气缸

全新奇骏加速9秒如何达成解析日产15T

发布时间:2023/6/23 19:20:44   

易车原创为追求更优的燃油经济性和NVH特性,三缸发动机正经历全新的技术迭代。我试驾过第四代奇骏,它搭载的1.TVC-TURBO发动机比想象中表现要好,动力足够,响应快且平顺。大家担心的奇数缸抖动、噪音问题,日产工程师通过技术优化,让新车驾驶起来这类问题感知并不明显。

至今我仍记忆犹新测试第四代奇骏的动力表现,这款1.TVC-TURBO发动机加速并不比它上一代车型搭载的2.L自吸发动机弱。

无论急加速还是高速行驶,它都不会将抖动传入车内,胎噪、风噪、发动机噪音都被抑制得很好。

当时我对第四代奇骏测试,实测其0-km/h成绩仅为9秒,已是同级阵营里非常不错的成绩了。

从这台车的加速曲线来分析,即便它的初段加速G值较大,但是整体平滑,提速线性平顺。

那么这款1.TVC-TURBO发动机是如何实现动力强劲爆发的同时,对抖动和噪声做到如此细腻的抑制呢?

日产花了20年时间研究可变压缩比发动机,虽然技术并非独家独创,但是真正实现大批量量产倒是全球首家,“技术日产”实至名归。

日产开发的型号为KR1的1.T涡轮增压发动机,其共享了天籁2.0TVC-TURBO可变压缩比的模块化设计。

未来这款发动机还会与日产串联式混合动力e-Power匹配,可进一步降低油耗及噪音振动。

有网友评论说这款KR1的1.T三缸涡轮增压发动机是从天籁的2.0TVC-TURBO砍掉一缸得来的,是节省成本的行为。

其实从我了解到日产的规划以及动力研发进程来看,三缸发动机和四缸发动机都是同步开发的。

只是小型化和混动化是日产动力发展的趋势,也符合当下汽车动力满足环保节能减排需要这么个大趋势。

根据知名咨询服务公司IHS预测,未来年内国内销售三缸机的汽车品牌预计超过60个,而全球三缸发动机的市场份额将不断增加,搭载三缸机的新车产量占比将会提升至3%以上。

第四代奇骏搭载的这款可变压缩比三缸发动机动力参数和同级别同排量四缸发动机相比,无论是发动机功率、扭矩还是油耗表现方面都占有一定优势。

就以奇骏和CR-V同是1.T排量动力来比较,两者功率和扭矩相差不大,但是同样都是工信部综合油耗,全新奇骏的表现就要好于CR-V。这反映出,奇骏搭载的这套动力系统效率更高,或者车辆空气动力学综合性能更有优势。

其实对于日产的可变压缩比发动机大家在第七代天籁2.0T上也熟知了,发动机可以根据不同的动力需求进行调整,其最大的技术特点在于三个“可变”,双循环可变、双喷射可变以及活塞做功行程可变。

双喷射技术和双循环都是比较常见的技术,一个是能更精准控制喷油量以及油气混合程度,另一个则通过改变进气门闭合时间切换发动机做功循环,这两项技术都起到节油降低排放的功效。

活塞做功行程可变则通过一套由无刷电机和曲柄连杆机构组成的“可变曲轴装置”改变连杆的做功行程,实现缸内压缩比可变。

发动机低负载运行时,电机逆向推动连杆,通过连杆机构使活塞行程加大,同时提早关闭进气门,让发动机以14:1高压缩比运行,提升燃油经济性。

发动机高负载时,电机顺向推动连杆,降低活塞高度和行程,并以正常时序关闭进气门,让发动机以低压缩比8:1运行,释放发动机性能。

从根源优化三缸机的NVH来倒推分析,工程上无外乎通过优化曲轴系、强化缸体结构、优化整车集成等手段来改善,但是关键还是在于对曲轴结构的优化。

相比三缸和四缸发动机的结构,日产VCR可变压缩比发动机本身就是一个多连杆机构,它能够让曲轴连杆摆动较小,让振动得到抑制通过结构设计,从源头上根本解决了三缸机的振动问题。

这款VCR可变压缩比发动机独有的连杆结构,让做功瞬间连杆几乎垂直于气缸,连杆的侧向力较小,从而解决了旋转惯性力产生的侧向振动。

据日产工程师介绍,VC-TURBO独有的多连杆结构,可抵消44%传统发动机活塞侧向力,让整车NVH性能提升6%。

从内燃机工作过程来分析,四缸机每循环点火4次,其振动、噪声、输出扭矩等主阶次为2阶、4阶、6阶等。

三缸机每循环点火3次,其振动、噪声、输出扭矩等主阶次为1.阶、3阶、4.阶等。

在转速相同的情况下,三缸机的振动和噪声的频率比四缸机要低。

不过,也正是因为气缸数存在差异,三缸机输出扭矩波动大,转速均匀性会比四缸机差些,从而会影响与之硬链接的传动系统的NVH性能。

根据研究发现,大部分发动机振动传导进车内都是从前悬架下摆臂的后橡胶衬套传递的。

除了悬置系统以外,发动机振动还可以通过变速器、暖风水管、空调管路等路径传递到车内,从而引发车厢内的振动和轰鸣。

第四代奇骏采用了“漂浮式”发动机悬置系统和在CVT变速箱中增加离心钟摆减震器的方式,进一步衰减发动机振动。

另外,在进排气方面,日产这款KR1三缸发动机还采用电控可变正时进气(排气则采用液压的)。

可变正时进气采用电动控制有两个优点,一是响应快,二是控制角度大(一般液压控制最大仅能实现7度曲轴转角控制)。

这样的设定带来最大的好处是,这款KR1发动机起步油门响应快。

从我们实测数据来分析,第四代奇骏0-60km/h加速时间仅为4.2秒。这套动力系统前段爆发力较足,提速线性。起步油门响应快,开起来感觉车辆较轻快。

日产不仅在VCR方面进行了创新,第四代奇骏搭载的1.T发动机还加入了不少降摩擦、提升其效能的技术。

早期有些车型例如奥拓、夏利等入门级车为了节省成本,搭载技术并不成熟的三缸发动机,给大家带来不好的印象。

随着技术的进步,目前国内在售的如本田的1.0T三缸,吉利的1.T三缸和宝马的1.T三缸使用起来其实表现都非常好。

不论三缸机还是四缸机,其实从技术层面来看都有其固有的属性。只是,从技术层面我们应该如何“趋利避害”,通过技术手段充分发挥机械素质的最优特性。

少了一缸并不是偷工减料,少一缸后发动机摩擦副少了一副,摩擦变小了,效率提高了,带来的好处是燃油消耗优化率提升了20%,这也是为什么第四代奇骏的综合平均油耗比同排量的CR-V还低的直接原因吧。

按上海交通大学汽车工程研究院院长许敏教授的话来说:“运用先进技术的三缸发动机,动力提升了、重量减少了,空间腾出来了,油耗又降低了”,除了这些好处之外,最关键的一点是三缸发动机更适合与电机拍档组成混合动力系统。

上海交通大学汽车工程研究院院长许敏教授

若将发动机的热效率比喻成珠穆朗玛峰高峰的话,电机的效率则是蒙古高原。

三缸机“又小、又轻、又省油”,非常适合于电机组成混合动力系统,通过电动机的协同,想办法将内燃机珠穆朗玛峰的效率高峰变成高原,让效率的高原越大越好。

天籁2.0TVC-TURBO可变压缩比发动机MAP图

要知道,影响发动机效率最重要的因素是压缩比,压缩比可变则能让发动机的效率高峰摊平变成高原,让效率范围变得更大。

像日产VCR发动机那样,有可变压缩比,让一款内燃机能够省掉电机、电控、电池等一大堆高成本的机构。例如三缸可变压缩比发动机和日产e-Power结合,最终让车辆发挥动力好、油耗低、续航长、排放低、可扩展功能多,售价还比纯电动车低等优势。

我的观点:

有一说一,第四代奇骏搭载的1.T发动机,胜在它是一款可变压缩比的三缸机。它并未消除三缸机固有的特点,只是日产工程师通过技术创新的手段将三缸发动机的优点进行了优化和放大。

纸上得来终觉浅,日产工程师花20年通过技术迭代研发出的可变压缩比发动机,花费的成本其实根本不比研发一款四缸发动机低。

从工程角度上来看,我欣赏这种踏踏实实通过技术手段去提升动力水准的做法。通过实际试驾和测试第四代奇骏也充分说明了,新车确实做到了比上一代车型更好的动力以及更有质感的驾乘感受。

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