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專家詳解:家轎發動機“進化論”

  眾所周知,一台汽車最核心的部分就是發動機!

  發動機決定了汽車的性能,是汽車科技含量最集中的表現。

  這就意味著它的理論比較艱深晦澀,對我們了解汽車造成了一定影響。在這裡,我就從簡要的角度,談談現代汽車發動機技術的發展狀況,希望對大家了解汽車知識有所幫助。

  回顧發動機產生和發展的歷史,它經歷了外燃機和內燃機兩個發展階段。外燃機就是指燃料在發動機的外部燃燒,與之相應的,內燃機的燃料在內部燃燒,我們常見的汽油機、柴油機是典型的內燃機,本文中,我們講述的是汽油機。

  發動機發展到現代,其中蘊涵的技術內容已經非常豐富了。其分類方法也較多,在這裡我們主要是按照排氣方式分類方法講述,因為在發動機排量一定的情況下,若想提高發動機的輸出功率,除了多提供燃料燃燒,就是提供更多的空氣。因此怎麼解決排氣的問題,變成了發動機技術的一大要務。下面我就按排氣形式的不同和出現時間的順序,列舉幾種常見的發動機形式:

  1.機械增壓

  增壓技術是通過采用專門的壓氣機預先對進入氣缸的氣體進行壓縮,提高進入氣缸的氣體密度,增大進氣量,更好地滿足燃料的燃燒需要,從而達到提高發動機功率的目的。上世紀60年代以前,當時發動機的主流增加技術是機械增壓,早在20年代的賽車上就使用了該項技術來提高動力輸出。傳統機械增壓的特點是中低轉速時對發動機的動力輸出有明顯改善,響應性好(完全沒有遲滯)。但是它本身需要消耗一部分能量,因此不能產生特別強大的動力,尤其是在高轉速時--它會產生大量的摩擦,損失能量,從而影響到發動機轉速的提高。

  這種發動機可以在任何時候輸出源源不斷的扭力,大大減小換檔頻率。所以,機械增壓發動機非常適合匹配在又大又重的豪華房車上,而講求高速性能的跑車就很不適合了。因為在摩擦的作用下,機械增壓容易產生一種特有的噪音。追求舒適的豪華房車要想采用它,就必須采用各種手段來減少這種噪音。

  簡而言之,機械增壓發動機的優缺點歸納如下:

  缺點:高轉速時會產生大量的摩擦,從而影響到轉速的提高,並且噪音大。

  優點:可以在任何時候都能輸出源源不斷的扭力。

  代表車型:奔馳E200K LandRover運動版

  2. 渦輪增壓

  上世紀60年代以後,機械增壓准漸被廢氣渦輪增壓(簡稱渦輪增壓)技術所替代。

  渦輪增壓的優點是顯而易見的,在不增加發動機排量的基礎上,可大幅度提高功率和扭矩,其輸出的最大功率大約可增加40%,如1.8T車大約與2.3升排量的車動力相當,另外還能提高燃油經濟性和降低尾氣排放。

  不過,發動機在采用廢氣渦輪增壓技術後,工作中產生的最高爆發壓力和平均溫度將大幅度提高,從而使發動機的機械性能、潤滑性能都會受到影響。這是渦輪增壓發動機一個較大的局限性。

  優點:在不增加發動機排量的基礎上,可大幅度提高功率和扭矩。

  缺點:渦輪工作有遲滯現象,並且維修保養費用非常高。

  代表車型:寶來1.8T 速騰 1.8T 途安1.8T 帕薩特1.8T 奧迪A6 1.8T

  3.汽油直噴

  FSI(Fuel Stratified Injection)意指汽油分層噴射,是目前比較流行的,繼渦輪增壓技術後又一新發展方向。

  FSI發動機利用一個高壓泵,使汽油通過一個分流軌道(共軌)到達電磁控制的高壓噴射氣門。它的特點是在進氣道中已經產生可變渦流,使進氣流形成最佳的渦流形態進入燃燒室內,以分層填充的方式推動,使混合氣體集中在位於燃燒室中央的火花塞周圍。如果稀燃技術的混合比達到25:1以上,按照常規是無法點燃的,因此必須采用由濃至稀的分層燃燒方式。通過缸內空氣的運動在火花塞周圍形成易於點火的濃混合氣,混合比達到12:1左右,外層逐漸稀薄。濃混合氣點燃後,燃燒迅速波及外層。

  FSI特點是:能夠降低泵吸損失,在低負荷時確保低油耗,但需要增加特殊催化轉換器以有效淨化處理排放氣體。

  優點:在大幅提高了燃油的經濟效率的同時增加發動機的功率。

  缺點:對油品的要求十分苛刻。

  代表車型:奧迪A4 1.8T/2.0T 、A6 2.0T

  4. VVT(可變正時氣門技術)

  發動機可變氣門正時技術( Variable Valve Timing,縮寫為VVT)也是當下熱門的發動機技術之一,它通過對氣門的控制進行進排氣的配氣,近些年被越來越多地應用於現代轎車上。

  氣門是由引擎的曲軸通過凸輪軸帶動的,氣門的配氣正時取決於凸輪軸的轉角。在普通的引擎上,進氣門和但是氣門的開閉時間是固定不變的,這種不變的正時很難兼顧到引擎不同轉速的工作需求,VVT 就能解決這一矛盾。簡單地說,就是改變進氣門或排氣門的打開與關閉的時間,可以提高進氣充量,使充量系數增加,發動機的扭矩和功率可以得到進一步的提高。

  目前的氣門可變正時系統調節方式有兩種:一種是通過調節氣門的開閉時間從而達到調整"呼吸"量的效果;另一種是通過調整氣門行程改變單位時間的進氣流量。前者以豐田VVT-i發動機為代表,後者以本田i-VTEC發動機為代表。但是由於多搖臂和凸輪組機構的介入使得i-VTEC發動機的配氣系統相對復雜,運轉噪音大,維修使用的成本也大幅增加。

  優點:經濟節油

  缺點:不能連續改變氣門開啟的時間,構造復雜、使用和維修成本偏高

  代表車型:豐田凱美瑞 本田雅閣 本田CR-V 豐田花冠 馬自達6 新歐藍德 寶馬325

  5. D-VVT(進排氣雙連續可變氣門正時)

  D-VVT發動機是VVT的延續和發展,它解決了VVT發動機未能克服的技術難題。

  DYYT即進排氣雙連續可變氣門正時(Dual Variable Valve Timing),它可以說是目前氣門可變正時系統技術中最高級的形式。

  D-VVT發動機采用的是與VVT發動機類似的原理,利用一套相對簡單的液壓凸輪系統實現功能。不同的是,VVT的發動機只能對進氣門進行調節,而D-VVT發動機可實現對進排氣門同時調節,具有低轉數大扭矩、高轉數高功率的優異特性,技術上處於領先地位。通俗點講,就像人的呼吸,能夠根據需要有節奏地控制"呼"和"吸",當然比僅僅能控制"吸"擁有更高的性能。

  例如君越的Ecotec?D-VVT2.4L發動機的最大輸出功率為125kw(168馬力)/6400rpm;最大輸出扭矩為225Nm/4800rpm ,在2400rpm的低轉數區域即可擁有90%的峰值扭矩,大大改進了日常行駛的動力表現,增強了引擎響應性,節省了燃油。數據表明,2.4L君越的百公裡綜合油耗僅為9.6,在高動力、低油耗和低排放之間達到了一個理想的平衡。怪不得令君越Ecotec?D-VVT2.4L發動機在06年榮膺國際"雙十佳"發動機稱號。可見DVVT發動機的卓越表現。

  缺點:動力輸出表現不夠突出。

  優點:出色的靜音科技、高動力性、省油節能,堪稱同級車中最具競爭力的發動機。
  代表車型:上海通用別克君越

  好了,這次我先談這麼多,希望大家在看了之後,能夠對目前市場上常見的汽車發動機稍微有些概念,在購車的時候做到能各取所需,相中最適合自己的汽車!