長(zhǎng)城2.0T可變壓縮比引擎曝光 比日產(chǎn)VC-TURBO更先進(jìn)

在1000萬(wàn)臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)下線現(xiàn)場(chǎng),長(zhǎng)城發(fā)布了多款即將亮相的全新發(fā)動(dòng)機(jī),其中包括一款正在預(yù)研的排量為2.0L的發(fā)動(dòng)機(jī),最大功率高達(dá)260kW,峰值扭矩450N·m,媲美奔馳AMG 2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)(285kW,480N·m)。在介紹中能看到,這款2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)采用了VCR(Variable Compression Ratio可變壓縮比)技術(shù)。目前市場(chǎng)中僅有日產(chǎn)大規(guī)模量產(chǎn)了可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī),應(yīng)用在QX50和天籟上,命名為VC-TURBO。根據(jù)此前長(zhǎng)城注冊(cè)的相關(guān)專利來(lái)看,長(zhǎng)城自研的VCR技術(shù)要比日產(chǎn)VC-TURBO更加先進(jìn)。

長(zhǎng)城2.0T可變壓縮比引擎曝光 比日產(chǎn)VC-TURBO更先進(jìn)-圖1

長(zhǎng)城2.0T可變壓縮比引擎曝光 比日產(chǎn)VC-TURBO更先進(jìn)-圖2

在內(nèi)燃機(jī)經(jīng)歷的100多年發(fā)展歷史中,車企為了降低能耗/排放、提升性能以及抑制震動(dòng)等做出了許多努力,也衍生出了米勒循環(huán)、EGR、缸內(nèi)直噴、稀薄燃燒等技術(shù)。對(duì)于一款發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),既省油、動(dòng)力又強(qiáng)一定是最為理想的狀態(tài),受限于機(jī)械結(jié)構(gòu),市面上大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)都只能偏向其中一點(diǎn),做出妥協(xié)。不過(guò)在2018年,日產(chǎn)發(fā)布了可變壓縮比VC-TURBO發(fā)動(dòng)機(jī),通過(guò)調(diào)節(jié)在曲軸和連桿之間的中間拉桿,能夠在行駛中改變發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比在8:1-14:1之間。

長(zhǎng)城2.0T可變壓縮比引擎曝光 比日產(chǎn)VC-TURBO更先進(jìn)-圖3

(上圖為日產(chǎn)VC-TURBO示意圖,長(zhǎng)城發(fā)動(dòng)機(jī)與其原理相同)

壓縮比代表了活塞處于下止點(diǎn)的燃燒室容積與活塞處于上止點(diǎn)的燃燒室容積之比,可以將其理解成混合氣在氣缸內(nèi)的壓縮程度。壓縮比越高代表混合氣越容易被點(diǎn)燃,同時(shí)燃油的汽化效果更充分,提升了整體熱效率。不過(guò)壓縮比越高也會(huì)帶來(lái)爆震的隱患,對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)有較大危害。而可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)則能根據(jù)不同的使用工況,實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)壓縮比,兼顧了燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性能,提升了發(fā)動(dòng)機(jī)潛力。

長(zhǎng)城2.0T可變壓縮比引擎曝光 比日產(chǎn)VC-TURBO更先進(jìn)-圖4

長(zhǎng)城自2020年發(fā)布了檸檬平臺(tái)后,針對(duì)全動(dòng)力領(lǐng)域布局,推出更多高性能低能耗的產(chǎn)品。早在2018-2019年期間,長(zhǎng)城汽車就注冊(cè)了多項(xiàng)關(guān)于可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)的專利。從現(xiàn)有專利來(lái)看,長(zhǎng)城的可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)與日產(chǎn)VC-TURBO發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)比較類似,也是通過(guò)在拉桿和曲軸之間加入了控制器,以此調(diào)節(jié)壓縮比大小,機(jī)械原理比較一致,整體效果可以參考日產(chǎn)VC-TURBO。不過(guò)由于專利原因,長(zhǎng)城注冊(cè)時(shí)采用了電機(jī)或者皮帶輪帶動(dòng)偏心軸的方案,最終仍沒(méi)有確定。

長(zhǎng)城2.0T可變壓縮比引擎曝光 比日產(chǎn)VC-TURBO更先進(jìn)-圖1

但長(zhǎng)城的可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)最大的亮點(diǎn)不在于壓縮比可以無(wú)極調(diào)節(jié),而是在日產(chǎn)VC-TURBO的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)控制軸,它的齒輪和曲軸直接相連,會(huì)隨著曲軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。在為該控制軸配備相位調(diào)節(jié)裝置后,能夠讓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入4種不同的工作模式,包括均質(zhì)壓燃、米勒循環(huán)等,是首款能夠同時(shí)調(diào)節(jié)壓縮比和工作模式的發(fā)動(dòng)機(jī),這也是日產(chǎn)VC-TURBO所不具備的能力。

具體來(lái)說(shuō),控制軸每工作循環(huán)中轉(zhuǎn)一圈,活塞的位置進(jìn)行高-中-低-中-高的循環(huán)變化,活塞的高、低位置,對(duì)應(yīng)不同上、下止點(diǎn),且活塞上、下止點(diǎn)的變化,會(huì)使壓縮和膨脹行程、也即活塞的沖程發(fā)生變化。通過(guò)改變控制軸和曲軸之間的相位,就能調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作模式。

長(zhǎng)城2.0T可變壓縮比引擎曝光 比日產(chǎn)VC-TURBO更先進(jìn)-圖6

1、控制軸和曲軸的相位在90°-150°時(shí):進(jìn)氣下止點(diǎn)與膨脹下止點(diǎn)相同,排氣上止點(diǎn)低于壓縮上止點(diǎn),進(jìn)氣行程、排氣行程小于膨脹行程、壓縮行程,壓縮比等于膨脹比,理論上將可以做到、HCCI均質(zhì)壓燃,極大提升燃燒效率。

長(zhǎng)城2.0T可變壓縮比引擎曝光 比日產(chǎn)VC-TURBO更先進(jìn)-圖7

2、控制軸和曲軸的相位在180°-250°時(shí):進(jìn)氣下止點(diǎn)高于膨脹下止點(diǎn),排氣上止點(diǎn)與壓縮上止點(diǎn)相同,進(jìn)氣行程、壓縮行程小于膨脹行程、排氣行程,壓縮比小于膨脹比,也就是現(xiàn)在常見(jiàn)的米勒循環(huán)。

長(zhǎng)城2.0T可變壓縮比引擎曝光 比日產(chǎn)VC-TURBO更先進(jìn)-圖8

3、控制軸和曲軸的相位在270°-330°時(shí):進(jìn)氣下止點(diǎn)與膨脹下止點(diǎn)相同,排氣上止點(diǎn)高于壓縮上止點(diǎn),進(jìn)氣行程、排氣行程大于膨脹行程、壓縮行程,壓縮比等于膨脹比,在需要?jiǎng)恿敵龅沫h(huán)境下,預(yù)計(jì)會(huì)采用該模式。

長(zhǎng)城2.0T可變壓縮比引擎曝光 比日產(chǎn)VC-TURBO更先進(jìn)-圖9

4、控制軸和曲軸的相位在0°-60°時(shí):進(jìn)氣下止點(diǎn)低于膨脹下止點(diǎn),排氣上止點(diǎn)與壓縮上止點(diǎn)相同,進(jìn)氣行程、壓縮行程大于膨脹行程、排氣行程,壓縮比大于膨脹比,用于啟動(dòng)階段,改善啟動(dòng)時(shí)的排放性能,且還能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)溫度較高后,降低壓縮比,以可防止氣體高溫造成零件損壞。

綜合來(lái)看,長(zhǎng)城可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)可以說(shuō)是“站在巨人的肩膀上”,延續(xù)了日產(chǎn)VC-TURBO的特性,并在此基礎(chǔ)上增加了全新控制軸,可以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況,比VC-TURBO更加先進(jìn),適應(yīng)更多種運(yùn)行工況。不過(guò)長(zhǎng)城可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)需要兩套控制系統(tǒng),在耐用性、模式/壓縮比調(diào)節(jié)速度以及控制精準(zhǔn)性上仍不確定,只有在量產(chǎn)搭載到實(shí)車上后才能做出評(píng)價(jià)(2024年推出)。僅從技術(shù)和參數(shù)性能上來(lái)看,這款發(fā)動(dòng)機(jī)是近年來(lái)技術(shù)含量很高的一款機(jī)型。

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