国际最主流的五种发动机技术 自主车好好学学

中国汽车消费网 2017-12-04 责任编辑:洪德宝 向编辑提问

  起步晚、底子薄,自主车企在动力总成的核心技术开发上一直落后外企不止一个时代,虽然最近几年紧赶慢赶,加上与外企零部件供应商亲密合作,总算也搞出了低惯量涡轮、进排气双可变气门正时、直角缸内直喷、干式双离合等主流新技术。但从全球市场的角度来看,以上几种技术依旧被外企的最核心技术甩几条街。丰田的双喷系统、本田的正时系统、奔驰的48V电气系统、宝马的增压技术...自主车企要是能在三五年内攻克这些难题,才算真正走向国际市场。

  ●歧管电喷+缸内直喷

  国内使用双喷系统的车企主要是丰田和大众,主流车型有凯美瑞、迈腾以及雷克萨斯、奥迪旗下的多款产品。这套系统最大的特点就是融入了歧管电喷和缸内直喷的优势,同时摒弃两者的短板,实现高效稳定的燃油喷射,提高燃油利用率,从而提高性能并降低油耗,大众还给它起了一个更有逼格的名字—分层燃烧。

  所谓的稀薄燃烧是以混合喷射系统为基础的一套用于提升燃油利用率的全新技术。在低负荷工况下,进气歧管喷油嘴会在进气冲程喷入稀薄的油气混合体,再配合压缩行程时缸内直喷喷出的油雾,在火花塞点火后实现分层燃烧,最大限度提升燃烧效率。单纯的直喷系统形成的油气混合体并不均匀,不仅氧气过量容易形成氮氧化合物,如果是高负载低转速工况,喷油过量还会大量形成碳单质造成气门和缸体的积碳,混合喷射则完全不存在这样的问题。

  ●可变气门正时+升程

  可变气门正时这项技术国内已经全面普及,但其相比丰田这位该技术的鼻祖还存在巨大差距,丰田最新的VVT-iw正时系统,可以实现进排气气门的提前+延时、开启+关闭,通过这套系统,能够让发动机实现压缩比的变化,从而模拟出阿特金森循环工作模式。过多的细节不多说,这套系统在14的高压缩比时,2.5L的排量,其吸气压缩冲程的活塞行程小于2.5L,而做功排气冲程的气缸行程大于2.5L,整个发动机相当于排量减小了,对活塞的动力利用率也更高。

  丰田的可变气门正时技术是整个汽车行业做的最出色的,ECM能在各种行驶工况下搜寻一个对应发动机转速、进气量、节气门位置和冷却水温度的最佳气门正时,并控制凸轮轴正时液压控制阀,并通过各个传感器的信号来感知实际气门正时,然后再执行反馈控制,补偿系统误差,达到最佳气门正时的位置,从而能有效地提高汽车的功率与性能,尽量减少耗油量和废气排放。

  ●双涡管增压

  涡轮增压技术现在已经很成熟,但外企在这方面的细化做的远比自主车企更出色,最典型的就是双涡管技术。在双涡管增压的直列四缸发动机中,其外侧两个气缸与内侧两个气缸的排气歧管是相互独立的,可以分别给涡轮增压器提供推力,降低了单一管道四股废气之间的相互干扰,从而有效减少涡轮的迟滞。

  双涡管技术在外企的2.0T发动机中现在应用非常广泛,这套技术一般与集成排气式缸盖共享。集成式排气管的长度也远低于非集成式,更顺畅的排气过程能够有效提高排气效率,降低排气冲程的能量损耗。同时也可以有效改善涡轮增压器的迟滞现象。简单来说,就是以前废气排放的过程走的是羊肠小路,采用集成式排气歧管后走的是康庄大道。这种多重优化的结合体能让废气排放、涡轮增压、散热、供热四个过程都得到改善,同时相比老式的涡轮增压机头结构也更加紧凑,整机的燃效、响应、散热都更加出色。

  ●电控涡轮泄压阀

  电控涡轮泄压阀虽然是最简单的发动机电控系统,但好歹也算是入门了。涡轮泄压阀的作用是在发动机达到高转速时,将部分排气旁通,不让其经过涡轮叶扇,防止因为增压器因为转速过高而损坏。传统的真空泄压阀工作模式太过死板,是否泄压完全由排气压力决定,电控泄压阀则不然,可以自由控制泄压阀开闭的时间和开度,从而更精准地控制涡轮增压力度,同时其响应速度也会更快。当然了,如果能摈弃废气涡轮叶扇,直接改用电动增压器,其增压力度和响应效果会更加出色,但对整机的配电系统有着更高的要求。

  目前各大车企都在不遗余力开发48V电气系统,其最终目标就是实现发动机所有外围组件的电气化,包括增压、气门、润滑、散热、制冷等等,曾经用发动机皮带带动的组件未来将全部换用电机驱动,不再吸收发动机的总功率,在实现高效驱动组件的同时,也能最大限度提高发动机性能极限。除此之外,高功率的电机也能辅助发动机直接参与整车驱动,成为轻混车。

  ●可变气缸

  可变气缸技术一般适用于多气缸大排量车型,如V6、V8、V12发动机,但随着技术进步,现在很多直列四缸发动机也开始使用该技术,最典型的例子就是大众EA211 1.5T发动机。因为日常行驶,大多数情况下并不需要大功率的输出,所以大排量多汽缸就显得有点浪费,于是可变汽缸技术应运而生,它可以在不需要大功率的输出时,控制关闭一部分汽缸,以减少燃油的消耗。

  在大排量的V8、12发动机上,如果关闭一半的气缸,整个发动机起码都是四缸发动机,因为缸数依旧很多,气缸之间依旧能相互抵消冲量,减小谐振,但对直列四缸、V6发动机来说,如果关闭一半的气缸就会变成两缸、三缸,这样气缸之间不能抵消冲量,就会产生较大的谐振,怎样平衡谐振,让发动机更安静稳定的运行时低缸数发动机实现可变气缸的重要难点。


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