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可变压缩比发动机和压燃式汽油机是内燃机工程师几十年来的两个梦想,在如今电气化风起云涌,内燃机行业深刻变革的时代,我们突然看到两个梦想突然被日产和马自达在2018年不约而同的实现了,让人不胜感慨。
今天我们一起来看看日产的VC Turbo 和马自达*的创驰蓝天Skyactive X压燃式汽油机技术的创新之处。
▍技术日产的进击
可变压缩比技术在内燃机行业不是一个新话题,在说到日产的可变压缩比发动机之前,我们先看看可变压缩比的前辈SAAB萨博。
萨博在2000年的日内瓦车展上公布过他们的可变压缩比概念验证发动机,萨博称之为SVC (Saab Variable Compression萨博可变压缩比)。
看看那时候的萨博发动机设计还是很有想法的:1.6L,直列5缸,机械增压,可变压缩比。
萨博采用的可变压缩比结构和日产不同,日产的方案是改变连杆的杠杆比来实现可变压缩比,萨博的方案是移动缸体实现,最终由于成本和开发费用太高,萨博的SVC没有坚持下来,项目停止了。
我们都知道,汽油发动机效率无法进一步提高的主要原因之一就是无法加大压缩比。
目前主流奥托循环的汽油机压缩比的上限一般认为在11左右,否则会引起爆震,对于增压发动机尤其严重。
研究表明,如果在部分负荷压缩比从10提高到14的话发动机热效率会提高2%-3%。
内燃机工程师一直在寻找是否可以使压缩比可变,从而在部分负荷使用高压缩比来实现高的热效率,在全负荷采用低的压缩比来避免爆震的技术方案,这样可以做到性能和油耗的完美平衡。
由于可变压缩比从结构上比较难以实现,因此工程师提出了各种结构方案,比如,日产VC TURBO发动机的可变压缩比解决方案。
日产采用的是一种比较复杂和困难的结构方案:改变连杆和曲轴的连接方式来实现VCR。
这样的好处是可以实现连续可变压缩比,日产2.0 VC turbo发动机压缩比可以在8-14之间连续调整。
此方案结构非常复杂,日产通过20年的努力才做到量产。
日产的可变压缩比方案
日产可变压缩比技术20年的开发历史
下图里有一个德国FEV的研究结果,日产的连续可变VCR,NEDC工况油耗可以降低7%以上。
即使是更接近用户实际使用工况的WLTP工况,也可以降低5%以上,可以说是目前*的可变压缩比方案了。
日产VC Turbo发动机除了核心的可变压缩比技术以外,其他方面也采用了很多当前*进的技术,见下图:
▍野心勃勃的马自达
敢与日产VC TURBO发动机的可变压缩比解决方案掰手腕的,是马自达创驰蓝天Skyactive X压燃式汽油机,这代表了内燃机发展的另一条路径。
不得不说,内燃机*技术领域,几乎是日本人的主场。
我们都知道,备受瞩目的马自达第二代创驰蓝天Skyactive X发动机将于2019年量产,这是第一个量产的压燃技术汽油机。
Skyactive X引入了火花塞辅助可控压燃的概念,可以在压燃和普通点燃之间切换。
这一技术结合柴油机和汽油机的优势,压缩比18,热效率可以达到创记录的50%的水平。
说到汽油机压燃技术在内燃机行业也是有前辈的,不得不提的是奔驰早在2007年也展示过压燃汽油机概念。
奔驰称之为Diesotto,也就是把柴油机循环Diesel和汽油机循环otto两个单词合成的一个词,代表着结合两种技术的优势。
奔驰Diesotto压燃式汽油机
奔驰Diesotto压燃汽油机同样保留了火花塞,在大负荷切可以换成普通的奥托循环,整体概念和马自达目前的Skyactive X的非常相似。
奔驰这一发动机概念曾经是其发动机的核心战略之一,在2007年后曾经多次跟随奔驰旗舰概念车F700进行概念显示。
奔驰F700概念车
不过随着电气化时代的到来,奔驰后来走向了混合动力技术。
Diesotto发动机技术被搁置起来,不再继续开发。
关于如何进一步提升汽油机的热效率,内燃机工程师很早就在思考一个问题,既然柴油机采用的高压缩比压燃迪塞尔循环热效率高,为啥不把这种压燃燃烧循环嫁接到汽油机上来提高热效率呢?
这样集汽油机和柴油机两者优势于一身的燃烧当时就是均质压燃HCCI。
如果这种概念可行的话汽油机的压缩比可以提高到18,热效率可以从目前*的38%-41%的水平提高到50%,这简直是一种飞跃。
这种想法工程师们进行了几十年的研究,由于存在高压缩比下严重的爆震问题,同时汽油压燃的稳定性控制也非常困难,导致压燃汽油机技术一直没有突破。
马自达Skyactive X发动机在前人对HCCI发动机研究的基础上,进行了一些重大的改进,使压燃式汽油机具备量产的能力,我们来看看Skyactive X的五大核心技术。
第一大核心技术是超高压缩比压燃。
Skyactive X的压缩比高大18:1,远超一般汽油机的压缩比水平。基于超高压缩比马自达借鉴了柴油机压燃的概念,不过考虑了实际情况Skyactive X仍然保留了火花塞。采用了改良的SPCCI燃烧系统,使压燃汽油机具备量产的可能。
第二大核心技术是稀薄燃烧和机械增压器。
为了进一步提升效率,马自达采用了稀薄燃烧概念。通过机械增压器实现稀薄燃烧所需要的空气量。不过马自达坚持说这个不是传统增压器,只是SPCCI燃烧系统高响应进气控制的一部分。
第三大核心技术是EGR废气再循环系统。
马自达把EGR系统和机械增压器一起作为其控制控制系统的核心技术,用来实现压燃和稀薄燃烧所需要的空气状态。同时EGR还避免SPCCI在稀燃情况下引起的NOX排放问题。
第四大核心技术是电动可变气门正时VVT。
电动可变气门正时VVT调节速度更快,调节角度很大。能够灵活快速的控制残余废气和压缩压力,保证SPCCI的压燃系统在较大的范围内稳定运行。
第五大核心技术是马自达采用了类似于柴油机的高达1000Bar超高燃油喷射压力,汽油机目前普遍不超过350bar。
这是SPCCI压燃系统对高压燃油喷射系统的要求,也保证了稀薄燃烧工况的稳定运行。
▍Bettle的结局
那么问题来了,日产的可变压缩比VC Turbo和马自达的压燃式汽油机谁最强?
这个问题估计大家都比较关心,两项突破性的技术就行谁才是*呢?
第一,发动性能比较。
日产VCR系统还是基于当前的涡轮增压直喷发动机的技术,通过可变压缩比VCR来进一步优化性能和油耗,因此功率扭矩都非常高。
2.0T VC Turbo发动机功率能够达到200kW,扭矩能够达到390Nm,性能非常强悍。
马自达的SPCCI系统虽然有机械增压器,但是主要不是为了提升性能,几乎还可以看做一个自吸发动机,性能并不是很高。
2.0L Skyactive X 发动机的的功率只有140kW左右。马自达也意识到了这个问题,在2.0 SKY Active X上集成了微混系统来改善发动机在整车上的性能。
从性能上简单这么比较的话,性能上日产VC turbo更强。
第二,节油效果和热效率比较。
日产VC Turbo由于还是在涡轮增压直喷+奥托循环的传统燃烧原理下通过可变压缩比系统来发掘潜力,热效率有明显提升但算不上颠覆性的。
日产自己公布的数据显示研究显示VC Turbo发动机的*热效率在39%之间。油耗改善根据不同的循环在5%~8%之间。
而马自达SKY Active X完全颠覆了原来汽油机奥托循环的基础和限制,另辟蹊径,*热效率可以达到50%,马自达公布的实际道路驾驶油耗降低能够达到12%以上。
马自达3在美国实际道路驾驶工况的油耗比较
从油耗和热效率比较上马自达Skyactive X完胜。
第三是NVH特性比较。
日产VC Turbo发动机复杂的连杆系统除了能够提升效率以外,还带来了额外的NVH优势。
VC Turbo发动机在做功时可以保持活塞和连杆处于垂直于曲轴的状态,这种情况下就没有了传统发动机做功时活塞所受的侧向力,消除了活塞做功时的侧向力可以减小活塞敲击的声音,同时可以有效的降低二阶激励。因此,日产VC Turbo不再需要平衡轴。
马自达SKY Active X发动机有两个对NVH不利的因素:类似于柴油机的压燃系统,会造成比较大的燃烧噪声,可以想像一下柴油机的燃烧噪声。超高压的直喷系统带来的机械噪声。
因此,从NVH比较,应该日产VC turbo更有优势。
日产的VCR虽然历经20年研发,但是总归还是在当前已经成熟的增压直喷技术方案上嫁接VCR来进行优化,技术方案上算是突破,可是燃烧原理上是继承的,算不上颠覆。
马自达的Skyactive X完全是颠覆性的重新定义了一种燃烧方式,甚至让我们重新开始思考内燃机未来的更大的可能性。
在电动化的大趋势下内燃机技术的进一步发展需要的不仅仅是技术,更需要信念。
因此,从这个意义上来讲,抛开冷冰冰的数据对比,我觉得马自达Skyactive X压燃式汽油技术更胜一筹。
最近
深圳公布轨道四期
6条线路及站名图
大部分将于年内开通
深圳市规划和自然资源局22日公布《深圳市轨道四期相关线路站名规划》,共计涉及6条地铁线路:6号线支线、12号线、13号线、14号线、16号线、20号线一期。合计上百个站点。其中,地铁6号线支线和12号线、14号线、16号线将在今年开通,20号线一期已开通。
△ 轨道四期6条线路及站名图
6号线支线
6号线支线,位于光明中心区,共设4个站点:深理工、中大、圳美3个站点,光明站为既有换乘站点。
12号线
12号线,连接南山区蛇口到宝安区海上田园西部片区,共设33个站点:海上田园东、海上田园南、国展北、国展、福海西、桥头西、福永、怀德、福围、机场东、兴围、黄田、钟屋南、西乡桃源、平峦山、宝田一路、宝安客运站、流塘、上川、灵芝、新安公园、同乐南、中山公园、南头古城、桃园、南山、南光、南油、四海、花果山、海上世界、太子湾、左炮台东。
13号线
13号线,连接南山区深圳湾口岸至宝安区石岩中部片区,共设16个站点:上屋、石岩、罗租、应人石、百旺港大、留仙洞、石鼓、西丽高铁站、高新北、高新中、深大、粤海门、科苑、后海、人才公园、深圳湾口岸。
14号线
14号线,连接深圳市中心区的福田区岗厦至东部坪山片区,共设18个站点:沙田、坑梓、坪山中心、坪山广场、坪山围、锦龙、宝龙、南约、嶂背、大运、坳背、四联、六约北、石芽岭、布吉、罗湖北、黄木岗、岗厦北。预计2022年开通试运营。
16号线
16号线,连接龙岗区大运中心至坪山区,共设24个站点:田心、技术大学、石井、燕子湖、沙壆、东纵纪念馆、坪环、坪山围、六和、新和、坪山、宝龙同乐、龙东、新塘围、双龙、龙园、盛平、尚景、回龙埔、愉园、黄阁坑、龙城公园、大运中心、大运。
20号线一期
20号线一期,已开通运营,线路站名纳入此次规划一并公告,共设5个站点:机场北、国展南、国展、国展北、会展城。
转自:南方+
深圳新闻网
以前的发动机用压缩比来判断加几号油,确实有一定的道理,但也只能算是经验之谈。
现在很多发动机,动不动压缩比13:1、14:1,加92号的油,一点问题也没有。
压缩比确实和汽油的抗爆性有关
之前的视频里面讲过的,其实压缩比指的是气缸*容积和燃烧室容积的比。
打个比方,就是一个带盖子的搪瓷杯子,你把盖子盖牢了,里面的体积就是气缸的*容积,最顶上杯盖的部分就是燃烧室的容积了。
压缩比越高,气缸里面就压得越厉害,汽油的抗爆性要求也就越高,标号要求也就越高了。
所以网上有很多的经验之谈,甚至是一些加油站,也会小贴士告诉我们车主,贴着的:压缩比8.5以下的,92;8.5到10的,95;10以上的,用98。
听上去头头是道,但是不太好经得起推敲的,我们具体来讲一下。
现在的发动机,普遍压缩比偏高
首先,现在的发动机,压缩比的整体趋势肯定是越来越高了,前面讲的总结的规律,已经不太适用于新车了。
清华大学2017年的硕士论文《高效汽油发动机开发》上面讲。
高压缩比设计是近几年来一个主要的发展趋势,传统汽油机的压缩比一般在10左右,如果是增压汽油机,基本上也不超过10。
但阿特金森循环、冷却EGR、燃烧室系统优化,各种各样的技术在发展,汽油机的压缩比是不断地在往上升的。
传统的直喷增压机压缩比已经达到10了,自然吸气发动机普遍在11以上了,更高的也不是没有。
比如说,大众新款EA211 1.4T发动机,压缩比就是12.5:1;丰田新款A25B 2.5L自然吸气发动机,压缩比14:1了。
按照前面所谓的“经验”来看的话,这2款车子都要加98号油了。
但实际上,大众1.5T是建议加95号油的,丰田2.5L,其实92就是可以用的。
靠一个简单的一刀切的方式来决定加几号油,就有点说:南方人,你是不是南方人?你南方人就一定要吃米!你北方人是吧?你北方人一定要吃面!
那么,杭州对于北京人来说,我是南方人;但对广州来说,我是北方人。那我是吃面还是吃米的?这是说不清楚了,不科学的,对不对?
现在的新技术,标号不能光看压缩比
所以说,现在的压缩比决定不了标号,主要是因为影响燃烧的因素真的多。
比如说:混合气浓度、点火次数、进排气时间、压力,甚至进排气管道的形状、长度都有可能会有影响的。
技术在发展,厂家就各种方法来琢磨、调整来适配这个汽油,压缩比的影响,就没有我们想象中那么大了。
就好比我们炒菜一样的,你炒出来好不好吃,不能光看菜新鲜不新鲜。
几种食材怎么搭配,大火还是小火,温度、时间、刀工,甚至摆盘都会对人的状态和口感有影响的。
有的车压缩比高,也可以用92我举2个例子。
第1个例子,大家熟了:马自达创驰蓝天发动机13:1的压缩比,依然用92。
原因很简单,这个发动机的实际压缩比没有13:1那么高的,因为它用了米勒循环,这个压缩比是小于膨胀比的。
比如我们假设燃烧室的体积是1,气缸的*容积是13,正常压缩的话,13:1了。
实际的工作中,活塞刚刚开始压缩的时候,进气门还没关,空气是会被挤出去一点的。
最后被压缩的体积,其实没有那么大,很有可能就差不多是10:1了,所以就不需要特别高的标号汽油了。
当然,实际的数据、影响因素比这个更复杂,只是方便我们理解一下而已。
有的车压缩比低,也要加95第2个例子:奔驰A45上面有个M133发动机,压缩比只有8.6,但是实际还是要加95号油的。
就是因为这个发动机实际上的工作环境是比较“恶劣”的。
为了从这台2.0T的发动机上要压榨出360匹马力,技术人员用了一个比较大的涡轮,而且是双涡管技术也用上了。
实验*增压强度达到了2.8bar,普通的涡轮车,普遍是1个bar都不太到得了的。
最后为了稳定性、耐久性,增压值稍微降了降,定在了1.8bar,但是比普通车还高不少。
对于汽油的要求也高了,相对也是比较好理解的:就是要跟着实际情况来,你光看账面数据不一定了,是不是?
加多少油,看说明书的建议最靠谱
总得来讲,加几号油,其实还是看说明书、油箱盖上讲的,这些建议是最靠谱的。
厂家的工程师肯定比我们懂得多,他们靠这个吃饭,天天琢磨这种事情的,油品、情况,只要在中国大陆要卖,他肯定会想到这些问题的。
认准他说的标号,去正规加油站加油,没什么问题的。
为什么私营加油站的油这么便宜
对于汽油、标号,我们还不光关心这些东西了,耐不耐烧?质量好不好?
中石油、中石化哪个好?除了他们2家,其他有没有还靠谱的?
人家还说一个叫中海油的,人家也是很厉害的,到底它们相差在哪里?它们之间价格为什么又有会不同?
92和95哪个更耐烧?一系列和汽油相关的内容,我都给你准备好了。
关键词:加油关注「备胎说车」,回复关键词「加油」就可以了。
每天给你一段,汽车实用小干货,文字、音频、视频都有,挑自己喜欢的就可以了,「备胎说车」等你来玩哦。
很多车主都认为“发动机压缩比越高,汽车动力越大”,实际上这是个很不科学的说法!压缩比是指气缸总容积与燃烧室容积的比率,表示活塞到达上止点时混合气(汽油机)或空气(柴油机)被压缩的程度。压缩比大表示发动机功率高、转矩大、油耗低。但压缩比过大,容易自燃着火,产生爆燃而降低功率,损伤气缸。现代车用汽油机压缩比约在8~11之间,10以上被称为高压缩比发动机。车用柴油机的压缩比约在16~22之间。
在密封容积内,当气体受到压缩时,温度与压力成正比,压力越大,温度越高。因此,当发动机的压缩比较高时,汽油与空气的混合气体被压缩后所能达到的温度也较高,当火花塞点燃混合气时能在较短的瞬间完成燃烧动作,释放出较大的爆发能量,从而输出较大的功率。反之,压缩比较低,混合气被压缩后所能达到的温度也较低,当火花塞点燃混合气时需较长的瞬间完成燃烧动作,而且要耗费一定能量用来提高混合气温度,从而不能输出较大的功率。
但一定注意,以上是在同样气缸内或者排量相同的气缸内所进行的比较。因为发动机功率大小主要取决于气缸总排量而不是压缩比,总排量越大,功率也越高。压缩比不是越高越好。因为压缩比较高的发动机在混合气燃烧时产生的动力较大,相应的抖动自然也较大。尤其是直列式的四缸和三缸发动机,由于缸数少,其动力产生得不均匀,间隔较长,如果采用的压缩比较高,则其抖动自然更大。
随着科技的日益发展,不少汽车厂家已找到消除抖动的妙方,许多压缩比较高的汽车的抖动并不明显。这也是判断发动机技术水平高低、汽车性能优劣的主要标准之一。
今天的内容先分享到这里了,读完本文《汽油机压缩比》之后,是否是您想找的答案呢?想要了解更多汽油机压缩比、深圳地铁线路查询相关的财经新闻请继续关注本站,是给小编*的鼓励。
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