发动机新技术和趋势2

1、发动机新技术及发展趋势发动机作为汽-车的心脏，是汽车的动力z源。发动机的好坏直接影响着汽千的性能。随 着科技发展，发动机技术也在不断更新提高，如今，发动机不仅在动力性有很大的提高，更 在环保性能上有了很大改善。一、柴油机部分1、国内现行技术水平国内现阶段主要柴汕机牛产厂家都己掌握了涡轮增压和增压屮冷技术。朝柴的cy610 2bzlq、东风的 6btaa、4btaa、人柴的 ca6de1、锡柴的 ca6df1、玉柴的 yc611 2zlq系列等等。在冃前的技术条件下，涡轮增压器是唯一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输 出功率的机械装置。涡轮增压器实际上是-种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气

2、量。它 是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮乂带动同轴的叶轮，叶轮压 送由空气滤清器管道送来的空气，使z增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度为 涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增人可以燃烧更 多的燃料，相应增加燃料虽和调整下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。增压可使柴汕机在排量不变，重量增加不大的情况卜达到增加输出功率的口的。与相 同功率的非增压柴油机相比，增压柴油机不仅体积小，重量轻，功率大，而口还降低了单位 功率的成本。因此，增压技术是改善内燃发动机的重要技术手段。但是事物总有才盾性，空 气圧力的提高就是空气密度的提高

3、，空气密度的提高必然会使空气温度也同时增高，这如同 给轮胎打气时泵会发热一样。发动机涡轮增压器的出风口温度也会随着压力增人而升高，温 度提高反过来会限制空气密度的提高，耍进一步提高空气密度就耍降低增床空气的温度。据 实验显示，在相同的空燃比条件卜-，增压空气温度每卜降10摄氏度，柴汕机功率能提高3% 一5%,还能降低排放中的氮氧化合物(nox),改善发动机的低速性能。因此，也就产生 了屮间冷却技术。柴汕机屮间冷却技术的类型分两利a 种是利川柴汕机的循坏冷却水对屮 冷器进行冷却，另一种是利用散热器冷却，也就是用外界空气冷却。当利用冷却水冷却时, 需要添置个独立循坏水的辅助系统才能达到较好的冷却效

4、果，这种方式成本较高而且机构 复杂。因此，汽车柴油机大都采用空气冷却式中冷器。空气冷却式中冷器利用管道将压缩空 气通到一个散热器屮，利用风扇提供的冷却空气强行冷却。空气冷却式屮冷器町以安装在发 动机水箱的前而、旁边或者另外安装在一个独立的位置上，它的波形铝制散热片和管道与发 动机水箱结构相似，热传导效率高，可将增压空气的温度冷却到50至60摄氏度。涡轮增压器主要生产厂商有：honeywell ±海公司、辽宁东方增压器(集团)公司 等。2、新技术的应用随着环保法规的i益严格，光靠增压屮冷技术已不能满足日益严格的环保要求，这就 需要更新的柴油机电控喷射技术来支持。现在国内的柴油机电控喷射

5、系统正处在开发阶段。比如上海内燃机研究所、无锡油泵 油嘴研究所等止在积极研究z小。无锡油泵油嘴研究所已把部分成果应用到双燃料机i:实现 了天然气和液化石油气的电控化，目前正进行匹配试验。柴汕机的电控喷射系统的基木匸作原理是计算机根据转速传感器和汕门位置传感器的 输入信号，首先计算出基木喷油量，然后根据水温、进气温度、进气压力等传感器的信号进 行修正，再与来门控制套位置传感器的信号进行反馈修正，确定最佳喷汕用的。电控柴汕喷 射系统山传感器、ecu （计算机）和执行机构三部分组成。其任务是对喷油系统进行电子 控制，实现对喷汕量以及喷汕定时随运行i】况的实时控制。采用转速、温度、圧力等传感器, 将实

6、时检测的参数同步输入计算机，与已储存的参数值进行比较，经过处理计算按照最佳值 对喷汕泵、废气再循环阀、预热寒等执行机构进行控制，驱动喷汕系统，使柴汕机运作状态 达到最佳。3、技术发展趋势在汽午柴油机中，高速运转使柴油喷射过程的时间只有千分之儿秒，实验证明，在喷 射过程中高压油管各处的压力是随吋间和位査的不同而变化的。山于柴油的可压缩性和髙压 油管中柴油的压力波动，使实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较人的差界。 油管内的压力波动有吋还会在主喷射之后，使高压油管内的压力再次上升，达到令喷油器的 针阀开启的压力，将已经关闭的针阀乂重新打开产牛二次喷油现象，由于二次喷油不可能完 全燃烧，于

7、是增加了烟度和碳氮化合物（hc）的排放量，油耗增加。此外，每次喷射循环 后高压油管内的残压都会发牛变化，随之引起不稳定的喷射，尤其在低转速区域容易产牛:上 述现象，严重时不仅喷油不均匀，而且会发生间歇性不喷射现象。为了解决柴油机这个燃油 压力变化的缺陷，现代柴油机采用了一种称为''共轨的技术。冃前电控喷油技术已从初期的位置控制烈发展到时间控制烈。共轨式电控燃油喷射技 术止是属丁后者。该技术不再采川传统的柱塞泵脉动供油的原理，而是通过共轨直接或间接 地形成恒定的高斥燃油，分送到每个喷油器，并借助集成在每个喷油器上的高速电磁开关 阀的开般与闭合，定时、定量地控制喷油器喷射至柴油机燃

8、烧室的油量，从而保iif柴油机达 到最佳的燃烧比和良好的雾化，以及最佳的点火时间、足够的点火能量和最少的污染排放。这一系统主要由电控输汕泵、共轨（恒压蓄汕箱）、高速电磁开关阀、喷汕器、电子控 制装置（ecu）及各类传感器等组成。按照喷汕高压形成的不同，目前共轨式电控燃汕喷射 系统有两种基木形式，即高压共轨式和屮压共轨式。在高压共轨系统屮，输汕泵为高压泵（压 力在12 0 mpa以上），它直接产牛高压燃汕后输送至共轨中消除压力的脉动，再分送到 各个喷汕器。当电了控制装置按需要发出指令信号后，高速电磁阀（响应在2 0 ops左右） 迅速打开或关闭，进而控制喷汕器工作，即按设泄的要求把高压燃汕喷出或

9、停喷。与z相比, 在屮压共轨系统中，输汕泵则为屮压输汕泵（压力在1 01 3 m p a ）,它是将产生的中压 燃汕送至共轨小消除压力的脉动，再分送至带有增压柱塞的喷汕器屮。当高速电磁开关阀接 受到电了控制装置发送的指令信号麻，就迅速开启或关闭，从而控制喷汕器工作，迅即通过 增压柱塞的增压作用，把从共轨屮来的屮压燃汕加压至高压（1 2 01 5 0 mp a ）后喷出 或停喷。柴油机共轨式电控燃油喷射技术是一种全新的技术，因为它集成了计算机控制技术、 现代传感检测技术以及先进的喷汕结构于一身。它不仅能达到较高的喷射压力、实现喷射压 力和喷油量的控制，而且能实现预喷射和后喷，从而优化喷油特性形状

10、，降低柴油机噪声和 大大减少废气的排放量。该技术的主要特点是：1 .采用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀，使得喷油过程的控制十分方便, 并且可控参数多，益于柴油机燃烧过程的全程优化。2. 采用共轨方式供汕，喷汕系统压力波动小，各喷汕嘴间相互影响小，喷射压力控 制梢度较高，喷油量控制较准确。3. 高速电磁开关阀频响高，控制灵活，使得喷汕系统的喷射压力可调范围人，并且 能方便地实现预喷射、后喷等功能，为优化柴油机喷油规律、改善英性能和降低废气排放提 供了有效手段。4. 系统结构移植方便，适应范围宽，不像其它的几种电控喷油系统，对柴油机的结 构形式冇专门要求；尤其是高压共轨系统，均能与冃前的小

11、型、中型及重型柴油机很好匹配, 因而市场前景看好。正是由于共轨式电控燃汕喷射技术具有上述的特点，所以该技术一经问世，就得到世 界上人多数柴汕机制造厂商的青睐，其中，高压共轨系统被认为是2 0世纪内燃机技术的3 大突破z 现在国内外许多内燃机方面的专家学者都在致力于该项新技术的研究，并着手 开发新一代的高压共轨系统产品及其与之配套的产品。特别是由于世界上像徳国b o s c h 公司、daimler benz公司；美国b k m公司、caterpi 1 lar公司； li木dens o公司和英国l u c a s公司这些有影响力的人公司的积极投入，近几年来共 轨式电控燃汕喷射技术的研究与开发乂有

12、了新进展。目前，这一技术的研究与开发热点在于: （1 ）如何解决高压共轨系统的恒高圧密封问题；（2 ）如何解决高压共轨系统屮共轨压力的微 小波动所造成的喷汕量不均匀问题；（3 ）如何解决高压共轨系统的多map（三维控制数据 表）优化问题；（4）如何解决微结构、高频响电磁开关阀设计与制造过程屮的关键技术问题。4、绿色柴油机技术的演变过程。、进气处理技术的演变1970-84涡轮增压水一空气中冷系统1985-89提高进气压力大流量水一空气中冷系统1990-93小流量水一空气屮冷系统、更小的涡轮进气管增压空气一空气屮冷系统、 使用稀薄混合气1994-97进排气的改进、带废气放气阀的涡轮增压1998-2

13、002结构可变的涡轮增压器、每缸四阀2002-2008废气再循环装置、燃烧系统技术的演变1970-84提高汽缸零部件的刚度1985-89提高压缩比、提高峰值汽缸压力1990-93钱接式活塞，其第一道活塞坏的位置更高、油坏锥度的变化、减小缸孔的 变形、引入气门杆密封、减小气流滞止空间、改善润滑1994- 97带锥度的缸套、改善燃烧室屮空气的流动、再凹入燃烧室、活塞环变化、 改进气门杆密封、减小余隙、按规格调整压缩比1998-2002喷咀中心布置、柴油喷射技术的演变直列式喷汕泵，峰值压力500巴直列式喷油泵，峰值压力800巴八十年代初期，直列式喷汕泵，峰值压力为1150巴分配式喷汕泵，峰值为450

14、巴八十年代初期，分配式喷油泵，峰值压力950巴分配式喷油泵的电子控制直列式喷汕泵的电子控制控制的直列式喷汕泵卡车用组合式喷汕器，峰值压力为1600巴带有可编程控制器的组合式喷汕器，峰值压力1600巴共轨泵（峰值压力1400巴）乘用车用组合式喷汕器，（峰值压力2050巴）、电子技术的演变1988-90电子调配器、电子燃油喷射1990-94柴汕机电控喷射、发动机自检、即时反馈并监控适当的供汕1995- 99车载电脑诊断2000-2002用废气再循环等对进气和供油进行全面控制、使用稀薄混合气、后处理的演变1994-1997使用氧化催化剂、颗粒物收集器2000-2004有选择的催化反应减少氮氧化物20

15、07-可持续再生的颗粒物收集器二、汽汕机部分1、国内现有技术水平随着国内环保法规的日益严格，化油器发动机因其在空燃比精确控制、各缸油量分配 均匀性和响应性能方面存在着先天不足，已不能满足现行的环保法规要求。取而代z的是电 /汽油喷射发动机。与传统的化油器供给系统相比，电子汽油喷射系统是以燃油喷射装置取 代化汕器，通过微电子技术对系统实行多参数控制，可使发动机的功率提高10%,在耗汕 量相同的情况下,扭矩可增大20%；从o-100km/h加速度时间减少7%；油耗降低1 0%；废气排污量可降低34% 50%,系统采用闭环控制并加装三元催化器，排放量可下 降73%。电子燃油喷射系统有两种类型；单点汽

16、油喷射系统spi和多点汽油喷射系统mpi, 国内现引进的机型象广州本田、沈阳航天三菱、天津丰iii、神龙等发动机都己广泛采用mp i （多点喷射）系统。mpi系统由燃料供给系统（电动汽汕泵、燃汕滤清器、分配管、压力调节器、喷汕器和 冷起动阀等）、空气供给系统（空气滤清器、空气流量计、进气系统等）以及电子控制系统（电 子控制单元ecu、传感器）等组成。工作原理由空气流量计检测发动机的进气量，由发动机 转速及11|轴位置传感器捉供发动机转速信号和11|轴转角信号，电子控制单元根据发动机运行 工况，从存储单元的数据屮查出相对应工况卜的最佳空燃化，依据进气量利转速及illi轴转角 信号计算出每循坏的供

17、汕量，实现对喷汕器的喷汕量的控制，同时通过节气门位證、冷却水 温、空气温度和氧含量等传感器检测到的反映发动机运行工况的表征信号，对喷汕量、喷汕 时间进行修正，从而使发动机始终具有一个最佳的空燃比。汽油机电子控制系统包括：微电脑中央控制单元ecu、各种传感器（温度、位置、空气流量、氧、爆震等）和执行机构（燃油泵、喷油嘴、分配管、油压调节器等）。现在汽油 机喷射系统在国内冇实力的生产企业冇上海联合电了冇限公司、北京德尔福万源汽车发动机 管理系统有限公司等。2、汽油机技术发展趋势随着近年燃油价格不断往上涨，汽车运行的最佳经济性也成为各大乍厂不断寻求的目 标。汽油直喷式是实现这一fi标的途径z ，汽油

18、机实现直喷式已经成为-种浙世纪的潮流。汽汕氏喷式也叫作缸内喷注式，它与一般汽汕发动机的主要区别在于汽汕喷射的位置, 目前一般汽汕发动机上所用的汽汕电控喷射系统，是将汽汕喷入进气歧管或进气管道上，与 空气混介成混介气示再通过进气门进入气缸燃烧室内被点燃做功；而缸内喷注式汽汕发动机 顾名思义是在气缸内喷注汽汕，它将喷汕嘴安装在燃烧室内，将汽汕肓接喷注在气缸燃烧室 内，空气则通过进气门进入燃烧室与汽汕混合成混介气被点燃做功，这种形式与肓喷式柴汕 机相似，因此有人认为缸内喷注式汽汕发动机是将柴汕机的形式移植到汽汕机上的一种创 举。缸内喷注式汽油发动机的优点是油耗量低，升功率大。混合比达到40:1 (般

19、汽油发 动机的混合比是15:1)，也就是人们所说的''稀燃。机内的活塞顶部一半是球形，另一半 是壁而，空气从气门冲进來后在活塞的压缩下形成一股涡流运动，当压缩行程行将结束时, 在燃烧宰顶部的喷油嘴开始喷油，汽油与空气在涡流运动的作用下形成混合气，这种急速旋 转的混合气是分层次的，越接近火花塞越浓，易于点火做功。山于缸内喷注压缩比达到12, 与同体积的一般发动机相比功率与扭矩都捉高了 10%。缸内喷注式汽油发动机是山口本三菱汽车公司创制的，这种称为1.8升顶置双凸轮轴 16气门4g93型发动机安装在三菱hsr-v型概念车上，并在96年6月北京国际车展上 广泛做了宣传，但当时许多人

20、认为这种发动机只是一种''概念而已，没有引起足够的重视， 但随着这几年美l1欧等国人汽车厂商丰皿、木田、奔驰、通用等对这种汽汕发动机都产生了 兴趣，纷纷修改了原來的方案研究起缸内喷注式汽油发动机，认为这种发动机很可能会成为 下世纪初汽汕发动机的主要机型。冃前哈尔滨东安汽车发动机制造冇限公司引进的日木三菱公司的4g1系列发动机就 具有这项先进的垂直涡流稀燃(mvv)技术。2008年中国汽车发动机排名2009-02-16来源：艾凯数据研究中心字体大小:大中小排名企业名称销量比同期累计增长市场份额广西玉柴机器集团有限公司5501489.136.28二一汽一大众汽车冇限公司492140

21、7.745.61三柳州五菱柳机动力有限公司4868676.355.55四重庆长安汽车股份有限公司442907-5.345.05五中国第一汽车集团公司33958312.443.87六哈尔滨东安汽车发动机制造冇限公司33032118.073.77七上海大众汽车有限公司327164-7.093.73八奇瑞汽车股份有限公司3222081.313.68九一汽丰田(天津)发动机有限公司31125532.343.55十广汽丰田发动机有限公司308460-11.373.52前10家合计39110535.0944.62国内发动机1.8对比情况:1产 厂家匹配午 型发动机型 号排量(l)缸径x 冲程(mm)功率(

22、kw/r/min )转矩(n-m/r/min)升功率(kw/l)主要技术特 占八、汽 人 众新奥辿a4、a6迈 腾、明 锐ea8881.79882.5 x84.1118/6200250/1500420065.63fsi一汽 海马普力马hf483q1.83983.0 x85.()60/600()160/400()48.94l4、vics上海 大众帕萨特 领驭bgc11.7881.0 x86.4110/5700210/1700460061.76l4、五气门、vvt、 增压东风本田思域r18a11.79981.() x87.3103/6300174/430057.3l4、pgmf1、i-vtec长安

23、 福特福克斯cfa483q1.79883.0 x83.191.4/6000161/400050.8l4、单缸独立 点火华晨 屮华尊驰、 骏捷bl1.8t1.79381.0 x87.0125/5500235/2000450069.7l4、sohc奇瑞东方之 子sqr481fc1.79981.() x87.297/5750170/430053.92l4吉利远呆4g181.79279.0 x91.4102/6000172/4100-430056.92cvvt江淮 汽车宾悦hfc4ga31.99785.0 x88.095/5500172/3000 450047.57l4东安 三菱骏捷4g931.834

24、81.0 x89.088/5500161/460047.98l4、sohc4g931.83481.0 x89.0103/6500170/550056.16l4、sohc内发动机2.0对比情况:生产 厂家匹配车 型发动机型号排量缸径x冲 程(mm)功率(kw/r/min)转矩(n-m/r/min)升功率(kw/l)主要技术 特点一汽- 大众奥 迪a6lbow3.39381.0 x77.4130/6000230/3000500054.33v6、vvt、 可变进气 歧管长度一汽 丰田皇冠、锐 志5gr-fe2.49787.5 x69.2145/6200242/440058.07v6、2 气 门、vv

25、t-i神龙 汽车凯旋rfn10lh3x1.99785.() x88.0108/6000200/400054.08cvts广汽 丰田凯美瑞2az-fe2.3628&5x96.0123/6000224/400052.1l4、vvt-i奇瑞a520、瑞 虎sqr484fc1.97183.5 x90.0102/5750182/430051.75l4江淮 汽车瑞风、瑞 鹰hfc4ga31.99785.0 x88.095/5500172/3000-450047.57l4东安 三菱4g941.99981.5 x95.8094/5500175/450047.02l4沈阳 航天 三菱三 菱suv4g69

26、s4m2.37887.0 x100.0121/6000217/400050.88l4、mivec缸内直喷技术（gdi）缸内直喷技术（gdi）,燃汕以细微滴状的薄雾方式进入汽缸，而不是以蒸汽的方式。这 也就意味着当燃油雾滴吸收热量变为可燃蒸汽时，实际上对发动机的汽缸起到了冷却的作 用。这种冷却作用降低了发动机对辛烷的需要，所以其压缩比可以有所增加。而且正如柴汕 一样，采用较高的压缩比可以提高燃料的效率。采用gdi技术的另一个优点是它能够加快 油气混合气体的燃烧速度，这使得gdi发动机和传统的化油器喷射发动机相比，可以很好 地适应废气再循环工艺。采川计算机來模拟进出燃烧室的燃料和空气流的情况是一项

27、突破性的技术。燃烧室和活 塞的形状、喷油脉冲的能量和方向、活塞和发动机热量的运动情况都会影响油气混合物雾滴 的位置。这项技术采用了指燃汕分层喷射。燃汕分层喷射技术是发动机稀燃技术的一种。 什么叫稀燃？顾名思义就是发动机混合气中的汽油含量低，汽油与空气z比町达1:25以上。大众fsi发动机利用一个高压泵，使汽油通过一个分流轨道（共轨）到达电磁控制的高 压喷射气门。它的特点是在进气道中已经产生口j变涡流，使进气流形成授佳的涡流形态进入 燃烧室内，以分层填充的方式推动，使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围。如果 稀燃技术的混合比达到25： 1以上，按照常规是无法点燃的，因此必须釆用由浓至稀的分

28、层 燃烧方式。通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，混合比达到12： 1 左右，外层逐渐稀薄。浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。fsi特点是：能够降低泵吸损失，在低负荷时确保低油耗，但需要增加特殊催化转换器 以有效净化处理排放气体。fsi发动机按照发动机负荷工况，基本上可以口动选择2种运行模式。在低负荷吋为分 层稀薄燃烧，在高负荷时则为均质理论空燃比（14.6-14.7）燃烧。在这两种运行模式中，燃 料的喷射时i'可有所不同，真空作动的开关阀进行开启/关闭。在高负荷小所进行的均质理论 空燃比燃烧中，燃油则是在进气冲程中喷射。理论空燃比的均质混合气易于燃烧，不必借助 涡流

29、作用，因此，山于进气阻力减少，开关阀打开。而在全负荷以外，进行废气再循环，限 制泵吸损失，由于肓喷化而使压缩比提高到12.1,即使在均质理论空燃烧比混合气燃烧屮， 仍能降低燃油耗。进一步说，在fsi发动机中，在低负荷与高负荷之间，作为笫三运行模式 而设定均质稀薄燃烧，在这种运行模式中，燃油在进气冲程喷射，并且山于产纶加速稀薄混 合气燃烧的纵涡流，开关阀被关闭。这时，阻碍燃烧的废气再循环（egr）暂不进行。与均 质理论空燃比燃烧不同的是，吸入空气量超过燃油的喷射量.所以实际上fsi发动机有三种 工作模式：分层稀薄燃烧，均质稀薄燃烧，均质理论空燃比燃烧。共轨燃汕喷射系统(crs)共轨系统将燃油压力

30、产生和燃油喷射分离开來。共轨系统与z前以凸轮轴驱动的柴油喷 射系统不同，共轨式柴油喷射系统将喷射压力的产牛和喷射过程彼此完全分开。电磁阀控制 的喷汕器替代了传统的机械式喷汕器，燃汕轨屮的燃汕压力由一个径向柱塞式高压泵产生, 压力人小与发动机的转速无关，可在一定范围内自由设定。共轨屮的燃汕压力由一个电磁压 力调节阀控制，根据发动机的工作需要进行连续压力调节。电控单元作用于喷汕器电磁阀上 的脉冲信号控制燃油的喷射过程。喷油量的大小取决于燃油轨中的油压和电磁阀开启时间的 长短，及喷油嘴液体流动特性。最近2年，匹配肓喷柴汕发动机的轿车在欧洲得到了显著发展，有着高效和出色的燃汕 经济性，并降低了发动机噪

31、音。直喷柴油发动机使用的是泵喷嘴系统，国内生产的1.9tdi 宝來就应用这一系统，最高喷射压力可达到1800巴。泵喷嘴直喷系统好虽好，但燃汕压力 不能保持恒定，随着排放控制的更加苛刻，就需要更高及恒定的柴油喷射压力和更完善的电 子控制，于是众多制造商们就把优点更多的柴油共轨系统作为柴油发动机的发展。这一系统 有很高的燃汕压力，并能提供弹性燃汕分配控制，通过ecu灵活地控制燃汕分配、燃汕喷 射时间、喷射压力和喷射速率。通过对以上特性的控制，共轨已经使柴油机的响应性和驾驶 舒适性达到了汽油发动机水平，同吋它貝有着显著的燃油经济性和低排放特性。市凸轮轴驱动控制的轴向柱塞式分配泵的发动机，燃油系统压力

32、与发动机转速呈线性关 系，在发动机低转速时形成燃油压力不足，而共轨系统能够在发动机的所有转速范围内获得 非常高的燃油压力。灵活的电子控制系统对正时和喷射压力的控制在发动机各种工况下都能 够获得低排放和高效率。由于压力的形成与喷射过程分离，使发动机设计人员在研究燃烧和 喷汕过程时获得了更大的h由。可根据发动机工况的要求调节喷射压力和喷射正时，使发动 机在低速工况下也能实现完全燃烧，所以既使是在很低的转速也能获得大扭矩。预喷射技术 的应用在降低排放和噪音方而取得了更大的进步。第一代共轨高压泵总是保持在最高圧力，导致能最的浪费和很高的燃汕温度。第二代可 根据发动机蛊求1佃改变输出压力，并具有预喷射和

33、后喷射功能。预喷射降低了发动机噪音: 在主喷射z前百万分z-秒内少量的燃汕被喷进了气缸压燃，预加热燃烧室。预热后的气缸 使主喷射后的压燃更加容易，缸内的压力和温度不再是突然地增加，有利于降低燃烧噪音。 在膨胀过程中进行后喷射，产牛二次燃烧，将缸内温度增加200250c,降低了排气中的 碳蛍化合物。由于其强人的技术潜力，今天各制造商已经把目光定在了共轨系统第3代一一 压电式(piezo)共轨系统，压电执行器p代替了电磁阀，于是得到了更加精确的喷射控制。没 有了回汕管，在结构上更简单。压力从2002000巴弹性调节。最小喷射量可控制在0.5mm3, 减小了烟度和nox的排放。能耗更低动力更强更好的

34、燃油经济性？福特e8boost节省油耗高达20%,且动力更鱼劲！即使 应用先进技术，全球大多数汽车还绘靠汽油驱动的，并且数以千万计。而福 待汽车全新的涡轮增压燃油宣驗发动机将使汽油驱动更经济、更高效、排放 更低！以下向您呈现福待ecoboost实现11能耗更低，动力更留 的廉理：涡轮增压燃油直喷发动机勺斥6=8, 4=6发动机择放負体涡轮堆压全过程縈凑海效的发动机窩圧魅油裱政搖區射到毎个汽缸的 魅烧堂中.而不处做传统发动机那 样，亦进气逋中与吸入空7混舍 优总：走油更稽确地输送.有助于 实放.容积利用东数得以 提离.迟免从而3保更好的 性能我現与燃油效*.血含干发动机ii放气体的能原本 被白白

35、浪療.现左这些鉅it会用于 林动个涡轮.该涡轮与压集进气 的压编机柄连.右效提离发动机的 升功罩涡絵增压与貨质技术协网 作用.右效地缓解了増圧发动机的 传统缺幣：涡轮迟滞和发动机划震以上尊式得以成立归妙千越符ecoboosi 6缸发动机能发挥传挾8缸发动机的性能； ecoboost 4缸发动机就相当十传统641发动 机.此外.福材他受途箱（搭戦于福特象 迪欧或bl福始edge.也是福符fusion、 金牛座以及金牛座xvffi的1h1搭配）带来 更为平jr的alott油圾济性.繼耗更任.动力更鱼！经济节省h«*%fft»t$ecoboost发动机，可以更 高效地利用懺油.并

36、油次数.便仪色 坏保和貝驶乐建角者兼备，e jefficiency汽车之家 club. autokome. com. ch国外汽车发动机的新技术扫描汽车节能、环保技术在发动机开发中的关键作用伴随汽车产销量快速增长而来的是人气污染和石油消耗。先进的发动机技术在汽车节能、环保技术开 发中起着关键的决定性的作用。与美国上世纪90年代中实施的联邦排放法规相比，于2007年全面实施 的新联邦排放法规将要求汽车氮氧化物排放降低幅度高达95%,碳氢排放物降低幅度窩达84%。而于此 同时，与排放相关的系统及零部件耐久性耍求达到12万英里。2007年美国联邦排放标准中第五分组碳氢 排放极限约为欧iv排放极限的-

37、半(由于测试循环的不一致，真正的排放要求比欧iv排放的一半还低)。这 越来越严格的排放法规和人们对节能认识的加深，使得高效率、低排放车用发动机技术的开发受到高度的 重视，从而促使传统的内燃机技术不断创新。如汽汕机直喷技术、可变气门定时技术、可变进气管、燃烧 速率控制滑片、可变排量技术、高压共轨直喷柴油机等等。苗于各国国情的不同，在环境保护及节能方面 所侧重的技术也有所区别。丨i木出于国土资源的因索，微型车辆、经济型车的比例较高，小排量发动机就 既能满足节能环保的要求，乂能给这类车提供足够的驱动力；而在欧洲，由于柴油便宜，热效率远高于汽 汕机，使消费者容易接受柴汕机驱动的汽车要比汽汕机驱动的同类

38、汽车贵1000-2000美元的事实。另外, 柴汕机的低速扭和远胜丁-汽油机，这也便偏爱汽车运动感的欧洲人更将直喷柴汕机视为高科技的代农。现 在的西欧，超过35%的新车销售是柴油机。在发动机节能坏保新技术开发的同时，人们不能忽视燃油特性 对发动机技术普及的巨大影响。汽车尾气的净化完全依赖于废气催化后处理装登，而燃油屮硫含量是催化 后处理装置的''克星"。燃汕中的硫在气缸内燃烧后氧化成二氧化硫，二氧化硫与载体涂层中的催化物起反 应，使催化器的转换效率大幅度下降。根据燃油含硫量法规，欧洲柴汕机的含硫量在50ppm以下，而美 国联邦冃前限制300ppm,到2007年将降低到8

39、0ppm.欧洲低硫柴油为柴油机的普遍应用创造了条件。 往美国，随着含硫最的降低，直喷柴油机徃轻型车上的应用的条件ii趋成熟，所有的跨国汽车公司都徃开 发针对北美市场的高速直喷柴油机，以待近几年后投入市场。涡轮增压发动机(turbo)在宝來1.8k速腾1.8t、途安1.8t、帕萨特1.8t、奥迪a4、1.8t/2.0t、奥迪a62.0t等车型上, 都装有涡轮増床发动机(turbo)o增斥技术是一种提窩发动机进气能力的方法。它通过采用专门的压气札 预先对进入气缸的气体进行压缩，提高进入气缸的气体密度，増大进气量，更好地满足燃料的燃烧需要， 从而达到提高发动机功率的目的。在不増加发动机排量的基础上，

40、可人幅度提高功率和扭矩。但涡轮工作 有迟滞现象，并且保养费用高。机械增压发动机(supercharger)北京奔驰e200k路虎揽胜运动版等车型上，都装有机械增压发动机。机械增压的压缩机直接被发动 机的曲轴带动，它的优点是响应性好。但是它本身需耍消耗部分能量，因此机械增压不能产生特别强人 的动力，尤其是在高转速时，从而影响到发动机转速的提高。它响应性好完全没有涡轮的迟滞现象，可以 在任何时候都能输出源源不断的扭力。但高转速时会产生大最的摩擦，从而影响到转速的捉高，并且噪音 大。汽油直喷技术(fsi)汽油机直喷技术,就是将汽油通过窩赋约100大气压)供油系统将汽油直接喷到燃烧室内与空气混合、 燃

41、烧。gdi在电子喷射和控制技术取得长足发展后，于上吐纪90年代后期开始进入市场。与传统的多点 气道喷射的汽汕机相比，gdi有四人显著的优点：能有效降低发动机的未燃碳氢化合物的排放，因为gdi 技术避免了气道喷射汽油机在冷起动时燃油在气道壁面沉积的问题，而h极大地捉高了燃油与空气的混合 程度，更为精确地控制了每个燃烧循环的空气与燃油的比例，从而达到缸内完全燃烧的目的；使汽油在燃 烧室内雾化、蒸发，降低了燃烧室内空气的温度，从而増加了燃烧室内空气的质量；因汽油蒸发降低了充 气的温度，使发动机设计师有可能提高发动机的压缩比，提高发动机的热效率；gdi使发动机能很容易实 现分层燃烧。奥迪a4 2.0t

42、、奥迪a6 2.0t等车塑上，都装有汽5由直喷技术。燃油分层喷射技术是发 动机稀燃技术的一种。什么叫稀燃?顾名思义就是发动机混合气屮的汽油含量低，汽油与空气之比可达1： 25以上。它的特点是在进气道中己经产生可变涡流,使进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室内，以分层 填充的方式推动，使混合气体集中在位于燃烧爲中央的火花塞周围。在大幅提高了燃油的经济效率的同时 増加发动机的功率。但对油品的要求十分苛刻。共轨柴油喷射系统共轨柴油喷射是近年來工程师们开发的使柴油燃油在极高的压力下喷入气缸内的一种新技术，山于采 用了这种新技术和先进的涡轮増压技术以及效率更高的燃烧室设计使稀燃柴油机运行得更加平稳、安静，

43、 而柴汕机也更加干净。由于采川了共轨燃汕喷射技术，某些在欧洲销售的紧凑型轿车，如：大众的lupo 和奥迪的a2,在高速公路上行驶时，显示了较好的燃油经济性，其耗油仅为90mpg。还有一种燃油直接 喷射技术，柴油燃油在很高的压力下直接猛然喷入气缸内的特定h标区使燃油燃烧得更加充分。通用汽车 公司雪佛兰分部的du-ranmax v-8柴油机是美国第一台用在载货车上的共轨直喷柴油发动机，这项技术 使该柴汕机运行得比以前的柴汕机更为平稳和安静。美国于2004年实行新排放标准，新标准规定了极为 苛刻的氮氣化合物及碳烟微粒排放耍求。即使采用欧洲h前最先进的柴汕机技术也很难满足这种要求，因 此，柴油车在美国

44、市场上不会出现像欧洲市场那样快速增长的销售势头，除非美国调整其将于2004年开 始实行的新排放标准。为了解决排放问题，现在许多零部件供应商正在积极研究一种后处理系统，如装在 排气系统里的可烧掉冇害排放物的电气点火触媒装置。为了满足新的排放标准，2006年美国还使用-种 更为洁净的低含硫柴油燃油。减少汽车的排气污染是一项综合性工作，在这项工作屮完善柴油机技术才是 至关重要的。宝来1.9tdi、奥迪a6 2.5tdl华泰、现代、特拉卡2.9crd等车型上，都装有共轨柴汕 喷射系统。共轨式柴油喷射系统将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开。电磁阀控制的喷汕器替代了 传统的机械式喷油器，燃油轨屮的燃油

45、压力山一个径向柱塞式高压泵产生，圧力大小与发动机的转速无关, 可在一定范围内自山设定。它的特点是很好经济效率，并且低速扭矩可以获得很好的动力。但发动机产生 的噪音和震动大。可变气门定时技术(vvt)可变气门定时技术是汽油发动机技术发展的另一个里程碑。vvt指的是发动机气门升程和配气相位定 时可以根据发动机工况作实时的调节。这一技术使发动机设计师无需再在低速扭矩与窩速功率z间作抉择, 实时的气门定时调整使得同时顾及低速扭矩与高速功率成为可能。连续可变气门定时技术加上先进的发动 机控制策略，可以巧妙地实现可变压缩比。如在大负荷时，发动机容易发生自然引起的爆震，通过推迟进 气门关闭的时间来达到降低有

46、效压缩比的ii的，从而避免爆震。而在中小负荷时，爆震不再是个问题，可 以通过调整气门关闭时间达到提高有效压缩比的h的，从而使发动机在屮小负荷时有优异的热效率。可变 气门技术也可使汽油机排放品质达到更好的水平。本田雅阁、本田crv、丰田花冠、马h达6、新欧蓝 德、宝马325等车型上，都装有可变正时气门技术(vvt-ivect)o发动机可变气门正时技术是近些年来 被逐渐应用子现代轿车上的新技术中的一种，发动机采用可变气门正时技术可以提高进气充量，使充量系 数增加，发动机的扭和和功率可以得到进一步的提高。它的待点是在大幅提高了燃汕的经济效率的同时增 加发动机的功率。但对油品的要求十分苛刻。可变排量技

47、术另一项最近两年开始投入市场的汽油机技术就是切缸工作循环，或称为可变排最。可变排量技术就是 根据汽车动力的需求來实时决定发动机的冇效排量，使做功的汽缸总是处于大负荷状态，从而达到节能环 保的目的。这一技术适用于中人排量、v型布置的发动机，如本田的v6、通用的v8及戴一克的们2汽油 机。美国福特汽车公司利用授先进的电脑控制技术，开发出可变排量发动机(vde)，并准备将这种发动机 安装在福特汽车公可以厉生产的轿车和卡车上，以改善汽车的燃油经济性。这种发动机技术授适合多汽缸 的发动机使用。对子12缸发动机來说，采用这种技术，及d相当于安装了两个独立的6缸发动机，可以 根据驾驶的需要让一台发动机运行，

48、而让另一台处于怠速状态。这样，就可以随时调整发动机的排气量， 从而减少能源的消耗。据介绍，可变排量发动机并不是一项新的汽车技术。通用汽车公司早在80年代就 在凯迪拉克上配备过可变排量发动机，但当时的机型未能达到它应该达到的性能标准。因为发动机经常产 生较大的噪声，且从8缸转换成4缸的过程也非常不稳定，偶尔还会被卡死在一种状态下无法调节。造成 这种问题的原因并不是可变排最发动机木身的技术冇问题，而是当时的电脑芯片不能完成毎秒200次的计 算功能。燃烧速率控制滑片类似的设计思想在toy-ota和ford的发动机上有所体现。汽油机在怠速和小负荷时，燃烧室内残余 废气所占的比例很高，会导致点火闲难、火

49、焰传播速度慢，这会负面影响发动机的排放及效率。而另一方 面，在一般城市交通屮，汽车发动机绝人部分时间是在屮、小负荷及怠速状况。优化汽油机在这些状态下 的排放和热效率具冇重大的意义。燃烧速率控制滑片就是通过促进燃烧室内在火花塞附近创造稳定的、容 易点燃的空气燃汕混合比，通过增加燃烧室湍流的強度达到节能环保的h的。发动机在怠速或小负荷时， 发动机电子控制器会实时调节滑片在发动机进气道的位置，使滑片挡住进气道部分截血积，从而使新鲜空 气一燃油混介气在进入燃烧室时冇一切向的速度，在燃烧宅内形成冇序的涡流。在着火及燃烧的早期，冇 序的涡流碎化成小尺度的涡流，从而大大提高火焰的传播速度。气缸节能技术80年

50、代初期，凯迪拉克曾努力设计一种变排最气缸发动机，但山于技术不成熟，这种尝试最后还是火 败了。凯迪拉克在其v& v6、v4发动机上的失败使变排量发动机技术的前景蒙上了一层阴影。梅塞徳斯 一奔驰却不甘心失败，该公司在其2001年新款v12s级高级轿车和cl单排座双门厢式车身小轿车上装 备了节能气缸。在默谢台斯的这种气缸控制系统里，计算机控制的对开式摇臂可随时在发动机不需要最人 能量时使凸轮轴断开气阀，关闭某一侧的气缸。通川汽车公司在2004年采川伊顿公司开发的新气缸节能 技术。新的气缸节能装置首先徃其现生产的v8载;货车发动机上应用。据称，載货车装用该节能装'邑后可 使燃油经济性提

51、高6%12%。转子发动机马自达rx8等车烈上，都装有转子发动机。壳体的内部空间(或旋轮线宗)总是被分成三个工作室。 在转子的运动过程中，这三个工作室的容积不停地变动,在摆线形缸体内相继完成进气、压缩、燃烧和排 气四个过程。每个过程都是在摆线形缸体中的不同位置进行，这明显区别于往复式发动机。它的特点是燃 汕经济效率高、发动机结构简单、振动小率。用在rx8上的新一代转子发动机命名为renesis,比马 口达公司以前的产品结构紧凑、重量减轻、动力更强，排放达到了欧iv标准。装于rx-8 ±的水冷、双转 子发动机，每个型腔的排疑为0.654l。新系列发动机可以提供两种动力输出级，一个是最大功

52、率为 141kw(7000r/min).最大扭矩为220nm的发动机，它的0-l00km/h加速时间仪为7.2s,最高车速 可达223km/ho而另一款高性能版本的rx-8动力输出数据则更加惊人，170kw(8200r/min)的最人功 率、211nm(5500r/min)的最大扭矩，使它的0-100km/h加速时间仅为6.4s,最爲车速则升至 228km/h,无愧尸跑车的称号。全铝发动机我们日常所说的全铝发动机是指缸盖和缸体都是铝合金制造的发动机。而缸盖是铝合金，缸体是铸铁 的发动机，一般我们还是称作铸铁发动机。现在，全铝发动机已经在大量的车型上被采用，在国外，罗孚 的k系列发动机，宝马的m

53、52直列六缸发动机，口产的vq发动机，捷豹的-aj-v8发动机、奔驰的v6 和v8发动机、通用的lsi和北极星v8发动机、标致的2升四缸发动机和通用的新型直列四缸发动机等 等都是采用铝合金制造。国内的许多小排量发动机也逐步釆川全铝发动机，如国产铃木系列的发动机g13、 k14等。甚至包拾一些国产发动机也采用铝合金材质了，垠著名的就是东安动力开发的468发动机，这款 发动机被配备在哈飞路宝和昌河爱迪尔上,获得了很大的成功。很早以前的汽车发动机就开始大规模采用 全铝缸盖了。缸盖的重量并不大，所以汽车制造商喜欢它并不是因为它重量轻，而是因为它有更好的散热 性能。随着发动机技术的发展，四气阀结构成为发

54、动机的主流设计趋势。与一起的两气阀发动机相比，每 缸四气阀的气缸盖比每缸两气阀的气缸盖在工作时耍产生更多的热量，采用全铝缸盖是最好的解决办法。 出于成本的考虑，气缸体采用全铝设计比气缸盖耍晚得多。气缸体是发动机上最重的部分，因而使用铝合 金材料可以减轻发动机的重量，从而达到减轻整车重量的h的。这一点对于前置前驱车型來说，显得尤为 可贵，当然在另一方而，山于材料价格和加工工艺的区别，采用铝合金缸体的发动机会増加一些成木。发 动机的响应性与发动机部件的运动惯性是分不开的，发动机的运动部件包括曲轴、活塞、连杆等。由于曲 轴要求瞬间強度非常拓，所以只能采用高強度钢来制造。活塞就没有曲轴这样的局限了，在

55、高转速发动机 上，通常都是用铝合金来制造活塞。更轻的活塞重量能产生更高的发动机转速，从而能获得更大的动力输 出。使用铝合金來制造活塞，成木并不是非常昂贵，主要问题是出在摩擦阻力上。在发动机运转的时候， 活塞与气缸壁z间肯定会产生燎擦。而铝和铝直接的摩擦系数是很高的，它比铝和铸铁z间的摩擦系数要 高得多。这样-來，如果全铝缸体配合全铝活塞，发动机运转的时候摩擦阻力就会非常大，这显然是不可 取的，这也就是为何许多发动机使用铝合金活塞，但必须使用铸铁缸体的原因。但如果为了采用全铝缸体 而采川铸铁活塞，那显然是更得不偿失的。ii前最主流的解决办法，就是在铝制的气缸体内镶-个钢制的 气缸套，让铝合金活塞

56、不会与铝制的气缸壁相接触。这种设计可以解决这一矛js,当然也会增加一些成木。 这种方法在70年代中期旨先被雪佛兰vega所采用。它的发动机采用全铝设计，在铝合金的气缸体内镶 上了一个铸铁的缸套，当然活塞同样也是用铝合金制造的。它的摩擦阻力比全铸铁的发动机要小得多，因 此它的动力得到了很人程度的提高。不仅如此，这台发动机还能获得更轻的重量和更小的运劲惯性，改善 了车子的加速性、操控性和经济性。后来，这种方法被许多配备了高转速发动机的汽车所采用。还有一个 解决办法，就是采用増强熨金属纤维气缸套(frm)。木川在它的nsx3.2升发动机上采用了这个技术。它 的成木和升功率在铸铁缸体和镶缸套z间。这种

57、解决办法，是在全铝的缸体上直接把金属纤维加热融化以 后，通过特殊工艺把金属粒子渗透到气缸壁上，就仿佛在气缸壁上电镀了一层厚度只有0.5毫米的金属纤 维。与铸铁缸体相比，它能产生更低的摩擦肌力，因而改善了转速和功率。同时，金属纤维是直接渗透到 气缸缸体里的，所以它的强度非常大(相当于整个缸体的强度)。钛是一种重量很轻，强度很大的材料，而 且价格菲常昂贵，一般只在航空领域采用。但是，这种航空材料域终还是被应用在了汽车上，不过仅限于 高性能的运动侨车，因为只有这些汽车才会为了提高性能而不讣成木的采用尽可能适介的材料。兰博基尼 的diablo、法拉力的f355/360m/550m.还有保时捷的911gt3等都采用钛合金来制造连杆，以提高 发动机的转速。骐达swift、用燕、奥迪a8等车型上，都装有全铝发动机。有两种材质发动机最大的不 同就是重量，全铝合金发动机比铸铁发动机可以轻一半的重量。本来侨车的总重量就不高，发动机所占的 比例町是不能忽略，匝最减轻的故直接效果便是油耗方便表现的增强。而发动机的