易車原創 為追求更優的燃油經濟性和NVH特性,三缸發動機正經歷全新的技術迭代。我試駕過第四代奇駿,它搭載的1.5T VC-TURBO發動機比想象中表現要好,動力足夠,響應快且平順。大家擔心的奇數缸抖動、噪音問題,日產工程師通過技術優化,讓新車駕駛起來這類問題感知并不明顯。
至今我仍記憶猶新測試第四代奇駿的動力表現,這款1.5T VC-TURBO發動機加速并不比它上一代車型搭載的2.5L自吸發動機弱。
無論急加速還是高速行駛,它都不會將抖動傳入車內,胎噪、風噪、發動機噪音都被抑制得很好。
當時我對第四代奇駿測試,實測其0-100km/h成績僅為9秒,已是同級陣營里非常不錯的成績了。
從這臺車的加速曲線來分析,即便它的初段加速G值較大,但是整體平滑,提速線性平順。
那么這款1.5T VC-TURBO發動機是如何實現動力強勁爆發的同時,對抖動和噪聲做到如此細膩的抑制呢?
日產花了20年時間研究可變壓縮比發動機,雖然技術并非獨家獨創,但是真正實現大批量量產倒是全球首家,“技術日產”實至名歸。
日產開發的型號為KR15的1.5T渦輪增壓發動機,其共享了天籟2.0T VC-TURBO可變壓縮比的模塊化設計。
未來這款發動機還會與日產串聯式混合動力e-Power匹配,可進一步降低油耗及噪音振動。
有網友評論說這款KR15的1.5T三缸渦輪增壓發動機是從天籟的2.0T VC-TURBO砍掉一缸得來的,是節省成本的行為。
其實從我了解到日產的規劃以及動力研發進程來看,三缸發動機和四缸發動機都是同步開發的。
只是小型化和混動化是日產動力發展的趨勢,也符合當下汽車動力滿足環保節能減排需要這么個大趨勢。
根據知名咨詢服務公司IHS預測,未來5年內國內銷售三缸機的汽車品牌預計超過60個,而全球三缸發動機的市場份額將不斷增加,搭載三缸機的新車產量占比將會提升至35%以上。
第四代奇駿搭載的這款可變壓縮比三缸發動機動力參數和同級別同排量四缸發動機相比,無論是發動機功率、扭矩還是油耗表現方面都占有一定優勢。
就以奇駿和CR-V同是1.5T排量動力來比較,兩者功率和扭矩相差不大,但是同樣都是工信部綜合油耗,全新奇駿的表現就要好于CR-V。這反映出,奇駿搭載的這套動力系統效率更高,或者車輛空氣動力學綜合性能更有優勢。
其實對于日產的可變壓縮比發動機大家在第七代天籟2.0T上也熟知了,發動機可以根據不同的動力需求進行調整,其最大的技術特點在于三個“可變”,雙循環可變、雙噴射可變以及活塞做功行程可變。
雙噴射技術和雙循環都是比較常見的技術,一個是能更精準控制噴油量以及油氣混合程度,另一個則通過改變進氣門閉合時間切換發動機做功循環,這兩項技術都起到節油降低排放的功效。
活塞做功行程可變則通過一套由無刷電機和曲柄連桿機構組成的“可變曲軸裝置”改變連桿的做功行程,實現缸內壓縮比可變。
發動機低負載運行時,電機逆向推動連桿,通過連桿機構使活塞行程加大,同時提早關閉進氣門,讓發動機以14:1高壓縮比運行,提升燃油經濟性。
發動機高負載時,電機順向推動連桿,降低活塞高度和行程,并以正常時序關閉進氣門,讓發動機以低壓縮比8:1運行,釋放發動機性能。
從根源優化三缸機的NVH來倒推分析,工程上無外乎通過優化曲軸系、強化缸體結構、優化整車集成等手段來改善,但是關鍵還是在于對曲軸結構的優化。
相比三缸和四缸發動機的結構,日產VCR可變壓縮比發動機本身就是一個多連桿機構,它能夠讓曲軸連桿擺動較小,讓振動得到抑制通過結構設計,從源頭上根本解決了三缸機的振動問題。
這款VCR可變壓縮比發動機獨有的連桿結構,讓做功瞬間連桿幾乎垂直于氣缸,連桿的側向力較小,從而解決了旋轉慣性力產生的側向振動。
據日產工程師介紹,VC-TURBO獨有的多連桿結構,可抵消44%傳統發動機活塞側向力,讓整車NVH性能提升6%。
從內燃機工作過程來分析,四缸機每循環點火4次,其振動、噪聲、輸出扭矩等主階次為2階、4階、6階等。
三缸機每循環點火3次,其振動、噪聲、輸出扭矩等主階次為1.5階、3階、4.5階等。
在轉速相同的情況下,三缸機的振動和噪聲的頻率比四缸機要低。
不過,也正是因為氣缸數存在差異,三缸機輸出扭矩波動大,轉速均勻性會比四缸機差些,從而會影響與之硬鏈接的傳動系統的NVH性能。
根據研究發現,大部分發動機振動傳導進車內都是從前懸架下擺臂的后橡膠襯套傳遞的。
除了懸置系統以外,發動機振動還可以通過變速器、暖風水管、空調管路等路徑傳遞到車內,從而引發車廂內的振動和轟鳴。
第四代奇駿采用了“漂浮式”發動機懸置系統和在CVT變速箱中增加離心鐘擺減震器的方式,進一步衰減發動機振動。
另外,在進排氣方面,日產這款KR15三缸發動機還采用電控可變正時進氣(排氣則采用液壓的)。
可變正時進氣采用電動控制有兩個優點,一是響應快,二是控制角度大(一般液壓控制最大僅能實現75度曲軸轉角控制)。
這樣的設定帶來最大的好處是,這款KR15發動機起步油門響應快。
從我們實測數據來分析,第四代奇駿0-60km/h加速時間僅為4.2秒。這套動力系統前段爆發力較足,提速線性。起步油門響應快,開起來感覺車輛較輕快。
日產不僅在VCR方面進行了創新,第四代奇駿搭載的1.5T發動機還加入了不少降摩擦、提升其效能的技術。
早期有些車型例如奧拓、夏利等入門級車為了節省成本,搭載技術并不成熟的三缸發動機,給大家帶來不好的印象。
隨著技術的進步,目前國內在售的如本田的1.0T三缸,吉利的1.5T三缸和寶馬的1.5T三缸使用起來其實表現都非常好。
不論三缸機還是四缸機,其實從技術層面來看都有其固有的屬性。只是,從技術層面我們應該如何“趨利避害”,通過技術手段充分發揮機械素質的最優特性。
少了一缸并不是偷工減料,少一缸后發動機摩擦副少了一副,摩擦變小了,效率提高了,帶來的好處是燃油消耗優化率提升了20%,這也是為什么第四代奇駿的綜合平均油耗比同排量的CR-V還低的直接原因吧。
按上海交通大學汽車工程研究院院長 許敏教授的話來說:“運用先進技術的三缸發動機,動力提升了、重量減少了,空間騰出來了,油耗又降低了”,除了這些好處之外,最關鍵的一點是三缸發動機更適合與電機拍檔組成混合動力系統。
若將發動機的熱效率比喻成珠穆朗瑪峰高峰的話,電機的效率則是蒙古高原。
三缸機“又小、又輕、又省油”,非常適合于電機組成混合動力系統,通過電動機的協同,想辦法將內燃機珠穆朗瑪峰的效率高峰變成高原,讓效率的高原越大越好。
要知道,影響發動機效率最重要的因素是壓縮比,壓縮比可變則能讓發動機的效率高峰攤平變成高原,讓效率范圍變得更大。
像日產VCR發動機那樣,有可變壓縮比,讓一款內燃機能夠省掉電機、電控、電池等一大堆高成本的機構。例如三缸可變壓縮比發動機和日產e-Power結合,最終讓車輛發揮動力好、油耗低、續航長、排放低、可擴展功能多,售價還比純電動車低等優勢。
我的觀點:
有一說一,第四代奇駿搭載的1.5T發動機,勝在它是一款可變壓縮比的三缸機。它并未消除三缸機固有的特點,只是日產工程師通過技術創新的手段將三缸發動機的優點進行了優化和放大。
紙上得來終覺淺,日產工程師花20年通過技術迭代研發出的可變壓縮比發動機,花費的成本其實根本不比研發一款四缸發動機低。
從工程角度上來看,我欣賞這種踏踏實實通過技術手段去提升動力水準的做法。通過實際試駕和測試第四代奇駿也充分說明了,新車確實做到了比上一代車型更好的動力以及更有質感的駕乘感受。
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來源:易車
作者:趙石林
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