以避免敲击。当发动机不像涡轮增压器那样大的时候,执行机构臂会延长活塞的行程,从而提高压缩比。
英菲尼迪于1998年发明了这种多链路系统,英菲尼迪动力总成性能高级经理克里斯托弗·戴(ChristopherDay)说。但这只是使变量压缩成为可能的第一个重大突破。
另一个要求是通过抛弃两个平衡轴使发动机运行如此平稳,以至于传统的内联-四个必须平衡振动。英菲尼迪说,QX50包装了第一个生产发动机安装,积极抑制振动。集成在上发动机安装的传感器检测来自VC-Turbo的振动,然后产生相反的振动来消除它们。戴说,这款QX50的发动机噪音比之前高了9分贝,使得这款四挡几乎和V6的设计一样安静。
在某些情况下,VC-Turbo也可以在阿特金森循环中运行,以提高燃料效率。阿特金森循环的工作原理是创建一个小的时间窗口,在这个窗口中,发动机的进气门稍微打开,当活塞开始压缩燃料-空气混合物时,向燃烧室中吸入额外的空气。通过减少发动机的排量(体积),它让发动机在进气过程中表现得像一个更小、更高效的发动机。
一旦点火完全进行,VC-Turbo产生的动力,就像它真正的更大的发动机。在高压缩下,VC-Turbo无缝地切换到阿特金森循环,因为发动机正在制造足够的功率,为了效率,它可以承受小功率的下降。阿特金森循环发动机在强调燃料效率的混合汽油电动汽车中很常见,在这种情况下,电动马达补偿了降低的功率,但在直燃发动机上却是罕见的。
2019款英菲尼迪QX50是一款售价3800至4000英镑的重型SUV,但戴恩表示,与之前QX50在前轮驱动布局上的V6相比,VC-Turbo让它的燃油效率提高了35%,全轮驱动布局上的燃油效率提高了30%。综合燃油经济性分别为27兆帕和26兆帕.与输出的V6相比,VC-Turbo放弃了马力,但没有扭矩。你得到了268马力和280磅-英尺的扭矩为2019年的型号,而325马力和267磅-英尺的扭矩为2017年的型号。(没有2018年,因为英菲尼迪选择将2017年的车型年份延长到2018日历年。)
这款VC-Turbo现在在2019年QX50上市。强化燃油经济性和排放标准正从一个侧面挤压内燃机,而混合动力车和纯电动车正从另一个侧面挤压内燃机。汽车公司预计,只使用汽油发动机的汽车将会停留一段时间。他们仍然占据了绝大多数的销售额,因此期望看到汽车制造商能够像英菲尼迪对VC-Turbo那样全力以赴,这一切都是为了让更小的发动机表现得像最近几年的大型动力工厂