国内外发动机技术发展趋势

1、国内外发动机技术发展趋势本文从2011上海车展上参展发动机及参展车型搭载的发动机两方面，对国内外发动机技术状况进行解读，分析国内外发动机技术特点。在国家大力支持混合动力车HEV、插电式电动汽车PHEV的今天，发动机及其控制技术的掌握依然具有特别的意义。本文从2011上海车展上参展发动机及参展车型搭载的发动机两方面，对国内外发动机技术状况进行解读，分析国内外发动机技术特点，并提出以成熟的流程、规范、完整的数据库为支撑，通过正向开发的方式加快发动机产业化研发能力的提升。 参展发动机技术概况 本届上海车展参展的发动机主要有凯迪拉克3.0L SIDI智能直喷发动机、别克2.0T S

2、IDI智能直喷涡轮增压发动机、奔驰搭载BlueDIRECT技术的V6汽油发动机及AMG5.5L V8双涡轮增压发动机、大众的TSI涡轮增压直喷汽油发动机、斯巴鲁水平对置发动机、广汽菲亚特1.4L MultiAir汽油发动机、比亚迪第一款涡轮增压直喷汽油机、长城最新的六款动力总成等。 奔驰AMG 5.5L V8发动机奔驰AMG 5.5L V8发动机采用双涡轮增压，并具有以下技术特征：起停功能：当驾驶员停车时(如遇红灯)，V8发动机自动关闭。一旦松开制动踏板，发动机瞬间启动，得益于精湛的传感器控制技术，系统能够识别最佳位置的气缸，并快速地激活。缸内直喷：新开发的高压喷射系统可为每个循环提

3、供多达5次精确喷油。发动机ECU根据一系列传感器信号(如环境温度、燃油温度、大气压力、节气门开度等)来计算所需的燃油。全铝曲轴箱：AMG 5.5L V8双涡轮发动机在开发过程中一直专注于轻量化技术，曲轴箱为全铝拉模铸造，加上其他零部件的轻量化设计，使得整机重量仅为201kg，节约了燃油消耗。可变气门正时：顶置凸轮轴通过低摩擦、低维护的凸轮控制32个气门阀。ECU根据发动机转速及负荷连续调节凸轮轴，以保证最优的输出扭矩。 广汽菲亚特1.4L MultiAir汽油发动机该款发动机采用电磁液压进气系统，取消了进气凸轮轴和节气门，布局紧凑。4缸16气门，自然吸气，最大功率为75kW/6500

4、r/min，最大扭矩为133Nm/4000r/min，符合欧V排放标准。作为首个将发动机可变气门正时系统VVT应用在量产车上的厂商，菲亚特动力科技(FPT)一直在动力系统研发领域进行技术创新。看到了传统机械结构的VVT技术的不足后，其研究重点也转向了控制更为精准的电液控制系统。在克服了众多难关之后，于2009年首次在日内瓦车展上发布了其在可变气门技术上的研究成果Multi-Air电控液压进气系统。Multi-Air技术最大的特点是使用电控液压控制系统驱动气门正时和升程。通过一套凸轮轴驱动电磁液压阀，实现了进气门的升程和正时的无级可调，虽然依旧是每缸4气门的结构，但是却取消了进气门一侧凸轮轴，只

5、保留了排气门另一侧的凸轮轴来驱动进排气门。因此，从某种意义上讲，这套系统类似于宝马的valvetronic技术，可以直接由气门的开闭大小来控制空气的流量，因此取消了节气门。另外这套进气控制系统采用了完全标准化的设计方案，可以任意组合成双缸、四缸、六缸或者八缸的结构。已经应用在菲亚特500车型上的双缸TwinAir增压发动机，就是其延伸产物。 参展车型搭载发动机概况 别克在本届参展的君威、君威CS两款B级车上搭载了2.0L智能直喷涡轮增压发动机，在C级、D级车型上采用了智能直喷发动机，在英朗车上搭载了1.6L涡轮增压发动机，而在凯越车上则搭载了一般的发动机。宝马在其C级车和D

6、级车上普遍搭载了涡轮增压发动机，在B级车上搭载了一般的发动机。奔驰C级轿车上分别搭载了机械增压和直喷涡轮增压发动机。大众本届车展参展的车型除了新Polo和辉腾外，其他车型均采用了涡轮增压技术、直喷技术。值得一提的是大众将涡轮直喷技术应用到高尔夫、速腾等A级小排量车上。奥迪在本届参展的两款跑车奥迪R8和奥迪S5上采用了涡轮增压技术，其他参展车型均搭载了涡轮增压直喷发动机。雷诺新拉古那和拉古那古贝两款B级车型上搭载了2.0L涡轮增压发动机，其他车型上搭载了自然吸气式发动机。日产的新骐达搭载了一款小型涡轮增压缸内直喷发动机。广汽本田、广汽丰田、长安福特、东风雪铁龙等合资企业参展的车型绝大多数搭载的是

7、自然吸气式发动机，蒙迪欧搭载了直喷涡轮增压发动机。自主品牌车型搭载的发动机多为自然吸气式发动机，值得注意的是长城腾翼C50搭载了1.5T涡轮增压发动机，奇瑞的瑞麟G3 1.3S旗舰版搭载了机械增压发动机，瑞麟G5/G6搭载了2.0T GDI发动机；一汽奔腾B50柴油机搭载了涡轮增压发动机；上汽荣威550搭载了KAVACHI1.8T全铝中冷涡轮增压发动机。 国内外发动机技术特点 国外发动机技术特点 1)涡轮增压+缸内直喷技术广泛应用本届车展上，奔驰、宝马、别克、大众、奥迪等国外品牌车型上均可看见涡轮增压直喷技术的大量应用。2)可变气缸技术发动机通过智能系统，一旦判断

8、出现有行驶状态为中速或低速发动机负荷工况，发动机将仅运转部分气缸；当行驶状况为中等加速、高速巡航或缓坡中的一种时，发动机再多运转部分气缸；当行驶状态属于起步、加速、爬坡等需要大功率输出的几种情况之一，全部汽缸将投入工作。君越旗舰版的3.0L V6升发动机采用了DOD可变排量控制技术。广汽本田雅阁3.5LV6旗舰型及歌诗图搭载了3.5L V6智能变缸发动机。克莱斯勒300C采用了MDS多级可变排量系统。目前，这一技术在国内自主研发车型上还很少见，仅在一汽自主研发的CA6GV汽油发动机上有采用，但也只是在研发阶段。3)可变进气歧管技术当发动机低速运转时，由于气门开合频率低，此时如果选用长进气歧管，

9、能够更容易达到进气共振，有利于提高发动机低速进气效率；当发动机处于高转速时，由于气门开合频率高，如果选用短的进气管，能获得更合拍的高频进气共振，从而提高高速时的进气效率。可变进气歧管技术就是通过改变发动机低转速和高转速时的进气管长度来提高进气效率，从而提高发动机的动力性和经济性。宝马3系318i发动机上采用了可变进气歧管技术。奔驰的V6发动机采用了共振进气歧管技术。4)可变气门升程技术的应用通过改变气门升程，即改变进气面积的方式，来提高发动机进气流量。当发动机低转速时，使用较小的气门行程，提高低转速时的进排气效率；当发动机高转速时，采用较大的气门升程，提高高转速时的进气流量。本届车展上，可变气

10、门升程技术得到广泛应用。广汽本田的理念S1、锋范飞度、雅阁、奥德赛均采用了本田i-VTEC技术；英非尼迪FX50、M37/25、G37/25采用了VVEL连续可变气门升程技术；广汽菲亚特MultiAir发动机采用了可变气门升程技术；宝马3系采用了Valvetronic可变气门正时和升程技术；新奥迪TT加装了AVS可变气门升程系统。本田是最早将可变气门升程技术应用到车载发动机上的厂商，而且不同于其他厂商先使用可变气门正时，后追加可变气门升程技术的做法，本田在研发项目之初就将这两种技术同步进行。不过令人遗憾的是，虽然已经投产多年，但本田的可变气门升程技术似乎没有太大的进步，依然停留在只有两段或三段

11、可调的程度，而菲亚特、日产、宝马已研发出自己的连续可变气门升程技术。5)均质压燃技术均质混合气压燃是指向气缸里注入比例非常均匀的空气和燃料混合气，通过活塞压缩混合气使之温度升高至一定程度时自行燃烧。它是以往复式汽油机为基础的一种新型燃烧模式，简单来说就是汽油机的压燃方式。马自达SKYACTIV-G发动机采用了均质混合压缩点火技术，压缩比高达141，也是马自达最新研发的第一款全球最高压缩比的直喷式汽油发动机，克服了高压缩比发动机异常燃烧的问题。6)自动启停技术自动启停系统能够使汽车在遇红灯或短暂停车时，自动停止发动机运转，有效降低车辆的燃油消耗及废气排放。本届车展上奔驰的AMG 5.5L V8双

12、涡轮增压发动机采用了自动启停技术。东风雪铁龙新C4也采用了这一技术。7)轻量化技术凯迪拉克缸体采用全铝，奔驰AMG 5.5L V8双涡轮发动机采用全铝曲轴箱设计，广汽菲亚特MultiAir发动机取消进气凸轮轴和节气门，在发动机轻量化和小型化方面比传统DOHC顶置双凸轮轴发动机更有优势，马自达将其活塞及活塞销质量减轻20%，其他车型的塑料进气歧管等轻量化新材料的使用都足以证明发动机轻量化越来越受到重视。8)其他先进发动机技术日产的双喷油器技术，有效改善了燃油雾化，降低油耗；斯巴鲁水平对置发动机，降低测量重心，提升整车行驶稳定性。 国内自主研发发动机技术特点 1)可变气门正时技

13、术的广泛应用可变气门正时，其主要功能是改变发动机气门开启和闭合的时间，以达到更合理地控制相应发动机转速所需要的空气量，从而降低油耗，提高经济性。目前，可变气门正时技术已被广泛应用于各个车型上。本届车展上，长城、比亚迪、奇瑞、海马的参展车型大多采用了VVT技术。尽管各个厂商和车型间的技术水平还有一定差距，但整体来看可变正时系统已经成为比较大众化的技术了。2)涡轮增压和缸内直喷技术处于起步阶段本届车展比亚迪展出其第一款涡轮增压直喷发动机，未来将装配在比亚迪G61.5Ti车型上及比亚迪3系以上车型。长城也展出六款发动机，全面采用涡轮增压、缸内直喷等先进技术。涡轮增压发动机已搭载在腾翼C50上，其他款

14、发动机均处于研发阶段。吉利分别在平台和平台上开发出1.0T、1.3T涡轮增压机型及1.5L缸内直喷机型。以比亚迪和长城为代表的自主品牌在本届车展上首次推出汽油机涡轮增压技术，让自主品牌在核心部件方面拉近了与合资品牌之间的距离。目前，中国销售的搭载涡轮增压发动机的自主品牌车型还较少，主要是荣威550、瑞麒G5等，国内自主研发企业要实现涡轮增压发动机量产还有较长的路要走。3)VVT技术与GDI技术结合国内的直喷技术起点几乎一致，都是采用VVT与GDI相结合的应用，同时为应付日益增长的小排量大动力需求，相应地加上了增压技术来获得动力性能的发挥。4)轻量化技术单一国内自主研发发动机在轻量化方面主要从轻量化材料方面进行突破，发动机采用全铝材质，进气歧管采用塑料等。而国外，在轻量化方面，除了从材料上进行改进外，还从技术上进行了大量的研究。 问题与展望 国内发动机自主研发能力正在逐步提高，但与国外相比还存在一定的差距。一方面，企业在整车上的研发投入远远超过发动机，使得发动机的研发能力相对薄弱；另一方面，在现代发动机的开发方式上，国外主流OEM大多采用正向开发流程。由于有成熟