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发动机是车子的心脏,每个做功的地方就像是个心房心室,告诉你,在这心房心室里面有几个“可变”技术,它会根据车子不同的行驶状态,对发动机做出相应改变,以此来变得更加强大。

原标题:善变才强大,这样的发动机可变技术谁不爱?|聚技

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可变压缩比

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所谓的压缩比就是活塞处于下止点时气缸的容积与活塞处于上止点时气缸的容积之比。目前在市面上的可变压缩比,算是有2种方式,一种是类似于阿特金森-奥托双循环这样双循环技术,这种技术相对来说比较简单,就是通过压缩冲程时的进气门延迟时间,来改变缸内气体被压缩的程度,它的发动机膨胀比是不变的。

引言 |终于给善变找到了一个好理由。

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往往越是高档的汽车,跑起来越安定,为此诸如车身稳定系统、多连杆悬架等被发明出来。

另外一种就是能够改变发动机物理结构的,通过改变活塞的运动行程来改变压缩比,萨博当年也玩过这一种,只不过这技术玩起来相当困难,直到倒闭的那一天,也没想到能让萨博SVC发动机量产的办法。目前真正将这种技术量产的,只有英菲尼迪的那台VC-T
2.0T发动机,这款VC-T发动机的压缩比可在8:1-14:1的区间自由调节,它的主要核心发动机内部带有一套特殊结构的多连杆曲柄连杆机构。

但汽车好比人,外表的安定是需要内在的不断变化才能实现的,比如心脏会根据不同的运动状态做出不同频率的跳动,以此协调人体机能。发动机作为心脏器官,越是能根据行驶状态相应做出改变,越是强大。

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或许很多人会问,可变压缩比到底有什么好处呢?这么来说吧,压缩比决定了汽油机压缩混合器的压力,而汽油燃烧的特性也决定了缸内混合气的压低不能太高。特别是在增压发动机上,所以要想省油,就得高压缩比,要想性能强劲,压缩比就不能太高,不然就会出现非常低的燃烧效率、爆燃等等问题。要是有了这种可变比压缩比就不一样了,在发动机处于低负荷的时候,它能采用一个高的压缩比,保证了燃油经济性;而当发动机处于高负荷的时候,它能给你提供一个低压缩比,保证更高的动力输出。

汽车自19世纪末诞生以来,已经走过了风风雨雨的一百多年,发动机为此经历了重重磨练。今天我们就来盘点一下,发动机上那些可变技术。

可变气缸

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日常行驶,大功率输出往往很是浪费,而且还特别费油,但潜藏的动力巨龙谁都想要一条,因此可变气缸应运而生。可变气缸又被称为闭缸技术,它可以在不需要大功率输出时,让一部分汽缸停止工作。

可变气缸就是我们日常所说的闭缸技术,从它的名字,我们就可以猜到了,就是让一部分气缸停止工作。其实这技术并不算是很高深的科技,在很早之前通用就已经是发明了,它的那款L62
V8发动机,可以从8缸发动机变身6缸或4缸。而这技术具体的原理就是将需要关闭的气缸进气门和排气门顶住,使其停止进气和排气,同时停止喷油和点火就可以了,至于怎样去实现这些技术?这里就不多说了,每一家车企都有不同的方式,细说的可能要几天几夜。而我们要了解的是,这闭缸技术究竟是好在哪里?

可为美利坚大平原而生的生物,HEMI系列发动机被公认为汽车界的油老虎,接受者着万众的胆怯目光。但风光一时不可一世,数些年后,油老虎转眼就到了喊打的地步。眼见情势不妙,克莱斯勒MDS(Multi-Displacement
System
)随即伸出了援手,一网狂澜。

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其实这技术对于大排量的发动机来说还是挺好的,毕竟在城市道路堵车等情况下,大排量车子的动力就会无用武之地,而且油耗也白白损失了。看到这里,或许有些读者就会问了,要是发动机关闭一半气缸的话,能省下一半油吗?答案是不可以的,关闭气缸以后,活塞并不会和曲轴断开连接,此时,在做工的气缸,还要承包起已经闭缸的活塞运动。而且关闭气缸之后,对发动机的平顺性不多不少也有一点影响。不过目前,小编更期待福特那1.0T三缸发动机搞的闭缸技术!

在MDS技术的支持下,原V8发动机能够在V4和V8之间切换。这项技术最早被应用在2005年的克莱斯勒的300C,Jeep的大切诺基和道奇Charger等车型上。在历经四年的磨练后,其5.7L
HEMI发动机因为出色的燃油经济性获得了沃德十佳发动机的称号。

可变气门

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相比克莱斯勒MDS技术,本田的VCM(Variable Cylinder
Management
)技术更妙,搭载这项技术的V6发动机可以在L3、V4缸和V6之间变化(注意这是直列和V型发动机之间的转换),与此同时排量也会在1.75-3.5L之间变化,可简单可暴力。这种技术被应用在第八/九代雅阁、歌诗图等车型上,颇受好评。

现在可变气门技术已经是比较成熟了,尤其是可变气门正时和可变气门行程,其中可变气门正时代表着气门开启的时间,可变气门升程则代表了气门开启的大小。虽然各个厂商对可变气门正时技术都有不同的称呼,但实现的方法都是大同小异,其具体的工作原理就是由ECU协调控制,发动机各部位的传感器实时向ECU报告运转情况。对正时机构进行调整,从而改变气门的开启和关闭时间,或提前、或滞后、或保持不变。

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除此之外,还有通用DOD(Displacement On Demand)、大众ACT(Active
cylinder management
)、宝马、马自达等都推出了自己的发动机可变技术。

相对来说,可变气门升程技术会比较有难度,每个厂商对这项技术的设计理念和设计手段都有不同,最具代表性的就是本田i-VTEC、奥迪AVS、宝马Valvetronic、英菲尼迪VVEL、菲亚特Multiair、马勒CIC。这项技术可以在发动机不同转速时,做出合适的气门升程,让发动机在低速的时候提供充沛的扭矩,高转速时也能有强劲的动力输出。

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可变进气歧管

虽然在技术细节上各家有自己的不同,但原理上无非是采用停止供油或停止供气两种方法。

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电喷发动机多倾向于采用停止供油,电磁阀通电则喷油,不通电就不喷油;而停止供气则要复杂一些,但因为机械式的方法更为可靠,也有不少厂家采用。比如大众ACT就是采用移动凸轮部件,让滚子摇臂不再顶到进、排气门,由此实现停止供气。

同样,有一项技术也是能让发动机低速运转时,提供充足扭矩,高转速时提供强劲的动力输出。它就是可变进气歧管,顾名思义就是通过改变进气歧管长度或改变截面积,来改进气流的流动。大家或许对改变进气歧管长度,会比较容易了解,比如宝马的进气机构中间设计了一个转子来控制进气歧管的长度通过转子角度的变化,使进气气流进入汽缸的长度连续可变。

2**可变活塞行程**

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如果说闭缸技术是让一些气缸休息,其它缸按部就班工作,那可变活塞行程则是换了一种思路,以实现改变排量的目的。

而所谓的改变截面积,就是利用管道的截面积越大,流体压力越小;管道截面积越小,流体压力越大的物理原理。很模糊?小时候有没有玩过自来水,要是你把水管前端捏扁,自来水的压力就变大。所以根据这一原理,厂家就研发了一套这样的机构,以4气门发动机为例,2进2排设计,其中一进气管带有气阀,这个气阀是受ECU直接控制的,低速时,两个进气门只开一个,这就相当减少了一半的截面积,同理,高速的时候ECU就会命令阀门打开,两个进气同时工作,这就相当于是加大了截面积。还有一些双通道可变进气歧管、主副通道式可变进气歧管、无级可变进气歧管等等,小编在这里就不一一介绍了,各位有兴趣的话,可以百度一下。

早在2016年年中,本田提出了可变活塞行程专利构思,它能让每一个气缸变的更聪明。方法是通过曲轴半径的变化让每一个汽缸活塞拥有不同的行程,使得每一个汽缸在不同排量下运行。

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作为一项可在直列两缸、三缸、四缸以及V6发动机上应用的技术,它最大的特点是能实现多种变化组合,比如四缸发动机能获得多达15种排量模式;而传统的可变气缸技术在四缸发动机上一般也就两种,比如大众1.4TSI发动机搭载的可变气缸技术只能实现四缸和两缸之间的切换。

不过通过调整连杆与曲轴工作时的半径变化难度很大,一年多过去了,这项技术还只是处在概念阶段,并没有实际产品发布。

3**可变气门**

可变气门是现今较成熟的一项技术,最为响亮的就是可变气门正时和可变气门行程。

可变气门正时技术可以用来提高进气充量,提高充量系数,以此提高发动机的扭矩和功率。现今已经被很大厂家采用,比如丰田VVT-i技术就是其中的翘楚之一,简单说它是由ECU协调控制,根据各传感器传回的实时数据,对气门正时参数做出调整,从而改变气门的开启和关闭时间,或提前、或滞后、或保持不变。

因此原理并不复杂,现代发动机采用的可变气门正时与丰田VVT-i结构有很多相似之处。气门既然已经玩透了,自然就是考虑升程了,相比奥迪和本田的VTEC只能实现高、低两种可变气门升程,宝马(Valvetronic)和日产(VVEL)在这方面更为突出,能够实现无极调节。

相比传统发动机多是利用凸轮轴挤压摇臂带动气门挺杆使气门上下运动,宝马Valvetronic在凸轮轴与传统摇臂间加装了一根偏心凸轮轴,利用偏心凸轮轴上的凸轮位置的改变来实现气门升程的改变,以此实现无极调节。

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据官方介绍,这套系统可以将气门升程最大增加10mm,这对高转速下增大进气量是很有帮助的。由于宝马Valvetronic发动机可以直接通过电子控制进气阀门的开启深度来控制进气量,此类发动机基本都取消掉了节气门设定,让不少人惊叹。

4**可变进气歧管**

聊完了气缸和气门,按此循序往外,再就是进气歧管了。进气歧管一端与进气门相连,一端与进气总管后的进气谐振室相连,每个气缸都有一根进气歧管。

可变进气歧管多是通过改变进气管的长度或截面积来提高燃烧效率,使发动机在低转速时运行平稳,扭矩充足;高转速时平顺,功率强劲。与可变气门一样,可变进气歧管也是相对成熟的一项技术。

比如宝马的进气机构中间设计了一个转子来控制进气歧管的长度,通过转子角度的变化,使进气气流进入汽缸的长度连续可变。在进气管长度改变上,简单些的比如有通用VGIS技术,它能够实现低速时进气道长行程,高速时进气道短行程的两种设定。

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除了改变长度这种主流的方法外,还有改变截面的方法,这种技术又被称为进气节流控制,比如日产的NICS可变进气控制系统就是采用的这套方法。通常来说我们会在进气歧管靠近气缸一端设置一个随转速变化的阀门。高转速时开度大一些,获得高流量;低转速开度小一些,保证进气压力,形成相对理想的涡流,以提供高质量的油气混合物。

4**可变压缩比**

压缩比决定了汽油机压缩混合气的压力,汽油的燃烧特性导致了汽油发动机的混和气压力不能太高。

如果气缸内的压力超过了临界值,汽油就会因为压缩而在点火之前被点燃,这种现象被称为爆燃,爆燃往往会连带爆震,这二者会对发动机带来很大的伤害。

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但高压缩比往往在动力输出和燃油经济性上更具优势,又让人垂涎欲滴。可变压缩比被称为燃油发动机扼住命运咽喉的最后一招,作为一场革命,它不仅可以让发动机在燃油适应性方面拥有巨大的优势,还能扼制爆燃爆震的发生。

此前较火的可变压缩比技术比如有萨博的SVC、法国MCE-5和日产VCR等,但真正将这项技术量产的却是后来居上的英菲尼迪。英菲尼迪全新2.0升VC-Turbo作为首款可变压缩比发动机,能够获得8:1(高性能)到14:1(高效能)之间任意比率的压缩比。

这项技术的特点在于,采用了多连杆机构这种机械式的可靠机构,灵活地增强或削弱活塞与气缸的接触,根据驾驶状况选择最佳压缩比。此款发动机最大功率200kW,最大扭矩390N·m,性能不仅不输于传统的六缸机,还能获得更好的燃油经济性。

车聚小结

作为汽车上最善变的部件,这里面藏着的秘密可不比跳动的心脏少。

当然,发动机上的可变技术还有很多,比如可变几何涡轮增压系统、发动机可变冷却系统等。为什么常说发动机是最为复杂的部件,车聚君想大家已经得到了答案。

世界一直在变,唯一不变的是创新。

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