汽车节能技术

汽车节能技术AutomobileEnergyDensityTechnology第二章汽车的节能技术

随着油价节节攀升和石油危机的到来，当今各国纷纷制定出汽车的油耗标准，有的国家规定汽车油耗率必须逐年降低，迫使汽车制造厂采取轿车小型化、减轻自重、减小空气阻力、柴油机化、稀薄燃烧技术、分层燃烧技术、润滑减磨、子午线轮胎、传动系统最佳匹配等许多节油措施，使汽车的油耗大大降低。对我国而言，随着汽车大规模进入家庭，私车保有量的日益增多，汽车节油也显得越来越迫切。第一节影响燃油经济性的因素影响汽车燃油经济性的因素主要有两个方面：汽车使用方面和汽车结构方面。

一、使用方面

（一）正确的技术保养与调整

首先对发动机要保持良好的技术状况。对供油系进行保养与检查，防止漏油等；要及时清除燃烧室、活塞、进气管上的胶质与积碳；要保持发动机冷却系的正常温度；保持汽缸的压力。

在汽车底盘方面，要加强对各总成的保养与调整，以保持适当的滑行能力，减少燃油消耗。（二）驾驶操操作技术首先应该正确确选用行车速速度。

第二二，在道路上上行车，汽车车使用不同的的档位行驶，，耗油是不一一样的。最经经济的驾驶方方法是高档的的行驶可能性性未用尽前，，不应换低档档。换档要块块，动作迅速速。

第三，，踩油门要轻轻，缓慢加油油。汽车在接近于于低速的中等等车速行驶时时燃油消耗量量最低；高速速时随车速的的增加百公里里燃油消耗量量迅速加大，，这是因为高高速行驶时，，虽然发动机机的负荷率较较高，但汽车车的行驶阻力力增加很多而而导致百公里里燃油消耗量量增加的缘故故。同时，汽汽车在行驶时时，挡位选择择也很重要。。在一定道路路上，汽车用不同的的挡位行驶，，燃油消耗量量是不一样的的。在同一道道路条件与车车速下，虽然然发动机发出出的功率相同同，但挡位越越低，后备功功率越大，发发动机的负荷荷率越低，燃燃油消耗率越越高，百公里里燃油消耗量量越大，而使使用高挡时的的情况则相反反。另外，汽车的的调整与保养养也会影响到到发动机的性性能与汽车行行驶阻力，所所以对百公里里油耗有相当当影响。二、汽车结构构方面（一）汽车尺尺寸和质量减少汽车尺寸寸和质量是提提高燃油经济济性的有效措措施，汽车要要合理设计和和精心地计算算分析，要采采用高强度材材料和轻质材材料。统计表表明，整车质质量为1360kg的汽汽车，当汽车车总质量减少少10%，油油耗降低8.8%。（二）发动机机影响的因素主主要有压缩比比、燃料供给给、功率利用用率等。活塞式内燃机机的理想循环环为便于分析内内燃机的实际际工作过程，，将内燃机的的某个循环的的各个实际过过程全部抽象象的概括为若若干个可逆过过程，这样得得到的一个闭闭合循环，称称为理想循环环。理想化的原则则及方法：1、工质所经经历的状态变变化为一闭合合循环；2、循环中工工质的数量和和化学成分始始终不变；3、组成各循循环的过程都都是可逆的；；4、工质的比比热为定值。。一、内燃机的的理想循环实际工作过程程：汽油机的理想想循环：容加热循环低速柴油机的的理想循环：：等压加热循环环高速柴油机的的理想循环：：混合加热循环环2、汽油机的的理想循环--等容加热热循环1-2的压缩缩过程绝热压缩；2-3的燃烧烧过程等容加热；3-4的膨胀胀过程绝热膨胀；4-1的排气气过程等容放热。3、车用柴油油机的理想循循环--混混合加热循环环1-2的压缩缩过程绝热压缩；2-3的燃烧烧过程等容加热；3-4的燃烧烧过程等压加热；4-5的膨胀胀过程绝热膨胀；5-1的排气气过程等容放热。混合加热循环环的热效率:ε=V1/V2--压缩缩比,λ=P3/P2-压力升高高比，ρ=V4/V3-预胀胀比，k--绝热指数.压缩比的影响响压缩比对上述述三种理想循循环的影响是是相同的。由热效率的公式式：ε，ηT。当压缩比较小小时，热效率随压缩缩比的增加显著增增大；当压缩比较大大时，热效率随压缩缩比的增加增增大较少。（三）传动系系取决于传动系系效率、变速速器档数与传传动比。传传动系效率越越高，变速器器档数越多，，传动比越越小，汽车的的燃油经济性性越好。（四）汽车外外形与轮胎改改善善车身流线，，降低空气阻阻力系数，都都可以提高燃燃油经济性。。现现在在公认的子午午胎的耐磨性性、动力性、、经济性等综综合性能最好好，与一般的的斜交轮胎相相比，燃油经经济性好。因此，汽车节节油是一个大大的系统工程程，它包括车车辆技术、辅辅助设施与维维修、汽车运运用等多个方方面。在在车辆技术方方面，要想节节油，必须提提高汽车的行行驶效率，这这就需要减小小行驶阻力。。这涉及到车车身形状、改改善通用件结结构，以及改改进轮胎；而而车身的轻型型化已经是国国际通行的趋趋势。提高的的发动机性能能，也能有效效的节油，这这就需要对现现有的发动机机进行改进，，提高发动机机的热效率，，降低运转部部件的摩擦损损失和驱动辅辅机的损失；；同时，开发发替代的发动动机和合理利利用能源也很很重要，如开开发燃料电池池车、利用氢氢能开发氢气气发动机、改改良蓄电池和和电动车技术术等。在与汽车相关关的辅助设施施及维修方面面，改善道路路设施与公路路结构最优化化很重要。而而改进汽车传传统的检修方方式，用计算算机诊断系统统达到汽车的的修理合理化化和检查修理理方式合理化化，对于汽车车有效地提高高燃烧效率很很有帮助。同同时，汽车维维修设备质量量的高低、修修理技术水平平的好坏也会会对汽车油耗耗产生直接的的影响。在汽车使用环环节，节油的的途径与措施施主要有两个个方面。一是改良汽车车运行的线路路结构。比如如，公共汽车车、载货车行行驶线路的最最佳化无疑会会达到节油的的目的。这就就需要统一调调配协调运输输，建立完善善的信息流动动系统；有效效的利用运输输能力，对回回程车予以有有效利用等。。而改善汽车车的运输方式式、对运输进进行集中管理理和控制也会会提高汽车的的使用效率，，从而达到节节油的目的。。二是交通流量量力求最佳化化。可以通过过信号的控制制径路引导和和车辆上装载载的指示系统统，来改善城城市交通管理理；也可以通通过开发城市市双层公共汽汽车、特定需需要的公共汽汽车，来改善善城市的交通通系统，从而而提高城市的的出行效率、、节约油耗。。第二节发发动机节能技技术发动机对汽车车燃油经济性性的影响主要要有以下方面面：一是发动机的的结构。发动动机的油耗对对汽车的油耗耗有决定性的的影响，而发发动机的油耗耗决定于发动动机的结构。。发动机的压压缩比高、有有完善的供油油系统及合理理的燃烧室形形状，采用电电子点火系统统等都能降低低发动机的比比油耗。二是发动机的的种类。柴油油机由于压缩缩比比汽油机机要高得多，，因此柴油机机比汽油机的的油耗要低得得多。试验和和使用证明，，一般装备柴柴油发动机的的轿车比装备备汽油发动机机的轿车节油油18%左右右，柴油发动动机载货汽车车比汽油发动动机载货汽车车节油30%左右。目前世界各国国正在积极推推行轻型货车车和轿车的柴柴油化进程，，在总质量为为2t～5t的载货汽车车中，德国有有95%左右右已用柴油机机，日本约为为90%。三三是发动机的的负荷率。发发动机的比油油耗随发动机机的负荷变化化而变化。在在负荷率约为为80%～90%时比油油耗最低，低低负荷和全负负荷时比油耗耗都将增加。。空燃比与节能能发动机的工作作过程中影响响油耗的两个个最根本因素素是空燃比和发动动机负荷，这两个值都都有一个理论论上的最佳值值，汽车在实实际工作过程程中，空燃比比和发动机负负荷的实际值值越接近理论论值，汽车就就越省油。发发动机在负荷荷为90%、、空燃比为1.05：1时燃烧效率率最高。发动动机负荷大家家都比较了解解，我再稍微微解释一下空空燃比，这个个参数实际上上就是衡量混混合器浓度的的一个量，1：1为标准准浓度混合气气，大于1的的为偏稀，小小于1偏浓。。以上所述是理理论，下面我我们看看显示示生活中的什什么情况影响响油耗。1、进气系系统的故障，，会导致油耗耗的增加；如如空气滤清器器经久不换，，导致进气不不够，油耗一一定会增加的的；还有，节节流阀体很久久没有清理，，也会让油耗耗增加。2、点火系系统的故障比比如火花塞有有积碳。3、油路故故障，比如喷喷油嘴脏了，，供油系统有有问题等。4、磨合润润滑不好，如如车轮轴承部部分缺少润滑滑油，致使磨磨擦系数增加加，从而油耗耗也会增加等等。新车一开开始的油耗一一般不如已跑跑了一段时间间的车子。5、另外，，一些电喷的的发动机的关关键传感器，，比如空气流流量传感器、、氧传感器若若工作不正常常也将影响ECU对喷油油时间的控制制，造成油耗耗增加。当然然，这个检测测比较困难。。说到发动机与与油耗的关系系，这里必须须澄清一个问问题，有的人人往往把油耗耗的大小与发发动机的排量量联系在一起起，认为大排排量的发动机机的油耗会大大于小排量的的发动机。这这是纯粹是一一种想当然。。大车和小车车相比油耗相相对较大主要要是整车质量量上的问题而而不是发动机机的原因，可可以想象把广广本2.4的的发动机装在在QQ上，那么这款款新QQ的油油耗不会差很很多，但开一一起来一定非非常过瘾。但但是整量QQ的造价还不不如广本的一一个发动机，，因此这种假假设不会成为为现实。如果一辆汽车车，发动机完完全工作正常常，有什么方方法能够进一一步节省油耗耗？可以从两两个大的地方方动手，一是是进排气系统统，二是改善善油品……发动机负荷率率与节能发动机的节能能途径可以归归纳为以下两两大类：第一，提高发发动机本身的的燃油经济性性。这是指降降低发动机在在各种工况下下的比油耗。。从热力学角角度来看，有有几条途径可可循：提高过过量空气系数数（提高热效效率）；提高高压缩比（提提高热效率））；提高进气气管压力（减减少泵气损失失）；优化燃燃油喷射（使使燃烧更加完完全）；优化化汽油机点火火定时或柴油油机喷油定时时（提高热效效率）；减少少热损失（提提高热效率））；降低摩擦擦损失（提高高机械效率））。第二，优化和和转移发动机机的工况点。。这是指尽可可能地使发动动机运行在最最低比油耗的的工况区域。。此举的节能能潜力不可小小看。混合动动力车之所以以节能效果明明显，也与此此有关。从BMW公司2001年产产320d手手动变速轿车车4缸2.0升TDI柴柴油机的万有有特性曲线可可见：在整个工况範範围内，只有有一个极小的的区域能够达达到最低燃油油消耗率；在同一台发动动机中，最高高燃油消耗率率可以达到最最低燃油消耗耗率的一倍，，甚至更多；；最佳燃油经济济性出现在柴柴油机和汽油油机的较高负负荷率区域，，因为此时的的泵气损失较较小。负荷率率定义为在一一个确定的发发动机转速下下实际负荷跟跟该转速下的的最大负荷的的比值；最佳燃油经济济性出现在一一个很小的发发动机转速区区域内，而在在此区域内燃燃油经济性最最佳的负荷率率大致为80~90%；；燃油经济性最最佳的转速区区域，在现代代轿车柴油机机中是2500r/min上下的中中速範围，在在汽油机中则则在较低的转转速範围，即即2000r/min左左右；一般来说，提提高发动机负负荷率可以提提高燃油经济济性。普及型轿车车对最高车车速的要求求较低，那那怕是装备备一台标定定功率只有有30kW左右的发发动机也可可以勉强过过得去，可可是豪华型型轿车对最最高车速要要求很高，，甚至超过过220km/h，，所以後者者装备的发发动机功率率可达前者者的十倍，，某些豪华华型轿车装装备了12缸V型或或W型发动动机，功率率超过300kW。。但是，在在城巿行驶驶工况中，，汽车怠速速时间长，，平均车速速低，不可可能达到最最高车速。。即使是大大功率豪华华型轿车，，在都巿中中行驶时的的功率需求求也只有7.5kW左右。此此时，豪华华型轿车只只利用了发发动机标定定功率的很很小部分，，甚至只有有四十分之之一。要解决豪华华型轿车在在低工况下下的燃油经经济性问题题，最有效效的办法是是缩小低工工况下发动动机实际功功率和标定定功率之间间的差别，，从而提高高发动机的的负荷率。。下面讨论论发动机通通过提高负负荷率降低低比油耗的的节能途径径。2.2.3稀燃技术术什么叫稀燃燃？顾名思义就就是发动机机混合气中中的汽油含含量低，汽汽油与空气气之比可达达1：25以上。其其实，在在20多年年前就已经经有人在研研究稀燃技技术。面对对21世纪纪70年代代初欧美国国家的排放放规定以及及石油危机机引起的降降低油耗的的需求，人人们探索了了由稀混合合气运行，，用氧化催催化剂净化化排气的方方法，采用用了一种带带副燃烧室室的发动机机。这种种由丰田及及本田公司司发明的燃燃烧方式由由于从副燃燃烧室喷出出火焰会造造成热能损损失，稀混混合气发动动机改进对对油耗的效效果不明显显。从那以后，，随着进气气口的改进进，气缸内内旋涡生成成技术的进进步，由通通用、福特特、丰田、、本田、日日产等汽车车公司先后后搞成的开开口式燃烧烧室可以形形成比带副副燃烧室还还好的稀薄薄混合气燃燃烧，并且且随着进气气口燃料喷喷射技术的的发展和稀稀混合气传传感器技术术的开发，，精密控制制空燃比已已成为可能能。80年年代中期，，丰田正式式使稀混合合气发动机机（T－LCS）产产品化，三三菱、本田田也相继将将其产品实实行产品化化。进入90年年代，三菱菱汽车公司司研制出来来的缸内直直喷技术使使稀燃技术术又进了一一步。目前前，各大公公司都拥有有自己的稀稀燃技术，，其共同点点都是利用用缸内涡流流运动，使使聚集在火火花塞附近近的混合气气最浓，先先被点燃后后迅速向外外层推进燃燃烧，并有有较高的压压缩比。比较著名的的三菱缸内内喷注汽油油机（GDI），可可令混合比比达到40:1。它它采用立式式吸气口方方式，从气气缸盖的上上方吸气的的独特方式式产生强大大的下沉气气流。这种种下沉气流流在弯曲顶顶面活塞附附近得到加加强并在气气缸内形成成纵向涡旋旋转流。在在高压旋转转喷注器的的作用下，，压缩过程程后期被直直接喷注进进气缸内的的燃料形成成浓密的喷喷雾，喷雾雾在弯曲顶顶面活塞的的顶面空间间中不是扩扩散而是气气化。这种混和气气被纵向涡涡旋转流带带到火花塞塞附近，在在火花塞四四周形成较较浓的层状状混和状态态。这种混混合状态虽虽从燃烧室室整体来看看十分稀薄薄，但由于于呈现从浓浓厚到稀薄薄的层状分分布，因此此能保证点点火并实现现稳定燃烧烧。大众的直喷喷汽油发动动机（FSI），则是采用了了一个高压压泵，汽油油通过一个个分流轨道道（共轨））到达电磁磁控制的高高压喷射气气门。它的的特点是在在进气道中中已经产生生可变涡流流，使进气气流形成最最佳的涡流流形态进入入燃烧室内内，以分层层填充的方方式推动，，使混合气气体集中在在位于燃烧烧室中央的的火花塞周周围。FSI直喷喷技术详解解FSI是FuelStratifiedInjection的词头缩缩写，意指指燃油分层层喷射。燃燃油分层喷喷射技术是是发动机稀稀燃技术的的一种。什什么叫稀燃燃？顾名思思义就是发发动机混合合气中的汽汽油含量低低，汽油与与空气之比比可达1：：25以上上。大众FSI发动机利利用一个高高压泵，使使汽油通过过一个分流流轨道（共共轨）到达达电磁控制制的高压喷喷射气门。。它的特点点是在进气气道中已经经产生可变变涡流，使使进气流形形成最佳的的涡流形态态进入燃烧烧室内，以以分层填充充的方式推推动，使混混合气体集集中在位于于燃烧室中中央的火花花塞周围。。如果稀燃燃技术的混混合比达到到25：1以上，按按照常规是是无法点燃燃的，因此此必须采用用由浓至稀稀的分层燃燃烧方式。。通过缸内内空气的运运动在火花花塞周围形形成易于点点火的浓混混合气，混混合比达到到12：1左右，外外层逐渐稀稀薄。浓混混合气点燃燃后，燃烧烧迅速波及及外层。FSI特点点是：能够够降低泵吸吸损失，在在低负荷时时确保低油油耗，但需需要增加特特殊催化转转换器以有有效净化处处理排放气气体。下面面分别详细细阐述：FSI发发动动机机按按照照发发动动机机负负荷荷工工况况，，基基本本上上可可以以自自动动选选择择2种种运运行行模模式式。。在在低低负负荷荷时时为为分分层层稀稀薄薄燃燃烧烧，，在在高高负负荷荷时时则则为为均均质质理理论论空空燃燃比比（（14.6-14.7））燃燃烧烧。。在在这这两两种种运运行行模模式式中中，，燃燃料料的的喷喷射射时时间间有有所所不不同同，，真真空空作作动动的的开开关关阀阀进进行行开开启启/关关闭闭。。在在高高负负荷荷中中所所进进行行的的均均质质理理论论空空燃燃比比燃燃烧烧中中，，燃燃油油则则是是在在进进气气冲冲程程中中喷喷射射。。理论论空空燃燃比比的的均均质质混混合合气气易易于于燃燃烧烧，，不不必必借借助助涡涡流流作作用用，，因因此此，，由由于于进进气气阻阻力力减减少少，，开开关关阀阀打打开开。。而而在在全全负负荷荷以以外外，，进进行行废废气气再再循循环环，，限限制制泵泵吸吸损损失失，，由由于于直直喷喷化化而而使使压压缩缩比比提提高高到到12.1，，即即使使在在均均质质理理论论空空燃燃烧烧比比混混合合气气燃燃烧烧中中，，仍仍能能降降低低燃燃油油耗耗。。进进一一步步说说，，在在FSI发发动动机机中中，，在在低低负负荷荷与与高高负负荷荷之之间间，，作作为为第第三三运运行行模模式式而而设设定定均均质质稀稀薄薄燃燃烧烧，，在在这这种种运运行行模模式式中中，，燃燃油油在在进进气气冲冲程程喷喷射射，，并并且且由由于于产产生生加加速速稀稀薄薄混混合合气气燃燃烧烧的的纵纵涡涡流流，，开开关关阀阀被被关关闭闭。。这这时时，，阻阻碍碍燃燃烧烧的的废废气气再再循循环环（（EGR））暂暂不不进进行行。。与与均均质质理理论论空空燃燃比比燃燃烧烧不不同同的的是是，，吸吸入入空空气气量量超超过过燃燃油油的的喷喷射射量量。。如上所述述，根据据FSI发动机机运转状状态，在在分层稀稀薄燃烧烧到均质质理论空空燃比燃燃烧过程程中，空空燃比连连续变化化。因此此，三效效催化转转化器不不能够净净化排放放气体中中的NOx。这这是因为为三效催催化转化化器要利利用排气气中的HC或CO进行行NOx还原反反应的缘缘故。在在稀薄燃燃烧中，，在排放放气体中中残留很很多氧气气，不能能进行NOx还还原反应应。为了了使NOx吸储储型催化化剂获得得高效功功能，其其温度必必须保持持在250-500℃℃范围内内。当超超过这一一温度范范围发动动机会自自动转换换到均质质理论空空燃比燃燃烧，并并通过三三效催化化转化器器进行废废气处理理。然而这又又与燃油油经济性性下降相相关，为为此，必必须增加加废气冷冷却装置置。利用用这种冷冷却装置置，排放放气体通通过NOx吸储储型催化化转化而而被冷却却，由于于稀薄燃燃烧的范范围宽，，催化转转化器的的寿命也也延长。。然而，，NOx吸储型型催化转转化器会会受到硫硫侵蚀而而中毒，，所以必必须把汽汽油中的的含硫量量尽量降降低到最最少。但但是，如如前所述述，含硫硫低的汽汽油不是是到处能能供应的的。大众众汽车公公司采取取的措施施是，把把催化剂剂反应温温度提高高到650°以以上，从从而把附附着在催催化剂上上的硫通通过燃烧烧而加以以消除。。在高速行行驶时，，能够保保持这样样高的催催化剂温温度，但但是，在在城市内内行驶时时则催化化剂温度度下降，，就不能能烧除附附着在催催化剂的的硫。为为此，通通过NOx传感感器监视视硫附着着在催化化剂上的的程度，，根据监监测情况况提高排排放气体体的温度度。作为为其措施施，一般般采用点点火正时时延迟，，尽管这这样做会会引起燃燃油经济济性恶化化，但是是为了净净化处理理NOx，这是是不得已已而为之之。本田最新新的VTEC发发动机也也将采用用稀燃技技术。这这款取名名为VTEC－－i2.0升升发动机机将比一一般本田田发动机机省油20%，，其特点点是将VTEC技术与与稀燃技技术相结结合，也也是当低低转速时时令其中中一组进进气门关关闭，在在燃烧室室内形成成一道稀稀薄的混混合气体体涡流，，层状分分布集结结在火花花塞周围围作点燃燃引爆，，从而起起到稀薄薄燃烧作作用。综上所述述，汽车车汽油发发动机实实现稀燃燃的关键键技术归归纳起来来有以下下三个主主要方面面：低转时，，矮凸轮轮顶开一一个气门门一、提高高压缩比比采用紧凑凑型燃烧烧室，通通过进气气口位置置改进使使缸内形形成较强强的空气气运动旋旋流，提提高气流流速度；；将火花花塞置于于燃烧室室中央，，缩短点点火距离离；提高高压缩比比至13：1左左右，促促使燃烧烧速度加加快。二、分层层燃烧如果稀燃燃技术的的混合比比达到25：1以上，，按照常常规是无无法点燃燃的，因因此必须须采用由由浓至稀稀的分层层燃烧方方式。通通过缸内内空气的的运动在在火花塞塞周围形形成易于于点火的的浓混合合气，混混合比达达到12：1左左右，外外层逐渐渐稀薄。。浓混合合气点燃燃后，燃燃烧迅速速波及外外层。为了提高高燃烧的的稳定性性，降低低氮氧化化物（NOx）），现在在采用燃燃油喷射射定时与与分段喷喷射技术术，即将将喷油分分成两个个阶段，，进气初初期喷油油，燃油油首先进进入缸内内下部随随后在缸缸内均匀匀分布，，进气后后期喷油油，浓混混合气在在缸内上上部聚集集在火花花塞四周周被点燃燃，实现现分层燃燃烧。三、高能能点火高能点火火和宽间间隙火花花塞有利利于火核核形成，，火焰传传播距离离缩短，，燃烧速速度增快快，稀燃燃极限大大。有些些稀燃发发动机采采用双火火花塞或或者多极极火花塞塞装置来来达到上上述目的的。以上三点点只是对对整体汽汽油发动动机稀燃燃技术而而言，具具体到某某种机型型会有所所偏重。。因为各各种汽油油发动机机稀燃方方式的技技术措施施不完全全一样，，甚至同同一部发发动机在在不同的的工况下下稀燃方方式也会会不完全全一样。。有些着着重缸内内气流运运动及燃燃油分布布的配合合，重点点在分层层燃烧。。有些着着重加大大点火能能量、增增快火焰焰传播速速度和缩缩短火焰焰传播距距离，重重点在高高能点火火。宝马开发发喷雾引引导直喷喷自然吸吸气直6稀薄燃燃烧发动动机德国宝马马日前宣宣布开发发成功了了采用压压电喷射射阀的喷喷雾引导导（Spray-guided）式式直喷直直列6缸缸稀薄燃燃烧发动动机，并并表示今今后将阶阶段性地地扩大配配备车型型及其市市场。与与原来的的进气口口喷射发发动机相相比，在在最大输输出功率率略有提提高的同同时，可可将燃效效改善10％。。喷雾引导导方式与与先前发发表的涡涡轮发动动机一样样，均在在燃烧室室的顶部部配置压压电式喷喷射阀，，在其旁旁边的排排气阀一一侧设置置点火火火花塞。。压电式式喷射阀阀具有喷喷射压力力及响应应性高的的特点，，在吸气气及压缩缩行程中中以最大大20MPa（（200个大气气压）的的压力最最多喷射射3次燃燃料。分分3次喷喷射燃料料的原因因是：第第1次是是为了降降低吸气气温度、、提高填填充效率率，第2次是为为了呈圆圆锥状形形成燃料料区，而而第3次次则是为为了在点点火火花花塞附近近形成易易于点燃燃的浓燃燃料区。。涡轮发发动机机的压压缩比比为10.2，，而新新发动动机则则从原原型发发动机机的10.7大大幅提提高到到了12。。这一一数值值与戴戴姆勒勒·克克莱斯斯勒在在同一一届日日内瓦瓦车展展上发发表的的“CLS350CGI””配备备的喷喷雾引引导式式直喷喷稀薄薄燃烧烧发动动机的的12.2大体体相近近。配备的的催化化剂为为NOx吸吸附还还原催催化剂剂。NOx吸附附还原原催化化剂在在燃料料中的的硫磺磺浓度度较高高时，，就会会吸附附SOx（（硫磺磺氧化化物）），性性能容容易变变差。。而新新发动动机虽虽然燃燃效改改善效效果不不大，，不过过由于于在催催化剂剂中大大量添添加了了HC（碳碳化氢氢），，在输输送排排气时时增加加了催催化剂剂的再再生次次数，，从而而也可可支持持硫磺磺浓度度较高高的汽汽油。。图1：：采用用压电电喷射射阀的的喷雾雾引导导式直直喷直直列6缸稀稀薄燃燃烧发发动机机图2：：喷射射系统统及点点火系系、排排气系系图3：：缸头头、气气缸体体的分分解样样品汽油机机缸内内直喷喷作为为新技技术有有着美美好的的前景景缸内直直喷所所宣扬扬的是是通过过均匀匀燃烧烧和分分层燃燃烧实实现了了高负负荷、、尤其其是低低负荷荷下的的燃油油消耗耗降低低，动动力还还有很很大提提升。。在部部分负负荷时时具有有的巨巨大节节油作作用体体现在在市内内走走走停停停的交交通状状况下下是多多么诱诱人。。今天天各大大公司司已经经把目目光锁锁定在在了直直喷如如博世世公司司开发发了MotronicMED7汽油油直喷喷系统统，奥迪公司开开发了了FSI系系统，，奔驰开发了了CGI系系统，，菲亚亚特则则开发发了JTS系统统虽然然名字字不同同但它它们都都代表表了汽汽油缸缸内直直喷。。奥迪第一款款作为为量产产车匹匹配直直喷发发动机机的车车型是是2002年3月在在日内内瓦车车展展展出的的A21.6FSI。。接下下来是是奥迪A4匹匹配了了110kW2.0LFSI发动动机有有别于于老A4使使用了了单柱柱塞高高压油油泵，，4气气门替替代了了5气气门，，显然然是为为了在在燃烧烧室安安装汽汽油喷喷嘴节节省地地方。。A42.0FSI最大大扭矩矩200Nm出出现在在3250-4250rpm，0到100km/h的加加速时时间是是9.6秒秒，最最高时时速218km/h。百百公里里综合合油耗耗7.1L。在2002年底底奔驰也上市市了配配有1.8LCGI汽汽油缸缸内直直喷发发动机机的C级轿轿车即即C200CGI。。峰值值功率率是125kW，扭扭矩比比上一一代增增加了了15%．．当发发动机机转速速只有有1500rpm时时即可可输出出扭矩矩的75％％在3000rpm时输输出最最高扭扭矩250Nm并持持续到到4500rpm。。与相相同排排量C级车车相比比节油油超过过19％综综合油油耗是是7.8L/100km排放放达到到欧ⅣⅣ。0到100km/h的加加速时时间是是9.0秒秒，最最高时时速222km/h。与与C200CGI有有着相相同排排量的的C180KOMPRESSOR峰峰值功功率是是105kW最最高扭扭矩220Nm/2500rpm,0到到l00km/h的的加速速时间间是9.7秒最最高时时速222km/h，综综合油油耗8.2L/100km。。从以以上数数值就就可以以看出出这2款发发动机机的差差距了了。2.2.8可可变配配气技技术简单的的说。。车子子的发发动机机有两两个最最重要要的内内容：：1。。低转转速扭扭矩。。2。。高转转速功功率。。现在在不说说其他他的，，只说说进气气系统统。车车子在在刚起起步时时和急急加速速超车车时，，要感感觉到到有力力和爽爽，就就要有有扭矩矩。而而车子子最高高速度度快不不快，，这是是关系系到高高速功功率的的问题题。现在问问题回回来了了，在在车子子其他他配置置不变变的情情况下下，如如果用用又细细又长长的进进气岐岐管的的话，，在发发动机机低速速的情情况下下，可可以增增加进进气的的气流流速度度和气气压强强度，，并使使得汽汽油得得以更更好的的雾化化，燃燃烧的的更好好。{就像像我们们如果果要水水管里里的水水流有有力的的话，，就把把水管管捏的的扁一一点是是一样样的道道理}。相反，，这样样的配配置也也有缺缺点，，就是是当发发动机机拉到到高速速时，，由于于岐管管太细细，在在单位位时间间里的的进气气量不不够用用了，，结果果就是是转速速拉不不上去去，导导致车车子高高速跑跑不出出来。。这时时就需需要岐岐管又又粗又又短，，这样样才能能吸入入更多多的气气。为为了让让发动动机又又有低低速扭扭矩，，又能能拉得得出高高速，，现在在的车车子大大多配配备可可变岐岐管或或双岐岐管。。双岐管为化化油器（电电喷）和缸缸头进气口口之间有两两根岐管连连接，一根根粗短直一一根细长弯弯（细长的的大都带有有弯曲度）），用可变变阀门控制制（就像人人咽喉里的的气道和食食道一样））。平时气气走细管，，当转速达达到一定高高度时，阀阀门自动关关闭，气改改走粗管。。

可变变岐管看起起来是一根根，其实是是细管套在在粗管里。。结构不同同，原理一一样。通常的可变变长度进气气歧管都是是两阶段或或三阶段式式的，而745iV8上使使用的系统统则能够在在215mm到607mm之之间连续改改变进气歧歧管长度。。奥迪A4发发动机可变长度进进气歧管燃烧所必须须的空气通通过进气歧歧管进入汽汽缸。较长的进气气歧管使发发动机在低低转速下获获得较大的的扭矩。但但在高转速速下却会出出现较低的的最大输出出功率。较短的进气气歧管却正正相反，发发动机在低低转速下获获得较小的的扭矩，但但在高转速速下却会出出现较高的的最大输出出功率。通过双级可可变进气歧歧管，可以以保证在相相应的转速速范围内具具有有效长长度。在保证在较较大的转速速范围内，，不但具有有较大的扭扭矩的同时时，在高转转速区具有有较高的最最大输出功功率。可变配气正正时由于混合气气体本身的的质量，使使它也存在在一定的惯惯性。当活活塞运动到到排气终了了的上止点点时，理应应在这个时时候打开进进气门，通通过马上到到来的活塞塞进气行程程产生的负负压来吸气气，由于混混合气存在在一定惯性性，如果此此时才打开开进气门那那么还需要要一个时间间给进气支支管中的混混合气加速速，在这个个时间内，，混合气是是不能进入入到汽缸中中的，所以以这就浪费费了一段活活塞的行程程，如果在在排气终了了活塞到达达上止点之之前进气门门就打开了了，那么就就争取了混混合气因为为加速而浪浪费掉的时时间，可以以充分利用用进气冲程程时活塞向向下运动的的全部行程程吸气，这这样效率更更高同样的道理理当活塞到到达进气冲冲程下止点点时理论上上应该要关关闭进气门门了，但由由于混合气气体的惯性性，此时仍仍然能够进进气，也就就是说混合合气体仍然然在进入汽汽缸，这个个过程虽然然只有一瞬瞬间，但是是不容忽视视，如果在在活塞刚好好达到下止止点的时候候关闭了进进气门，那那么势必会会有一部分分混合气体体进入不到到汽缸中，，造成功率率下降，发发动机工作作效率减低低，所以此此时进气门门必须延时时关闭才能能保证混合合气体尽可可能的进入入到汽缸中中来。排气气冲程也是是一样的道道理。所以以必必须须在在设设计计凸凸轮轮轴轴转转角角时时考考虑虑到到这这一一点点，，给给它它设设计计一一个个进进排排气气提提前前和和延延时时的的角角度度，，这这个个角角度度统统称称为为配配气气相相位位角角，，也也叫叫配配气气正正时时角角。。有有人人肯肯定定会会有有疑疑问问，，如如果果像像这这样样进进排排气气门门都都设设置置提提前前和和延延时时角角的的话话，，那那势势必必会会让让进进气气门门和和排排气气门门有有一一个个同同时时开开启启的的瞬瞬间间？？那那么么在在压压缩缩和和做做功功的的时时候候不不会会漏漏气气吗吗？？其其实实在在气气体体质质量量惯惯性性的的作作用用下下压压缩缩和和做做功功也也是是有有一一定定迟迟滞滞的的，，只只要要配配气气相相位位角角时时间间配配合合得得好好，，就就不不会会影影响响到到压压缩缩和和做做功功。。（（如如下下图图））是是传传统统发发动动机机配配气气相相位位角角的的设设置置方方法法。。2.2.9分分缸缸断断油油和和可可切切换换液液压压挺挺杆杆分缸缸断断油油策策略略，，就就是是在在低低工工况况下下切切断断发发动动机机一一部部分分气气缸缸的的燃燃油油供供应应，，其其馀馀各各缸缸就就会会大大幅幅度度提提高高其其负负荷荷率率，，工工作作在在经经济济性性和和排排放放都都大大为为改改善善的的工工况况区区域域。。一一旦旦这这几几个个工工作作气气缸缸已已不不能能满满足足功功率率要要求求时时，，断断油油的的气气缸缸便便恢恢复复供供油油并并点点火火工工作作。。这这种种工工作作方方式式称称为为分分缸缸断断油油。。最简单的模式式是，断油缸缸切断燃油供供应，进、排排气门照常启启闭。这种模模式不能消除除断油缸的泵泵气损失。所所以，另一种种更好的模式式是，使断油油缸进、排气气门暂停启闭闭，其节油潜潜力可以提高高2至3倍，，在汽油车中中达到整车节节油8~15%的效果，，排放也可以以相应地减少少。如果在断断油时能够解解除气门跟凸凸轮之间的联联系，那麽就就能实现这个个目标。此时时，尽管凸轮轮还在转动，，气门却不为为其所动。可可切换液压挺挺杆就是为此此而开发。图1为为德国国INA（（依纳纳）公公司开开发的的可切切换液液压挺挺杆。。它由由内挺挺杆和和外挺挺杆两两部分分组成成。内内、外外挺杆杆可以以互相相分离离，也也可以以锁定定为一一个整整体。。真正正的液液压补补偿元元件在在内挺挺杆里里面，，最终终通过过液压压补偿偿元件件操纵纵气门门杆。。内凸凸轮接接触内内挺杆杆，外外凸轮轮接触触外挺挺杆。。外挺挺杆中中的锁锁定柱柱塞可可以在在柱塞塞弹簧簧的压压力下下插入入内挺挺杆的的孔内内，此此时内内挺杆杆和外外挺杆杆连成成一体体，气气门可可以正正常启启闭。。内挺挺杆中中有两两个操操纵柱柱塞，，可以以在机机油压压力下下克服服柱塞塞弹簧簧的压压力，，将锁锁定柱柱塞朝朝外顶顶回到到外挺挺杆中中，使使外挺挺杆和和内挺挺杆互互相分分离，，此时时尽管管凸轮轮轴在在转动动，气气门却却不能能启闭闭。图1可可切切换液液压挺挺杆（（资料料来源源：INA）由於部部分气气缸断断油以以後会会影响响发动动机的的运行行平稳稳性，，所以以通常常只在在四缸缸以上上的发发动机机中才才采用用这项项节油油技术术。梅梅赛德德斯在在1996年首首次采采用了了分缸缸断油油的V-8发动动机。。现在在这项项技术术在该该公司司的V-8和V-12发发动机机上都都有应应用。。美国国的汽汽车生生产商商将向向巿场场推出出采用用分缸缸断油油技术术的新新型发发动机机。有有人估估计，，从总总体上上看，，将来来美国国生产产的汽汽车将将有20%左右右采用用分缸缸断油油技术术。但但是这这些发发动机机主要要是带带有推推杆的的发动动机。。国产轿轿车中中的6缸汽汽油机机如采采用可可切换换液压压挺杆杆的分分缸断断油技技术，，有望望节能能8~15%。。途径一一：汽汽油机机增压压近年来来，国国外轿轿车行行业愈愈来愈愈频繁繁地使使用一一个名名词，，叫做做“downsizing””，暂暂且将将它翻翻译成成“缩缩小排排量””。它它的基基本思思路是是，在在保持持发动动机标标定功功率不不降低低的前前提下下，缩缩小发发动机机总排排量，，使得得在较较低负负荷条条件下下的负负荷率率得以以提高高，达达到节节能的的目的的；而而在较较高负负荷条条件下下就通通过增增压来来达到到标定定功率率。如如此，，则经经济性性和动动力性性可以以兼得得。举举例来来说，，某自自然吸吸气的的12缸发发动机机排量量为6升，，标定定功率率为300kW。可可是，，如果果采用用增压压，也也许将将它改改成6缸3升排排量就就可以以达到到同样样的标标定功功率了了。但但是，，低负负荷时时的负负荷率率却提提高了了一倍倍左右右。汽油油机机缩缩小小排排量量策策略略的的理理论论基基础础是是显显而而易易见见的的。。排排量量较较小小的的发发动动机机更更多多地地在在较较高高负负荷荷率率下下运运行行，，所所以以它它的的节节气气门门开开度度较较大大，，吸吸气气冲冲程程中中气气缸缸内内的的真真空空度度较较低低，，它它的的泵泵气气损损失失自自然然就就比比排排量量较较大大的的发发动动机机小小得得多多。。此此外外，，在在排排量量较较小小的的发发动动机机中中，，由由於於摩摩擦擦和和冷冷却却而而造造成成的的损损失失也也比比较较小小。。汽油油机机缩缩小小排排量量的的核核心心技技术术其其实实就就是是增增压压。。增增压压技技术术用用於於柴柴油油机机首首先先是是为为了了提提高高升升功功率率，，同同时时也也为为了了解解决决碳碳烟烟和和碳碳氢氢化化合合物物排排放放的的问问题题。。汽汽油油机机增增压压至至今今尚尚属属罕罕见见。。这这是是因因为为汽汽油油机机即即使使不不采采用用增增压压也也很很容容易易达达到到和和超超过过50kW/L的的升升功功率率，，超超过过一一般般增增压压柴柴油油机机；；此此外外，，汽汽油油机机采采用用增增压压技技术术会会增增大大爆爆振振倾倾向向，，必必须须调调整整一一下下压压缩缩比比；；电电子子控控制制策策略略方方面面也也有有一一些些特特殊殊要要求求。。但是近年来客客户对於汽车车动力性的要要求有增无减减，汽车的最最高车速愈来来愈大，发动动机的标定功功率也随之提提高，而且当当今的大排量量轿车发动机机多数是自然然吸气的汽油油机。这就给给通过增压技技术缩小轿车车汽油机的排排量以达到节节能的目的留留下了发展的的空间。根据据当今国际巿巿场上客户的的愿望，为了了满足轿车在在动力性、经经济性、比重重量、灵活性性和停车方便便等方面的要要求，宁愿采采取增压也不不愿采取增加加缸数和排量量的策略来提提高汽油机的的功率。1994年欧洲洲生产的汽油油机中只有1%是增压的的。1997年欧洲生产产的1,100万台汽油油机中这个比比例上升到了了4.1%。。现在这个发发展趋势还在在继续。这一一动向值得中中国轿车行业业注意。大众的双增压压技术发动机增压是是很传统的提提升动力和燃燃油经济性的的措施，同时时它还能减少少发动机有害害废气排放量量，随着新技技术的不断发发展增压技术术也在不断进进步。传统的的涡轮增压和和机械增压都都存在着不如如人意的地方方，把两种技技术结合在一一起不失为一一种解决方法法今天用在汽车车发动机上的的增压器根据据结构的不同同主要分为两两类——机械械增压和涡轮轮增压。早期期的增压器都都属于机械增增压，被称作作“超级增压压器”（Supercharger），后来涡涡轮增压器发发明了，就就被称为了Turbocharger。机械增压器就就像空气压缩缩机机械增压器就就像发动机的的附件转向助助力泵一样安安装在发动机机上，并由发发动机皮带驱驱动，将压缩缩空气输送到到进气歧管。。机械增压器器结构简单，，工作温度介介于70℃-100℃，，不需特殊冷冷却系统，机机件维护简单单。不过增压压值会随发动动机转速的提提高而降低，，当达到某一一界限时，由由于本身的阻阻力增压器反反而会成为发发动机的负担担，严重影响响发动机转速速的提升。因因此，目前欧欧洲生产的机机械增压系统统多半采取低低增压。它的的优点是转子子的速度与发发动机转速是是相对应的，，没有滞后，，动力输出流流畅，成本低低。缺点是要要消耗发动机机动力，机械械增压容易产产生噪音。像奔驰公司的的小排量汽油油发动机就使使用了机械增增压器。SLK两款机械械增压4缸缸发动机输出出120kW和145kW，强调调了低速高扭扭矩，SLK200KOMPRESSOR在在2500rpm时时就达到了最最大扭矩230Nm，综综合油耗只有有8.8L/100km，以4缸发发动机的燃油油特性达到6缸发动机的的扭矩特性。。这种机械增增压器是奔驰驰和Eaton公司联联合开发的，，性能非常出出色，增压器器的最大转速速达到14000rpm。涡轮增压器利利用发动机废废气涡轮增压是利利用发动机排排出的废气驱驱动增压器，，由于废气有有上千度，需需要增设空气气中间冷却器器来给高温压压缩空气进行行冷却。优点点是增压效率率高于机械增增压，缺点是是受发动机转转速影响，低低转速时效果果不明显，待待发动机提升升到一定转速速时才会有出出色表现。涡涡轮迟滞也是是涡轮增压发发动机面临的的在仪表中增增加了增压显显示表头最大大难题。在低转速时，，涡轮增压器器没有介入，，同时废气仍仍然要驱动涡涡轮旋转，排排气没有自然然吸气发动机机顺畅，此时时的发动机扭扭力输出要比比同等排量的的自然吸气式式发动机还要要弱。随着发发动机的转速速升高，例如如突破3000转以后后，涡轮增压压器突然介入入，这个时候候产生的动力力将陡增。这这种动力的突突然增加影响响了动力输出出的平顺性。。尽管涡轮增增压能给发动动机带来更强强的动力输出出，但是作为为一台民用汽汽车，流畅的的动力输出是是非常重要的的，而涡轮迟迟滞会给驾驶驶舒适性带来来一定影响。。以双增压技技术来克服服缺陷机械增压有有助于低转转速时的扭扭力输出，，但是高转转速时功率率输出有限限；而废气气涡轮增压压在高转速速时拥有强强大的功率率输出，但但低转速时时则力不从从心。发动动机的设计计师们于是是就设想把把机械增压压和涡轮增增压结合在在一起，来来解决两种种技术各自自的不足，，同时解决决低速扭矩矩和高速功功率输出的的问题。2005年年，大众开开始将这套套技术装配配到量产的的民用车型型高尔夫1.4TSI上，，这套系统统被称作““双增压””，兼顾了了低速扭力力输出和高高速功率输输出。在低低转速时，，由机械增增压提供大大部分的增增压压力，，在1500rpm时，两个个增压器同同时提供增增压压力，，其总增压压值达到2.5bar（如果果涡轮增压压器单独工工作，只能能产生1.3bar的增压压压力）。。随着转速速的提高，，涡轮增压压器能使发发动机获得得更大的功功率，与此此同时，机机械增压器器的增压压压力逐渐降降低。机械械增压通过过电磁离合合器控制，，它与水泵泵集合在一一起。在转转速超过3500rpm时，，由涡轮增增压器提供供所有的增增压压力，，此时机械械增压器在在电磁离合合器的作用用下完全与与发动机分分离，防止止消耗发动动机功率。。1.4升升的高尔夫夫“双增压压”（Twincharger）发动动机在双增增压器的作作用下最大大输出功率率为125kW，最最大扭矩为为240Nm。从0至100km/h只需需7.9秒秒。1.4L动动力达到2.5L发发动机水水平，但油油耗却降低低了20％％，平均油油耗只有7.2L/100km。在1750rpm就就发出了最最大扭矩240Nm，并一一直到4500rpm。优点点是适合全全部工况。。缺点是结结构复杂，，在高转速速区域的动动力表现并并不突出。。按大众公公司的解释释，性能并并非这台发发动机的主主要诉求，，动力输出出的顺畅度度与经济性性才是重点点。看来其其它各大汽汽车公司都都没有力推推此技术是是因为它缺缺少鲜明的的个性。另外，最大大输出功率率为103kW（138PS）、最大大扭矩为220N··m的Twincharger将从2006年年初开始用用于配备小小型MPV（多功能能商务车））“途安（（Touran）””，并计划划在此之后后用于配备备“高尔夫夫”。途径二可可变压缩缩比在增压压汽油机的的应用发动机的压压缩比愈高高，效率愈愈高。但问问题是，汽汽油机中提提高增压压压力会增大大汽油机爆爆振倾向。。在采用了了增压技术术的汽油机机中，全负负荷时希望望适当降低低压缩比以以抑制爆振振；而部分分负荷时又又希望提高高压缩比以以提高燃油油经济性。。这种情况况很自然地地把人们的的思路带到到了可变压压缩比电子子控制。这这是国外目目前汽油机机的发展方方向之一。。国外一些些汽车制造造商正在努努力开发可可变压缩比比的汽油机机。这种技技术使得油油耗可以大大大地下降降，同时却却不会影响响发动机的的动力性。。德国SAAB公司在在这方面居居於领先地地位。该公公司SVC（SAAB可变压压缩比）试试验发动机机是一台排排量为1.598升升的五缸汽汽油机，缸缸径行程比比为68:88mm；压缩比比可在14:1（部部分负荷））到8:1（全负荷荷）的範围围内变动（（见图2））。横置式式发动机的的整体气缸缸盖可以用用液压装置置往後倾侧侧，最大可可达4度。。发动机上上部相对於於下部的倾倾侧扩大了了活塞到达达上止点时时燃烧室的的容积大小小，减少了了压缩程度度，降低了了压缩比。。如果要提提高压缩程程度，只要要重新减少少整体气缸缸盖的倾斜斜度就可以以了。此时时，燃烧室室容积会重重新减少，，压缩比就就提高了。。SAAB公司的发发动机管理理系统Trionic会根据据汽油机转转速、负荷荷和燃油质质量计算出出最佳压缩缩比，这个个最佳压缩缩比是在不不断地变化化。图2通通过液压调调节装置使使整体气缸缸盖相对於於曲轴箱发发生倾斜而而实现压缩缩比的改变变该机的最大大增压压力力可达2.8bar，最大功功率和为扭扭矩165kW和305Nm，小小的的SVC1.6升增增压汽油机机大致达到到了3.0升自然吸吸气发动机机的水平，，然而油耗耗比後者降降低了三分分之一左右右。可变压压缩比在传传统的自然然吸气汽油油机中只能能减少油耗耗4到5个个百分点。。它的全部部潜力只有有在带有高高增压的较较小排量汽汽油机中才才能显现出出来，从而而达到令人人惊异的功功率水平。。同样引人注注目的还有有废气排放放方面的优优点：二氧氧化碳（CO2）排排放跟油耗耗成正比下下降，而一一氧化碳（（CO）、、碳氢化合合物（HC）和氮氧氧化物（NOX）都都满足当今今世界上有有效的以及及正在拟议议中的一切切法律条文文的规定。。如果采用用SVC概概念，就可可以缩短在在催化转化化器达到工工作温度之之前所经历历的冷起动动阶段。汽汽油机起动动时可以采采用比较低低的压缩比比，因为在在较低的压压缩比下，，汽油机的的热效率较较