英菲尼迪VC-T發動機如此複雜意義在哪兒?

或者因為是英菲尼迪,亦或者是因為並無太多宣傳意識,本屆上海車展上新發布的VC-T可變壓縮比渦輪增壓發動機並未引起多大的關注度。當然,這也可以理解。不關心發動機的,一般只知道BBA很牛,怎能看上英菲尼迪?真關心發動機的,這款VC-T估計去年就了解過了,也不至於等到今年上海車展。

即便如此,必評菌還是覺得有必要借這個機會說說這個VC-T。核心的結構倒不是重點,畢竟這套結構日產十年前就在弄。重點是為什麼這麼多年來,日產非要弄這種技術,而且還結構如此複雜——它真的效果特好嗎?

「可變」對於發動機的意義

在說VC-T之前,大家首先要明確一個概念,即「可變」這個詞對於發動機的意義。任何一款發動機都不可能維持一個轉速、一個負荷、一個工況運轉。低速、高速,勻速、加速,這些工況下,對於發動機的需求其實是截然不同的。近二三十年來,大部分的發動機新技術,基本上都是圍繞「如何兼顧」來的。而兼顧的手段,自然是通過「可變」來實現。

我們知道,發動機的噴油、點火環節是直接通過ECU控制的,所以它們的「可變」實現起來很容易——何時噴油、噴多少油、何時點火,都可以實現精準控制。然而到了配氣環節,就沒這麼簡單了。

因此更準確的說,這二三十年,工程師用心用得最多的地方,其實就在「配氣可變」上。例如廣為人知的VVT、VTEC,一個可變氣門正時,一個可變氣門行程,當初誕生的時候可是「牛逼壞了」。然而所有這些「可變」,基本上都只是在圍繞「氣門」做文章。我們今天說的VC-T,核心也是「可變」,只不過它這回將目標瞄向了壓縮比。

英菲尼迪VC-T可變壓縮比渦輪增壓發動機

固定壓縮比也相對固定了發動機特性

大家都知道高壓縮比可以提高燃燒效率,這些年發動機的壓縮比也確實是越來越高。於是有人會問:那就直接「高」好了,為啥還要「可變」?

注意:在這裡,我們要剔除壓燃的概念。壓燃汽油機確實是在研發,但目前還未量產。我們這裡的討論,全都是基於「火花塞點火」的汽油機。

我們知道,是汽油的特性制約了壓縮比——太高了會爆震。然而確實我們也發現現在的發動機都比過去要高。這還真不是燃油技術進步所致。例如那個壓縮比高達14:1的創馳藍天,照樣可以喝92號油。貌似問題解決了啊,大家都14:1不好嗎?

為此我們就有必要搞清楚這種超高壓縮比是如何實現的。無非兩個方向。一個是融入了阿特金森循環的原理,這樣等效於減小了實際壓縮比(但膨脹比不減小,從而燃效高)。另一個就是控制噴油量——正常空燃比會爆震,那麼少噴一點不就得了嗎?這樣燃燒更充分,熱效率也自然更高。

然而我們也由此注意到這麼做的副作用,那就是動力的發揮。阿特金森不用說了,它等於減小了排量,自然是不利於動力提升的。控制噴油、採用稀薄燃燒其實也一樣——雖然能量轉換率提高了,但架不住油噴得少多了,你總不能指望它還有更強勁的性能吧?

所以,固定壓縮比的發動機只能是顧一頭:要麼偏經濟性,要麼偏動力性,二者很難兼顧。這也是我們發現為何一些發動機排量不小,數據不高,但卻評價很高的原因——它們的價值主要體現在節能上了。

壓縮比可變比氣門正時可變意義大得多

以上觀點可以歸納為:要想省油,就得高壓縮比,但要想性能強勁,壓縮比就不能太高。尤其是渦增發動機,極限發力時能降到8:1才好。

英菲尼迪VC-T可變壓縮比渦輪增壓發動機結構示意圖

任何一個車主,在選擇上肯定不會絕對偏向於某一條。例如多數車主覺得省油很重要,但也不想永遠「肉肉的」,偶爾也會需要釋放一下激情(否則所有車配1.5T都夠用,對嗎?)。相反,那些追求性能的車主,也不可能時時刻刻「開賽車」。在日常用車的時候,他們也希望車子能省一點。

有了可變壓縮比以後,發動機的特性就完全可以滿足這兩方面的需求了。大多數情況下,你只要以平常心駕駛,發動機就可以維持高壓縮比,省油、高效。當你需要強勁動力時,發動機就可以變回低壓縮比——雖然此刻會有點費油。

不僅如此,這種技術還能與渦增和阿特金森更好的配合。如渦輪介入前,發動機最好能有14的壓縮比,但所有渦增發動機不可能這麼設計。有了VC-T就沒問題了,如此(渦輪介入前的)遲滯和低效都會大幅度緩解。阿特金森好理解——此時壓縮比和膨脹比之間可以拉得更大,燃效自然也更高。

說起來好像很複雜,但實際上這些都在發動機的程序控制之下,而並不用人為的切換。更關鍵的是,以多數人的多數駕車工況來看,都會不自覺的採用「高效工況」,而下意識需要動力的時候,發動機又會立刻變得強勁。最終給人的印象就是——這車又有勁兒、又省油。這不正是多數發動機設計師的終極目標嗎?

VC-T的實際表現還有待進一步觀察

可能有人感覺以上說得有點繞,但在工程師眼裡,壓縮比可變很好是「理所當然」的,只不過因為實現起來複雜,所以直到目前才只有VC-T這麼一個量產機型。事實上,早在上世紀80年代,薩博就在研究這個(即薩博SVC)。日產,也早在2005年就發布過此項技術並申請專利。

由此可見,可變壓縮比的問題不是「該不該用」,而是「如何實現」。而從實現的角度,更難的也不是硬體結構,而在於控制程序。

英菲尼迪VC-T可變壓縮比渦輪增壓發動機內部結構

即便如此,我們仍不能說這個VC-T發動機就一定很好、很牛逼。我們說過,理論上的好與最終實現的好是兩個概念。尤其是這種靠電子控制的系統,演算法和軟體控制的難度要遠比結構本身大得多。

說兩個例子就比較好理解了。一個英菲尼迪的線控轉向——理論上實現了轉向的全電子化,可以以最智能的方式來轉向。輕、重、快、慢,只要程序願意可以隨心所欲。然而實際結果大家都知道——感覺多少有點「彆扭」。是結構的問題嗎?顯然不是。控制系統的演算法不夠成熟才是根源。另一個是寶馬的VALVETRONIC電子氣門,這也是理論上最完美的配氣結構了——氣門開閉完全由電腦控制,正時、行程隨意可變。然而VALVETRONIC誕生之初,寶馬發動機給人的印象可遠不如想像的那麼好(當然現在已經變得非常好了)。這說明什麼?結構是OK的,但控制程序需要一個成長過程。

同樣的,VC-T的控制系統演算法也同樣需要一個逐步積累、成長的過程。

車雲小結:

按照官方說法,這款VC-T發動機通過可變壓縮比與其他新一代發動機技術結合(包括可切換阿特金森、雙噴射、集成式排氣歧管等),可以實現27%的油耗降低。這些我們都「可以相信」,而且我們還可以預期這款發動機的性能測試也會非常漂亮。當然了,複雜的結構會不會帶來可靠性的問題,以及改變壓縮比的程序演算法會不會有BUG而影響駕駛體驗,還都是有待檢驗的。當然,這只是擔心而已。無論如何,我們對於日產/英菲尼迪能夠將VC-T量產,還是要點贊的——它終於在可變壓縮比這個方向上邁出了關鍵的一步。


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