vvl发动机工作原理和优缺点,vvl 发动机是什么意思

首页 > 机动车 > 作者:YD1662023-05-11 18:57:55

米勒循环

另一个被验证的高效“密码”,是阿特金森/米勒循环。常规的四冲程发动机工作模式叫奥拓循环,四个冲程“规规矩矩”,压缩冲程的压缩比与膨胀冲程的膨胀比是一致的。而米勒循环利用了可变气门正时技术(VVT),让进气门更晚一点关闭:活塞已经从最低点上行了一小段距离,进气门才关闭。于是实际压缩比也就小于物理压缩比,但膨胀冲程没有变化,以此实现压缩比小于膨胀比的米勒循环,做功的效率更高。

米勒循环虽然能效更高,但代价是动力输出较低。所以 ECU 会控制在低负荷时才进入米勒循环,中高负荷时则回到常规的奥拓循环工作。即米勒循环的主要作用,是降低发动机低负荷运转时的耗油量。根据长城给出的数据,在 2000 转/分低负荷时,4N20 发动机借助米勒循环降低了 15% 油耗(仅指该工况下的油耗减少,非综合油耗降幅)。

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作为一款全新研发、明显要应对未来一段时间的汽油机,4N20 将目前市面上能用到的多数先进技术打包:缸体由以往的铸铁改为铝合金,凸轮轴设计为中空结构,将整机重量减少 10%(对比上代);流行的缸盖集成排气歧管上身,减重同时减少冬季暖机时间(代价是不利于高负荷下散热);进排气端都配备了可变气门正时(VVT),高功版还拥有两级可变气门升程(VVL,原理类似本田 VTEC);涡轮采用双流道壳体(双涡管),减少排气干涉以减小涡轮迟滞,长城的数据是全油门响应时间减少了 9%。

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(双流道涡轮壳体)

继续追赶

38.3% 是 4N20 的最高热效率,但发动机高效技术发展到今天,只看最高热效率,已经越来越不足以反映一款发动机的综合能效表现。因为以前大家热效率都拿不出手,摆出一个 38% 足以说明问题;但现在大家都做到了 38%、39%、40%,于是我们还需要看更多。

最直观的是发动机 BSFC 油耗消耗率图,或者叫万有特性图。

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(上:新机 4N20,下:上代 4C20)

对比 4N20 与长城上代发动机 4C20 的万有特性图,可以发现新发动机不仅最小油耗率更小(220g/kWh,上图红点处,图不清楚),并且 <250g/kWh 对应的较高效率区域更大了(黑色虚线与红色虚线区域),在中负荷工况可以一直覆盖到 5500 转/分。这里的 220g/kWh、250g/kWh,分别对应着热效率大约 38% 和 34%。最高热效率说明的是一款发动机的效率极限值,而在日常驾驶中不可能始终只在最高效率点运转,所以更宽广的相对高效区间,对于真正有效降低日常综合油耗更有帮助。

而在对比大众 EA211 Evo 时,虽然长城在最高热效率方面以 38.3% 胜过大众的 37.5%,但假如看 BSFC 图,大众 EA211 Evo 的 <240g/kWh 区域(对应热效率>35%,下图红色斜线范围)还是要比长城 4N20 更宽阔一些的。EA211 Evo 在中高转速、高负荷工况下,也是以比较高的热效率在工作,这意味着它可以在更激进的驾驶中保持相对低的能耗。

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