一 、概述
汽车引擎小有研究的人都知道,影响汽油发动机工作效率的两个重要原因一是配气、二是供油。抛开增压引擎、混合动力不说,如今主流汽车厂商大致分为三派:
一是以日韩车以及国产自主品牌为主导的VVT-i、VTEC、VVT等技术,只是叫法不同罢了,但基本原理都是通过改变进气量以及气门的升程来优化燃料的消耗与动力的输出。
二是以大众汽车为代表的德系车。
这两年则一直在推广FSI技术,他们将燃料按所需的浓度直接喷入汽缸,再经过分层燃烧,以达到引擎最佳的工作效率。
最后就是美国派。曾经以大排量、高油耗为荣的美国车,在能源日益紧张的今天也不得不做了些妥协,于是关闭部分汽缸成了他们的独门秘籍。以克莱斯勒的8缸引擎为例,平稳运转时电脑可以自动关闭4个汽缸以节省能耗,而急速超车时8个汽缸则共同工作提供更大动力。
二、国内发动机技术现状
1、中国一汽
2)0TGDI发动机
与大多数发动机一样,都采用缸内直喷、增压中冷、DVVT技术(一汽称之为VCT技术),是一款适配于B/C/D型轿车的发动机,采用了气道喷射与缸内直喷两种燃烧系统,可变气道容积进气系统(VIS)、滚轮摇臂气门、进排气双可变凸轮正时(VCT)、可变气门升程(VVL)、闭缸控制系统(断缸技术)。
3)CA12GV发动机
CA12GV发动机是一汽集团公司技术中心自主完成发动机的概念设计、工程设计以及试验开发,是国内第一款自主开发的豪华轿车用大排量V型12缸汽油机,发动机排量6升。
发动机V型夹角60度,单缸四气门,左右列独立进气系统。发动机采用同时满足气道喷射和缸内汽油直喷要求的先进燃烧系统、并采用先进的闭缸控制技术,根据整车实际需要可实现从12缸到6缸工作的自由切换,具有先进的燃油经济性和超低排放水平;发动机采用主、副双ECU联合工作技术、进排气双VCT技术、三层无声链传动正时系统、全铝制轻量化设计以及低噪声结构设计等多项当今汽油机先进技术。
4)CA4GA系列汽油机
CA4GA系列汽油机是中国第一汽车集团公司为满足自主品牌经济型轿车和微型客车对动力总成需求而自主开发的平台产品。该系列汽油机包括1.1L、1.3L、1.5L横置和纵置、1.3L增压四种基础机型以及混合动力专用发动机。
发动机采用可变进气凸轮正时,塑料进气管,无回油、电子节气门、直接点火电控多点燃油喷射系统;采用静音链传动、耦合式不锈钢排气管、镁铝合金气缸盖罩盖和链条室罩盖等新技术和新材料。并利用汽油增压技术,提高发动机动力性。采用缓啮合强制起动电机,实现了怠速停机,降低了交通拥堵地区的燃油消耗和尾气排放。该系列汽油机动力性达到升功率50kW/L、升扭矩90Nm/L的国际中高档水平。
发动机采用可变进气凸轮正时,塑料进气管,无回油、电子节气门、直接点火电控多点燃油喷射系统;采用静音链传动、耦合式不锈钢排气管、镁铝合金气缸盖罩盖和链条室罩盖等新技术和新材料。并利用汽油增压技术,提高发动机动力性。采用缓啮合强制起动电机,实现了怠速停机,降低了交通拥堵地区的燃油消耗和尾气排放。该系列汽油机动力性达到升功率50kW/L、升扭矩90Nm/L的国际中高档水平。
5)CA4GB系列汽油机
CA4GB系列汽油机是中国第一汽车集团公司为满足自主品牌A级轿车对动力总成需求而自主开发的平台产品,该系列汽油机包括排量为1.5L、1.6L和1.8L的三种基础机型。
发动机采用可变进气凸轮正时,塑料进气管和塑料气门室罩盖,无回油、电子节气门、直接点火电控多点燃油喷射系统;采用静音链传动、不锈钢排气管等新技术和新材料。该发动机预留了汽油直喷增压机型,可与气道喷射发动机共用一个燃烧系统平台。在总体布置、结构强度、振动噪声、与整车的匹配等方面取得了一系列的突破。该系列汽油机升功率达到50kW/L、升扭矩超过90Nm/L。
发动机采用可变进气凸轮正时,塑料进气管和塑料气门室罩盖,无回油、电子节气门、直接点火电控多点燃油喷射系统;采用静音链传动、不锈钢排气管等新技术和新材料。该发动机预留了汽油直喷增压机型,可与气道喷射发动机共用一个燃烧系统平台。在总体布置、结构强度、振动噪声、与整车的匹配等方面取得了一系列的突破。该系列汽油机升功率达到50kW/L、升扭矩超过90Nm/L。
2、吉利汽车
1)γ平台
4气缸黄金排量汽油发动机系列,包括1.5L、1.6L、1.8L自然吸气机型,及先进高效能的1.5L缸内直喷机型。
2)β平台
4气缸小排量汽油机发动机系列,包括高性能的1.0T、1.3T机型涡轮增压机型,高效能的1.0L、1.3L、1.5L、1.6L自然吸气机型,以及集多种先进技术于一身的1.3TD涡轮增压直喷发动机。
其中,JLβ-4G13T是吉利首款涡轮增压汽油机,利用发动机排气的能量使排气在涡轮中进一步膨胀作功,驱动压气机压缩进气,在控制爆震、降低排放的同时增大扭矩、提高功率、减少油耗。
JLα-3G10、JLβ-4G13、JLγ-4G18、JLγ-4G15、JLδ-4G24 、JLδ-4G20 则采用了进、排气双智能连续可变气门正时 D-CVVT ,提高发动机扭矩及功率,降低排放,改善燃油经济性。
吉利突破性的缸内直喷技术应用在JLγ-4G15D上,通过将汽油直接喷射到缸内点燃,实现汽油混合气在气缸内的分层燃烧,降低汽油机的燃油消耗率,特别是低负荷工况下的燃油消耗率,同时也能够实现较好的缸内排放净化效果。
3、长城汽车
1)GW4G15B型增压发动机
与即将投产的GW4G15T型完全不同,属于全新开发的机型,参数部分改动非常大,由原先的98Kw提升至110Kw,扭矩也由原先的180Nm上下提升至210Nm,预计采用了更大尺
寸的涡轮增压器。
2)0T柴油发动机
对比已经上市的2.0VGT也能看出下面这台发动机属于后期改进的增强版本,功率由110Kw/4000rpm提升至140Kw/4000rpm,而扭矩提升幅度更是达到了惊人的450Nm,堪比目前最为强悍的现代2.0T柴油发动机。
4、奇瑞汽车
奇瑞ACTECO系列发动机具有很高的科技含量,如进排气凸轮轴可变气门正时(VVT2)、可控燃烧速率(CBR)、废气涡轮增压中冷(TCI)、汽油缸内直接喷射(DGI)、柴油高压共轨直喷等技术都被奇瑞ACTECO系列发动机所完全掌握和应用。这些国际领先的技术的应用使得ACTECO发动机的节能环保特性非常突出。在发动机结构设计上,ACTECO系列发动机通过充分优化进气燃烧系统,优化发动机缸体、燃烧室、活塞、曲轴连杆等部位的结构设计,使得运转时燃烧非常充分,同时机内应力和摩擦损耗很小,从而提升了燃油经济性,并实现了“在较低的油耗下获得的强劲的动力”和“在较低转速下输出强大的扭矩”的特性。
5、重庆长安汽车
1)H15TC发动机
采用了 双VVT技术 、缸内直喷技术、废气涡轮增压技术,以及滚子摇臂、小轴颈等低摩擦技术,上下曲轴箱体、带减振垫塑料缸盖罩等低NVH技术;
高性能:升功率80.4kw/ L,升扭矩160N.m/L,与当前世界上先进的德国大众TSI 1.4L发动机和BMW prince 1.6L相当;
突出的节油性能:低摩擦2000转2bar 工况下0.65bar的摩擦损失,比传统发动机降低20%。最低BSFC1.6排量汽车低至 241g/kW-h, 2000rpm / 2bar时燃油消耗率仅为381g/kW-h;
低排放:满足欧V排放。发动机本体不改变条件下,能够达到欧VI甚至更低排放标准
采用了免气门间隙调整、单皮带自动张紧前端轮系、正时链条终身免更换等免维护设计,给用户带来安心。
2)D20VVT发动机
直VVT技术:
曲轴转角0—60度范围内,基于负荷和发动机转速,通过油压实现闭环控制连续调节。减少节气门损失,改善了整车燃油经济性,提高低速扭矩,提升了整车动力性,改善了舒适性,减少排放;
平行冷却技术:
先进的缸体、缸盖平行流动的冷却系统和短水套设计,分别对缸体、缸盖的冷却水流量单独优化调整,能有效避免发动机爆震燃烧的出现,提高了发动机的工作稳定性和可靠性;
油气分离技术:独立离心式油气分离系统,能更彻底进行机油和混合气的分离,对机体内气体压力动态控制,减少了机油消耗和排放;
低NVH结构:
采用NVH结构优化设计的缸体,缸盖,进气歧管和正时罩壳等零部件,具有高强度\刚度的优异性能;对曲轴箱采用了高刚性整体式的加强板,能降低缸体结构噪声,同时配备的曲
轴减震皮带轮还能进一步降低曲轴系统的扭转振动;组合托架、机油盘和正时罩壳结构的优化设计能进一步降低发动机工作时的振动噪声。
6、上海通用五菱
1)B系列发动机
具有 8进8出16气门,低惯量气门,低摩擦曲柄连杆结构,并应用PDA多气阀技术,免维护链传动系统,搭载EGR废气再循环装置。并有双顶置凸轮轴,合成塑料进气歧管等结构。
2)P-TEC发动机
采用顶置双凸轮四缸16气门的结构.,升功率高达52.2KW/L。
三、国外发动机技术现状
1、福特
2011款新福特蒙迪欧-致胜是福特在中国市场最新上市的车型,也是首款在中国上市的搭载福特屡获殊荣的EcoBoost GTDi发动机并匹配Powershift 双离合变速器的车型。EcoBoost GTDi发动机不仅能输出更强劲的动力和扭矩,同时还能降低二氧化碳排放量,功率高达176.5千瓦油耗却省了20%,2011新福特蒙迪欧-致胜最大的变化是发动机。EcoBoostGTDi直喷涡轮增压发动机和PowerShift6速双离合器变速箱是福特汽车最新技术,第一次在亚太市场投放;其中,在业界引起轰动的EcoBoost发动机技术在美国已经荣获了多达125项专利及专利应用,其最大功率达176.5千瓦,最大扭矩340牛o米。这是什么概念?我们来做个比较--2011款宝马325iM运动型最大功率160千瓦,最大扭矩250牛o米。更难能可贵的是,在领先的动力和性能同时,是百公里综合工况油耗仅为7.9升的低油耗。
EcoBoostGTDi发动机集成了涡轮增压、燃油缸内直喷和双独立可变气门正时三大核心技术。相比传统的自然吸气发动机,EcoBoostGTDi发动机体积小、重量轻,不仅动力大幅提升,油耗更可降低20%,二氧化碳排放降低15%。
与之匹配的PowerShift6速双离合器变速箱响应快捷,动力衔接流畅,换挡速度快而且冲击力小,既有自动变速箱操作便利的特点,又有手动变速箱高效节能的特点,进一步提升了驾驶乐趣和舒适性。
2、本田
1)I-VTEC发动机
本田2011年将推出全新直喷汽油发动机,全面升级动力系统!
据悉,2011年本田将全面升级旗下车型的四缸汽油发动机,具体将用I-VTEC I汽油直喷发动机替换目前的I-VTEC非直喷发动机。
全新一代的I-VTEC I发动机不仅采用了汽油缸内直喷技术,更融入和连续可变气门控制技术,动力更加强劲,油耗更低。
如不出意外,到2011年底之前,国产本田四缸车的动力系统将全面直喷化。
缸内直喷式汽油发动机“DOHC i-VTEC I”,采用了VTEC发动机的高度智能化版本,可停止气门动作,并通过VTC对气门进行最佳控制的“i-VTEC”系统,另外还采用了Honda独创的中心喷射式的气缸内直喷系统,更融合了活塞上具有独特凹槽的模槽活塞等新技术。通过这些技术,实现了空燃比(空气/燃料的重量比率)65:1的超稀薄燃烧,这远远高于以往包括EGR(废气再循环)直喷发动机在内的40:1的空燃比,在实现动感行驶的同时达到了低油耗。
据悉,2011年本田将全面升级旗下车型的四缸汽油发动机,具体将用I-VTEC I汽油直喷发动机替换目前的I-VTEC非直喷发动机。
全新一代的I-VTEC I发动机不仅采用了汽油缸内直喷技术,更融入和连续可变气门控制技术,动力更加强劲,油耗更低。
如不出意外,到2011年底之前,国产本田四缸车的动力系统将全面直喷化。
缸内直喷式汽油发动机“DOHC i-VTEC I”,采用了VTEC发动机的高度智能化版本,可停止气门动作,并通过VTC对气门进行最佳控制的“i-VTEC”系统,另外还采用了Honda独创的中心喷射式的气缸内直喷系统,更融合了活塞上具有独特凹槽的模槽活塞等新技术。通过这些技术,实现了空燃比(空气/燃料的重量比率)65:1的超稀薄燃烧,这远远高于以往包括EGR(废气再循环)直喷发动机在内的40:1的空燃比,在实现动感行驶的同时达到了低油耗。
同时这款超稀薄燃烧直喷发动机通过高精度EGR气门的燃烧控制系统,及新开发的高性能触媒的应用,达到了“比2010年尾气排放标准降低50%”的排放水平,实现了65:1的超稀薄燃烧。Honda独创的汽油直喷燃烧技术。
“2.0L DOHC i-VTEC I”改变了以往的直喷发动机概念,是新一代的清洁运动型发动机。实现超级稀薄燃烧的关键在于Honda独自的中心喷射系统。从直观上看,该系统与以往的汽油直喷发动机的区别就在于,以往的发动机是从气缸斜上方喷射,该系统是在气缸XX安装一个喷射器,垂直向活塞喷射燃料。为了预防燃料粘在气缸侧壁,同时不改变活塞位置,使燃料能经常朝着活塞上面的凹槽喷射,将喷射时间设定为自由喷射,实现了最佳喷射。
模槽活塞的中心具有独自的凹槽,通过在中心喷射器正下方开设凹槽来产生高浓度的混合气体。进而与i-VTEC独有的VTEC一气门休止所带来的强涡流(旋回流动)效果相呼应,使各种行驶状况下都可在气缸内产生理想的混合气体,实现了空燃比65:1的超级稀薄燃烧,远远超出了以往直喷发动机40:1的空燃比。
“VTEC(可変气门正时和升程系统)”与根据行驶状况连续调整进气门开闭时机的最佳控制系统“VTC(连续可变气门正时控制系统)”相配合。实现了高效进气及快速燃烧,使输出扭矩、节能、清洁性达到高度统一。造就了新一代清洁运动型发动机,令人体验到以往直喷发动机所无法带来的行驶乐趣。
“2.0L DOHC i-VTEC I”改变了以往的直喷发动机概念,是新一代的清洁运动型发动机。实现超级稀薄燃烧的关键在于Honda独自的中心喷射系统。从直观上看,该系统与以往的汽油直喷发动机的区别就在于,以往的发动机是从气缸斜上方喷射,该系统是在气缸XX安装一个喷射器,垂直向活塞喷射燃料。为了预防燃料粘在气缸侧壁,同时不改变活塞位置,使燃料能经常朝着活塞上面的凹槽喷射,将喷射时间设定为自由喷射,实现了最佳喷射。
模槽活塞的中心具有独自的凹槽,通过在中心喷射器正下方开设凹槽来产生高浓度的混合气体。进而与i-VTEC独有的VTEC一气门休止所带来的强涡流(旋回流动)效果相呼应,使各种行驶状况下都可在气缸内产生理想的混合气体,实现了空燃比65:1的超级稀薄燃烧,远远超出了以往直喷发动机40:1的空燃比。
“VTEC(可変气门正时和升程系统)”与根据行驶状况连续调整进气门开闭时机的最佳控制系统“VTC(连续可变气门正时控制系统)”相配合。实现了高效进气及快速燃烧,使输出扭矩、节能、清洁性达到高度统一。造就了新一代清洁运动型发动机,令人体验到以往直喷发动机所无法带来的行驶乐趣。
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