汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀與進(jìn)展

1、 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀與進(jìn)展 張宗法 熊 銳 內(nèi)容提要：本文分析了國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)存在的問(wèn)題及其解決措施。闡述了國(guó)外車用發(fā)動(dòng)機(jī)在節(jié)能環(huán)保的一些新技術(shù)，提出了未來(lái)車用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展關(guān)鍵是提高能量利用率和降低污染物的排放。 21世紀(jì)汽車發(fā)展形態(tài)決定的因素是環(huán)保和節(jié)能。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年汽 車用油量占世界石油總產(chǎn)量的9成石油是一種有限的資源，正變得越來(lái)越稀缺，而且越來(lái)越昂貴。2001年以來(lái)，國(guó)際油價(jià)持續(xù)上漲。在過(guò)去一段時(shí)間里，石油的價(jià)格翻了一番，從每桶30美元左右漲到每桶60多美元，作為一次性資源的石油，其貯藏量隨開(kāi)采量的不斷增長(zhǎng)而逐漸減少，石油資源枯竭之日為期不遠(yuǎn)預(yù)計(jì)到2050年汽車面臨饑餓和死亡的威脅。

2、世界能源危機(jī)已成為人類面臨的緊迫問(wèn)題。我國(guó)是貧油國(guó)，已成為石油進(jìn)口大國(guó)。目前我國(guó)已取代日本成為全球第二大石油消耗國(guó)（僅次于美國(guó)）。2007年我國(guó)原油進(jìn) 口量已達(dá)16518萬(wàn)t。我國(guó)的能源儲(chǔ)量與未來(lái)幾十年的發(fā)展需求之間已存在著一個(gè)巨大缺口。我們必須有 效的面對(duì)能源危機(jī)問(wèn)題。 隨著汽車數(shù)量的增加，汽車排放污染物對(duì)環(huán)境造成的危害日益嚴(yán) 重。為了保護(hù)地球環(huán)境，減少汽車排放物對(duì)大氣的污染，世界各國(guó)和地區(qū)都先后制定了愈來(lái)愈嚴(yán)格的汽車排放法規(guī)。最近，歐盟委員會(huì)公布了歐V 排放標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)將適用于所有在歐盟國(guó)家銷售的柴油引擎汽車，并從2009年起生效。將于2008年生效的歐標(biāo)準(zhǔn)允許的最大顆粒排放為0.025g

3、/km，氮氧化物排放量為0.25g/km。當(dāng)2008年奧運(yùn)會(huì)鎖定我國(guó)北京時(shí)，我國(guó)汽車業(yè)也同時(shí)聽(tīng)到了環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的倒計(jì)時(shí)的聲音，北京已宣布，從2003年1月1 日起北京將對(duì)機(jī)動(dòng)車的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)由現(xiàn)在的歐改為歐，2008年前北京將正式實(shí)施歐排放標(biāo)準(zhǔn),上海也將于2003年1月1日起正式實(shí)施歐排放標(biāo)準(zhǔn)。面對(duì)歐排放標(biāo)準(zhǔn)的考驗(yàn)，中國(guó)汽車業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局的變化也將不可避免。 綜上所述，伴隨著汽車產(chǎn)銷量快速增長(zhǎng)而來(lái)的是大氣污染和石油資源的大量消耗。先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)在汽車節(jié)能、環(huán)保技術(shù)開(kāi)發(fā)中起著關(guān)鍵的決定性的作用。 1 國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)存在的問(wèn)題及解決措施 1.1 國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)含量低 在國(guó)內(nèi)，就汽油機(jī)而言，新技術(shù)包括

4、缸內(nèi)直噴技術(shù)、電動(dòng)進(jìn)氣門(mén)、電動(dòng)節(jié)氣門(mén)等技術(shù)；柴油機(jī)技術(shù)就更多了，像共軌技術(shù)、可變渦輪增壓技術(shù)、廢氣再循環(huán)技術(shù)等等。但是這類技術(shù)遲遲沒(méi)有來(lái)到中國(guó)，原因有以下情況。 企業(yè)的選擇是市場(chǎng)行為 企業(yè)為自己的新車型選擇什么樣的發(fā)動(dòng)機(jī)，完全是市場(chǎng)行為，只 要能夠滿足法規(guī)要求、不影響整車性能，都是可以的。事實(shí)上，也確實(shí)有不少企業(yè)采用的是這樣的經(jīng)營(yíng) 路線。比如北京吉普的2500，沿用原來(lái)BJ7250EL 超級(jí)切諾基的發(fā)動(dòng)機(jī)。而下線近一個(gè)月的日產(chǎn)陽(yáng)光，發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱也沿用了風(fēng)神 “藍(lán)鳥(niǎo)”的那一套系統(tǒng)。還有上市不久的上海通用的君威，部分車型發(fā)動(dòng) 機(jī)的指數(shù)也與原來(lái)該廠生產(chǎn)的別克系列驚人地相似。而近年來(lái)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)十分搶

5、眼的一些低價(jià)位S U V能夠保持低價(jià)，其原因也就在于發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)等重要部件都是成熟產(chǎn)品，單件價(jià)格比較低。 中國(guó)的實(shí)際狀況是外方選擇的關(guān)鍵 部分業(yè)內(nèi)人士在看待發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)水平時(shí)，更多地考慮了國(guó)內(nèi)的一些實(shí)際情況。國(guó)內(nèi)油品的質(zhì)量是外方選擇發(fā)動(dòng)機(jī)的主要考慮因素之一。國(guó)內(nèi)油品質(zhì)量低是有共識(shí)的，如果 在現(xiàn)在這種情況下將在歐洲市場(chǎng)上暢銷的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)拿到中國(guó)市場(chǎng)，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，是要冒很大風(fēng)險(xiǎn)的。現(xiàn)在在歐洲市場(chǎng)，裝備柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的轎車已經(jīng)占去年轎車銷量的60%，可是卻沒(méi)有一家歐洲企業(yè)在中國(guó)市場(chǎng)推出其柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。合資伙伴的實(shí)力也是外方考慮得比較多的。最明顯的例子就是天津豐田。威馳使用的并不是著名的VTT-i 發(fā)動(dòng)機(jī)，而

6、不是5A發(fā)動(dòng)機(jī)，據(jù)分析，其中很大的一個(gè)原因是，國(guó)內(nèi)企業(yè)的實(shí)力不夠。如果將VTT-i發(fā)動(dòng)機(jī)拿到中國(guó)，而合作伙伴在裝配上本事不夠今后發(fā)動(dòng)機(jī)出了問(wèn)題還是小事，把自己辛辛苦苦創(chuàng)立的品牌形象毀了才是大事。 技術(shù)含量問(wèn)題 其實(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)來(lái)說(shuō)，他們也不是不想用新技術(shù)，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中 占有先手畢竟不是壞事，但是其中涉及到的問(wèn)題卻是他們不得不仔細(xì)考慮的。以寶來(lái)為例，在國(guó)內(nèi)這些生產(chǎn)的車型中，寶來(lái)的技術(shù)含量最高?！八陌l(fā)動(dòng)機(jī)使用了可變歧管長(zhǎng)度和 可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù)，國(guó)內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)就屬他們的最好了?！钡牵呒夹g(shù)含量是有風(fēng)險(xiǎn)的，問(wèn)題就在于，技術(shù)含量越高，國(guó)產(chǎn)化的可能性就越低，一旦出了問(wèn)題麻煩就越大。由于技術(shù)含量高，而又

7、無(wú)法實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，寶來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)及其相關(guān)零部件必須進(jìn)口，而零部件周轉(zhuǎn)周期高達(dá)6個(gè)星期。因此，當(dāng)今年年初，寶來(lái)出現(xiàn)大規(guī)模出現(xiàn)點(diǎn) 火線圈燒壞現(xiàn)象后，企業(yè)就極其被動(dòng)。 價(jià)格問(wèn)題 國(guó)產(chǎn)陽(yáng)光選用的是藍(lán)鳥(niǎo)的變速器和發(fā)動(dòng)機(jī)，高爾搭配的是桑塔納的動(dòng)力系統(tǒng)，大概都是出于價(jià)格的考慮。除了上述幾個(gè)問(wèn)題外，在發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)含量方面，國(guó)內(nèi)法規(guī)的影 響力也是不可忽視的。如果以現(xiàn)有的技術(shù)水平，發(fā)動(dòng)機(jī)就可以滿足法規(guī)要求，人們是沒(méi)有太多的理由要求企業(yè)使用新發(fā)動(dòng)機(jī)的。 1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)核心技術(shù)缺失，自主研發(fā)亟待破繭 汽車的核心是發(fā)動(dòng)機(jī)，沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)的自主技術(shù)，汽車工業(yè)就是殘 廢的。但是，即使是我國(guó)的自主品牌發(fā)動(dòng)機(jī)也不完全是自主的，包括很多國(guó)

8、外的技術(shù)在里面。所以處于發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)起步階段的中國(guó)汽車工業(yè)將面對(duì)來(lái)自國(guó)際上的高新技術(shù)與產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。 競(jìng)爭(zhēng)壓力問(wèn)題。 根據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)的最新統(tǒng)計(jì)，納入統(tǒng)計(jì)范圍的53家國(guó)內(nèi)汽 車發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)，2007年前三季度累計(jì)生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)576.11萬(wàn)臺(tái)，累計(jì)銷售發(fā)動(dòng)機(jī)573.84萬(wàn)臺(tái)，同比分別增長(zhǎng)24.50和24.72，與整體汽車產(chǎn)銷增速 （22.78和24.46）基本持平。如果按照這一速度正常運(yùn)行下去，2007年車用發(fā)動(dòng)機(jī)整體產(chǎn)銷量有望突破750萬(wàn)臺(tái)。然而，與產(chǎn)銷高速增長(zhǎng)形成鮮明對(duì)比的是，國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、工藝裝備水平、經(jīng)營(yíng)管理水平、創(chuàng)新開(kāi)發(fā)能力和人員素質(zhì)都不同程度地存在一些問(wèn)題。最

9、為突出的是行業(yè)整體規(guī)模不小，但水平參差不齊，缺乏具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的 產(chǎn)品，自主開(kāi)發(fā)能力較弱，創(chuàng)新能力不足，高新技術(shù)仍然依靠國(guó)外。國(guó) 內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)主要集中在小排量、2L以上的發(fā)動(dòng)機(jī)，國(guó)內(nèi)的制造水平與國(guó)外相比還很弱，質(zhì)量控制、技術(shù)人員素質(zhì)等方面都有很大差距。目前，從轎車發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，國(guó)外的技 術(shù)確實(shí)比國(guó)內(nèi)要先進(jìn)得多。很多企業(yè)忙于造車賺錢(qián)，對(duì)自主開(kāi)發(fā)的問(wèn)題想得多卻行動(dòng)少。以目前的情況看，國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)該放棄“拿來(lái)主義” 奢望，等著國(guó)外企業(yè)把技術(shù)轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)。因?yàn)榧词故寝D(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的技術(shù)也已經(jīng)過(guò)時(shí)了。另外，作為競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，外國(guó)企業(yè)不會(huì)給本土企業(yè)什么恩賜，除非合資以后完全聽(tīng)外方的。所以本土企業(yè)所能做的就是實(shí)實(shí)在在地 去設(shè)計(jì)

10、、去研發(fā)。 技術(shù)問(wèn)題 汽車工業(yè)最核心的技術(shù)就是發(fā) 動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)，國(guó)內(nèi)企業(yè)在這方面還是很弱的。目前，商用車的發(fā)動(dòng)機(jī)，我們是可以自主設(shè)計(jì)的。問(wèn)題主要是轎車，從整機(jī)的設(shè)計(jì)到比 較核心的電控、噴射等技術(shù)上，我們還是剛起步，或者剛開(kāi)始和外國(guó)的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)合作。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)講最關(guān)鍵的就是發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，這套系統(tǒng)現(xiàn)在還是集中在世界上幾家大的企業(yè)，發(fā)動(dòng)機(jī)的排放、燃燒情況等很大程度上都取決于這套系統(tǒng)。我們沒(méi)有這樣的零部件供應(yīng)商。造成我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)技術(shù)落后的原因，過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間，國(guó)內(nèi)的企業(yè)總是存在一定程度上的畏懼心理，覺(jué) 得發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)很困難。因此很多企業(yè)都選擇去設(shè)計(jì)車身、底盤(pán)。技 術(shù)上難不難不是重點(diǎn)，關(guān)鍵是要去做

11、去積累，過(guò)去我們沒(méi)怎么做，也就沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)也沒(méi)有數(shù)據(jù)。無(wú)獨(dú)有偶國(guó)內(nèi)企業(yè)在自主研發(fā)技術(shù)上存在的最大問(wèn)題就是積累不夠。舉例說(shuō)，國(guó)外在發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)過(guò)程中積累了很多數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)就代表了他們的經(jīng)驗(yàn)、基礎(chǔ)。在這個(gè)基礎(chǔ)上再開(kāi)發(fā)新的發(fā)動(dòng)機(jī)，他們通過(guò)借助以前的數(shù)據(jù)很快可以將粗線條勾畫(huà)出來(lái)，然后再利用他們先進(jìn)的測(cè)試分析手段，很快便可以做出更高水平的新型發(fā)動(dòng)機(jī)方案。這個(gè)過(guò)程包括數(shù)據(jù)的積累，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的積累和設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)條件的積累。發(fā)動(dòng)機(jī)的自主研發(fā)與人才素質(zhì)有直接關(guān)系。我們的人才還需要成長(zhǎng)。中國(guó)汽車工業(yè)真正騰飛 是在2002年，在此之前我們沒(méi)有家用轎車，因此也不會(huì)為轎車產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)多少人才。近幾年轎車工業(yè)雖然飛速增長(zhǎng)，但是有經(jīng)驗(yàn)的

12、人才不可能隨之高速增長(zhǎng)。這也是阻礙發(fā)動(dòng) 機(jī)自主研發(fā)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。此外，過(guò)去我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)的市場(chǎng)空間 小，再加上對(duì)研發(fā)的重視程度不夠， 現(xiàn)在的情況則有所改變，只要企業(yè) 能設(shè)計(jì)出好的發(fā)動(dòng)機(jī)搭配好的車型，產(chǎn)銷是不成問(wèn)題的。近幾年，我們已經(jīng)逐漸意識(shí)到?jīng)]有發(fā)動(dòng)機(jī)的自主技術(shù)整個(gè)轎車工業(yè)就是殘廢的。現(xiàn)在有很多企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始和國(guó)外的機(jī)構(gòu)合作進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的自主研發(fā)。 1.3 解決措施 我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)的需求很大而且還在繼續(xù)擴(kuò)大。另外，國(guó)內(nèi)企業(yè)的開(kāi)發(fā)成本相對(duì)較低，包括材料成本、人力成本等。再加之借鑒國(guó)外公司的經(jīng)驗(yàn)，這些優(yōu)勢(shì)都可以讓本土企業(yè)比較快地達(dá)到目標(biāo)。未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)真正國(guó)產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)越來(lái)越多，研發(fā)人才也將逐漸成熟

13、。而對(duì)于我國(guó)老百姓來(lái)說(shuō)，面對(duì)居高不下的油價(jià)則更傾向于中小排量的汽車。因此中小排量的發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)也會(huì)隨之?dāng)U大，這部分市場(chǎng)空間不可限量。目前，自主開(kāi)發(fā)的問(wèn)題已經(jīng)在企業(yè)中取得共識(shí)，因此很多國(guó)內(nèi) 企業(yè)都在積極投入人力財(cái)力進(jìn)行自主研發(fā)。雖然，自主的完全度與國(guó)外企業(yè)相比還有一定差距，但是，我們?cè)诳偟脑O(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)過(guò)程中關(guān)鍵問(wèn)題的把握以及最后應(yīng)用于產(chǎn)品的整個(gè)過(guò)程是由我們的企業(yè)來(lái)掌控。 此外，國(guó)家現(xiàn)在有很多大的科研行動(dòng)，也會(huì)從一定程度上給企業(yè)相應(yīng) 的支持，提高了企業(yè)自主研發(fā)的積極性。汽油機(jī)和柴油機(jī)仍是汽車的主流發(fā)動(dòng)機(jī)，我們國(guó)家在20年以后甚至更長(zhǎng)時(shí)間要掌握這個(gè)技術(shù)并具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，這是完全可以實(shí)現(xiàn)的。要想實(shí)現(xiàn)這

14、個(gè)目標(biāo)，我們的企業(yè)首先要把發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)提上日程列為重要計(jì)劃；其次要投入人力、資金，目前在發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)方面還是缺少人才，企業(yè)應(yīng)該通過(guò)多種渠道培養(yǎng)人才，比如吸納國(guó)外專家,輸送人才到國(guó)外學(xué)習(xí)等。 2 國(guó)外發(fā)動(dòng)機(jī)新技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與進(jìn)展 與美國(guó)20世紀(jì)90年代中實(shí)施的聯(lián)邦排放法規(guī)相比，于2007年全面實(shí)施的新聯(lián)邦排放法規(guī)將要求汽車氮氧化物排放降低幅度高達(dá)95%，碳?xì)渑欧盼锝档头雀哌_(dá)84%。這越來(lái)越嚴(yán)格的排放法規(guī)和人們對(duì)節(jié) 能認(rèn)識(shí)的加深，使得高效率、低排放車用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的開(kāi)發(fā)受到高度的重視，從而促使傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)不斷創(chuàng)新。由于各國(guó)國(guó)情的不同，在環(huán)境保護(hù)及節(jié)能方面所側(cè)重的技術(shù)也有所區(qū)別。日本出于國(guó)土資

15、源 的因素，微型車輛、經(jīng)濟(jì)型車的比例較高，小量發(fā)動(dòng)機(jī)既能滿足節(jié)能環(huán)保的要求，又能給這類車提供足夠的驅(qū)動(dòng)力；而在歐洲，由于柴油便宜，熱效率遠(yuǎn)高于汽油機(jī)，使消費(fèi)者容易接受柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車要比汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)的同類汽車貴10002000美元的事實(shí)。另外，柴油機(jī)的低速扭矩遠(yuǎn)勝于汽油機(jī)，這也使偏愛(ài)汽車運(yùn)動(dòng)感的歐洲人更將直噴柴油機(jī)視為高科技的代表?，F(xiàn)在的西歐，超過(guò)35% 的新車銷售是柴油機(jī)。 下面重點(diǎn)介紹幾種熱點(diǎn)技術(shù) 2.1 增壓發(fā)動(dòng)機(jī) 渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)(Turbo) 渦輪增壓器實(shí)際上是一種空氣壓縮機(jī)，通過(guò)壓縮空氣來(lái)增加進(jìn)氣量。它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力來(lái)推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動(dòng)同軸的葉輪，葉輪壓送

16、由空氣濾清器管道送來(lái)的空氣，使之增壓進(jìn)入氣缸。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增快，廢氣排出速度與禍輪轉(zhuǎn)速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸，空氣的壓力和密度增大可 以燃燒更多的燃料，相應(yīng)增加燃料量就可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。渦輪增壓器的最大優(yōu)點(diǎn)是能在不加 大發(fā)動(dòng)機(jī)排量就能較大幅度地提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率及扭力，一般而言，加 裝增壓器后的發(fā)動(dòng)機(jī)的功率及扭矩 要增大20%30%。這意味著一臺(tái)尺寸和重量相同的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)增壓后可以產(chǎn)生較多的功率，或者說(shuō)，一臺(tái)小排量的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)增壓后，可以產(chǎn)生較大排量發(fā)動(dòng)機(jī)相同的功率。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)在采用了增壓技術(shù)后，還 能提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低尾氣排放 在寶來(lái) 1.8T、速騰 1.8T、途安1

17、.8T、帕薩特1.8T、奧迪A4、1.8T/ 2.0T、奧迪A62.0T 等車型上，都裝有渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)(Turbo)。但渦輪工作有遲滯現(xiàn)象，并且保養(yǎng)費(fèi)用高。渦輪增壓器的缺點(diǎn)是滯后，即由于葉輪的慣性作用對(duì)油門(mén)驟時(shí)變化反應(yīng)遲緩，使發(fā)動(dòng)機(jī)延遲增加或減少輸出功率，這對(duì)于要突然加速 或超車的汽車而言，瞬間會(huì)有點(diǎn)提不上勁的感覺(jué) 機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī) Su-percharger機(jī)械增壓的 壓縮機(jī)直接被發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸帶動(dòng)， 它的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)性好。但是它本身 需要消耗一部分能量，因此機(jī)械增壓不能產(chǎn)生特別強(qiáng)大的動(dòng)力，尤其在高轉(zhuǎn)速時(shí)，從而影響到發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速的提高。它響應(yīng)性好完全沒(méi)有渦輪的遲滯現(xiàn)象，可以在任何時(shí)候都能輸出源源

18、不斷的扭力。北京奔馳E200K 路虎攬勝動(dòng)版等車型上，都裝有機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。但高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的摩擦，從而影響到轉(zhuǎn)速的提高，并且噪音大。 2.2 大眾FSI/TFSI/TSI發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù) FSI燃油分層噴射發(fā)動(dòng)機(jī) FSI是Fuel Stratified Injection 的詞頭縮寫(xiě)，意指燃油分層噴射。該技術(shù)的運(yùn)用使FSI 發(fā)動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)相比擁有更低的油耗、更好的環(huán)保和更大的輸出功率和扭力。燃油分層噴射技術(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃技術(shù)的一種。大眾FSI 發(fā)動(dòng)機(jī)利用一個(gè)高壓泵，使汽油通過(guò)一個(gè)分流軌道（共軌）到達(dá)電磁控制的高壓噴射氣門(mén)。它的特點(diǎn)是在進(jìn)氣道中已經(jīng)產(chǎn)生可變渦流，使進(jìn)氣流形成最佳的 渦流形態(tài)進(jìn)入

19、燃燒室內(nèi)，以分層填 充的方式推動(dòng)，使混合氣體集中在位于燃燒室中央的火花塞周圍。如果稀燃技術(shù)的混合比達(dá)到25 /1 以上，按照常規(guī)是無(wú)法點(diǎn)燃的，因此必須采用由濃至稀的分層燃燒方式。通過(guò)缸內(nèi)空氣的運(yùn)動(dòng)在火花塞周圍形成易于點(diǎn)火的濃混合氣，混合比達(dá)到12 1左右，外層逐漸稀薄。濃混合氣點(diǎn)燃后，燃燒迅速波及外層。 TFSI渦輪增壓燃油分層噴射發(fā)動(dòng)機(jī)。 TFSI實(shí)際上就是比FSI多了一個(gè)T 字，這個(gè)T 字代表的則是渦輪增壓技術(shù)而發(fā)動(dòng)機(jī)本身也的確是在FSI發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)渦輪增壓機(jī)。渦輪增壓是利用排氣的高溫高壓推動(dòng)廢氣渦輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)，在帶動(dòng)進(jìn)氣渦輪壓縮進(jìn)氣，提高空氣密度，同時(shí)電腦控制增大噴油量，配合高

20、密度的進(jìn)氣，因此可以在排量不變的條件下提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是廢物再利用，將排氣導(dǎo)入渦輪工作組，然后 改變壓力，形成壓力差，增大發(fā)動(dòng)機(jī)的工作壓力。由于廢氣渦輪是靠排氣推動(dòng)的，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速底 時(shí) （待速）不啟動(dòng)，只要發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速足夠（通常在1500轉(zhuǎn)以上）渦輪增壓器就開(kāi)始工作，在啟動(dòng)轉(zhuǎn)速范圍以上都持續(xù)工作 TSI渦輪-機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī) 它實(shí)際上是把一個(gè)渦輪增壓器 (Turbocharger)和機(jī)械增壓器(Supercharger)一起裝到一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)里面。渦輪增壓器由于廢氣渦輪的慣性，會(huì)有發(fā)動(dòng)機(jī)相應(yīng)的遲滯現(xiàn)象。而機(jī)械增壓器則是由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸直接帶動(dòng)，能夠隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化而線性地改變自己的轉(zhuǎn)

21、速。2005年， 大眾 1.4 直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)首先搭載了這套系統(tǒng) （至今裝備到大眾量產(chǎn)乘用車的也只有這一款TSI發(fā)動(dòng)機(jī)）。它能發(fā)出125kW/27.5kg米 的輸出。不過(guò)把渦輪增壓和機(jī)械增壓結(jié)合起來(lái)倒并不是一個(gè)很新奇的想法，1985年的Lancia Delta S4 拉力賽車就采用了這樣的技術(shù)；還有二戰(zhàn)時(shí)期就有飛機(jī)采用了這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)，一些快艇的動(dòng)力系統(tǒng)也采用了這種技術(shù)。 2.3 可變氣門(mén)定時(shí)技術(shù)VVT 傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣相位和升程是固定的，不能使各種工況下都得 到最佳的配氣正時(shí)，可變氣門(mén)定時(shí)技術(shù)是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)里程碑。VVT（Variable ValveTiming）指的是發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)

22、升程和配氣相位定時(shí)可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況作實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)。VVT 技術(shù)可分為3種：可變相位 （phase）技術(shù)，可變升程（lift）技術(shù)，以及可變相位和升程技術(shù)。代表性的VVT技術(shù)是本田公司的VTEC （Variable Valve Timing and Valve lift Electronic Control System），豐田公司的VVT-i，（如圖1）保時(shí)捷公司的VarioCam 和寶馬公司的 VANOS。這一技術(shù)使發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)師無(wú)需再在低速扭矩與高速功率之間作抉擇，實(shí)時(shí)的氣門(mén)定時(shí)調(diào)整使得同時(shí)顧及低速扭矩與高速功率成為可能。連續(xù)可變氣門(mén)定時(shí)技術(shù)加上先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略，可以巧妙地實(shí)現(xiàn)可變壓縮比

23、。如在大負(fù)荷時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)容易發(fā)生自然引起的爆震，通過(guò)推遲進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉的時(shí)間來(lái)達(dá)到降低有效壓縮比的目的，從而避免爆震。而在中小負(fù)荷時(shí)，爆震不再是個(gè)問(wèn)題，可以通過(guò)調(diào)整氣門(mén)關(guān)閉時(shí)間達(dá)到提高有效壓縮比的目的，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)在中小負(fù)荷時(shí)有優(yōu)異的熱效率?？勺儦忾T(mén)技術(shù)也可使汽油機(jī)排放品 質(zhì)達(dá)到更好的水平。發(fā)動(dòng)機(jī)采用可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù)可以提高進(jìn)氣充量， 使充量系數(shù)增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和 功率可以得到進(jìn)一步的提高。它的特點(diǎn)是在大幅提高了燃油的經(jīng)濟(jì)效率的同時(shí)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。但對(duì)油品的要求十分苛刻。 2.4 柴油機(jī)高壓共軌電控燃油噴射系統(tǒng) 柴油機(jī)具有低速轉(zhuǎn)矩大，燃油經(jīng)濟(jì)性好和C O 排放低等突出優(yōu)點(diǎn)，因此各國(guó)越來(lái)越多地采用

24、柴油機(jī)，但傳統(tǒng)的柴油機(jī)存在著振動(dòng)噪聲大，NO 和PM 排放高等問(wèn)題，其解決辦法之一就是采用高壓共軌電 控燃油噴射技術(shù)。圖2為高壓共軌系 統(tǒng)簡(jiǎn)圖。共軌技術(shù)是指高壓油泵、壓 力傳感器和ECU 組成的閉環(huán)系統(tǒng) 中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過(guò)程 彼此完全分開(kāi)的一種供油方式。由 高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供 油管，通過(guò)對(duì)公共供油管內(nèi)的油壓 實(shí)現(xiàn)精確控制，使高壓管壓力大 小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，可以大幅 度減小柴油機(jī)供油壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速的變化，因此也就減少了傳統(tǒng)柴 油機(jī)的缺陷。ECU控制噴油器的噴 油量，噴油量大小取決于燃油軌（公 共供油管）壓力和電磁閥開(kāi)啟時(shí)間 的長(zhǎng)短。該技術(shù)不再采用傳統(tǒng)的柱 塞泵脈動(dòng)供

25、油的原理，而是通過(guò)供 軌直接或間接的形成恒定的高壓燃 集成在每個(gè)噴油器上的高速電磁開(kāi) 關(guān)閥的啟閉，定時(shí)定量的控制噴油 器噴射至柴油機(jī)燃燒室的油量，從 而保證柴油機(jī)達(dá)到最佳的燃燒比和 良好的霧化，以及最佳的發(fā)火時(shí)間、 足夠的能量和最少的污染排放。 高壓共軌噴射系統(tǒng)是建立在直 噴技術(shù)、預(yù)噴射技術(shù)和電控技術(shù)基 礎(chǔ)之上的一種全新概念的噴射系統(tǒng)。 它主要有高壓泵，帶調(diào)壓閥的共軌 管，帶電磁閥的噴油器，ECV （電 子控制單元）和各種傳感器組成高 壓共軌系統(tǒng)不再用柱塞泵分缸脈動(dòng)供油原理，而是用一個(gè)設(shè)置在噴油泵和噴油器之間的具有較大容積的共軌管把高壓油泵輸出的燃油蓄積 起來(lái)并平抑壓力波，再通過(guò)各高壓油管輸送

26、到噴油器上，由噴油器上的電磁閥的動(dòng)作控制噴油的開(kāi)始和終止。電磁閥作用的時(shí)刻決定噴油定時(shí)，起作用的持續(xù)時(shí)間和共軌壓力共同決定噴油量。由于這種系統(tǒng)采用壓力時(shí)間式燃油計(jì)量原理，因此又可稱為壓力時(shí)間控制式控噴射系統(tǒng)。高壓共軌噴射系統(tǒng)的特點(diǎn)是；噴油壓力的建立與噴油過(guò)程無(wú)關(guān) 噴油壓力，噴油過(guò)程和噴油持續(xù)期不受負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的影響；噴油定時(shí)與噴油計(jì)量完全分開(kāi)，可以自由調(diào)整每缸的噴油量和噴油始點(diǎn)；能實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射，快速停噴和多段噴射。因此高壓共軌噴射系統(tǒng)通過(guò)對(duì)噴油要素的優(yōu)化控制柴油機(jī)燃燒更充分，從而減少燃燒中有害物的形成，使柴油機(jī)的有害排放，噪聲排放和冷起動(dòng)性能都得到很大改善。 2.5 可變排量技術(shù)VDE 可變排量技

27、術(shù) （Variable displacement engine）就是根據(jù)汽 車動(dòng)力的需求來(lái)實(shí)時(shí)決定發(fā)動(dòng)機(jī)的有效排量，使做功的汽缸總是處于大負(fù)荷狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。這一技術(shù)適用于中大排量、V型布置的發(fā)動(dòng)機(jī)，如本田的V6、通用的V8及戴-克的W12汽油機(jī)。美國(guó)福特汽車公司利用最先進(jìn)的電腦控制技術(shù)，開(kāi)發(fā)出可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)(VDE)，并準(zhǔn)備將這種發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在福特汽車公司以后生產(chǎn)的轎車和卡車上，以改善汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。這種發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)最適合多汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)使用。對(duì)于 12缸發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，采用這種技術(shù)，相當(dāng)于安裝了2個(gè)獨(dú)立的6缸發(fā)動(dòng)機(jī)，可以根據(jù)駕駛的需要讓一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，而讓另一臺(tái) 處于怠速狀態(tài)。這樣，就可以隨時(shí) 調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣量，從而減少能源的消耗。據(jù)介紹，可變排量發(fā)動(dòng) 機(jī)并不是一項(xiàng)新的汽車技術(shù)。通用汽車公司早20世紀(jì)在80年代就在凱迪拉克上配備過(guò)可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)，但當(dāng)時(shí)的機(jī)