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《车主之友》

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开博时间:2016-11-21 21:15:00

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汽车技术 汽油机+柴油机=DiesOtto

2008-11-01 17:30:43

  20年前,1.8L的汽油发动机一般可以平滑、安静地输出86kW,而同样排量的柴油增压发动机只能输出67kW,而且还有一些令人头痛的问题。20年的发展使得柴油可以多输出30%的动力和60%的扭矩,更清洁的排放和更精致的结构。而同一时期内汽油发动机的进步则相对缓慢,峰值功率大约提高了15%,但这一切可能要发生变化了。

  在2007年9月份的法兰克福汽车展上,梅赛德斯-奔驰推出了F700,这是一辆展示未来S级车技术的概念车。发动机盖下的是一款叫做DiesOtto的新的发动机,发动机的命名是为了纪念Nikolaus Otto(四冲程发动机的发明人)和Rudolf Diesel(以压缩点火闻名)。新发动机旨在融合汽油发动机的精致结构和柴油发动机的经济性,该发动机是以汽油为动力的,具备直接喷射技术、可变压缩比、实验的部件负载燃烧机制和新的双增压系统。这是一个强大的技术组合,它将把汽油发动机推向前所未有的最佳效果。

  此款发动机聪明的设计是通过控制燃烧室内的条件来控制燃烧时间而不是像火花点火发动机那样允许无控制的引爆。

  “它的整个工作原理是测量汽缸内的压强,然后确定气门时间和喷射需要如何改变,从而实现自动点火的最佳时间计算”,通用汽车的高级研发官Uwe Grebe说。通用的一款HCCI发动机现在已经投入运行。排气气门的正时变得特别重要,因为通过早关闭气门,可以将废气封闭在汽缸中,帮助加热到自动点火的温度。通用汽车称之为“再压缩”(因为剩下的气体由继续上升的活塞压缩),而梅赛德斯-奔驰也运用相同的系统,称之为“内部废气再循环”。

  另一种确定汽缸中的气体达到自动点火温度的方法是提高压缩比。“HCCI就是自动点燃汽缸中的混合物,因此需要超过一定的温度”,Grebe说,“你可以通过混合废气和新鲜气体生成混合物温度或通过改变压缩比更有力地压缩”。通用汽车取消了一款可变的压缩比系统,因为其复杂性超过了潜在的好处,但梅赛德斯-奔驰选择了将这个系统融入到DiesOtto发动机中。

  尽管梅赛德斯对细节还是讳莫如深,他们向我们透露可变的压缩是通过影响曲轴而不是发动机顶端实现的。现有的系统将曲轴安装在离心主轴承中并转动轴承以改变曲轴的高度,梅赛德斯可能会采取类似的做法。“我们可以让压缩比很好地适应运行点,因此我们的发动机效率很高”,项目领导人Gunther Karl说,“在部分负载的情况下,我们的发动机尽量提高效率——比火花点火高但比柴油发动机低,在节气门敞开的时候,我们可以降低效率,这样就不会爆裂了。”

  此外还有一个两阶段增压系统,带有一个用于低转速增压的小型增压涡轮和用于高速的大型增压涡轮。柴油发动机上有类似的系统,但这还是第一次在汽油发动机上运用。成果是1.8L的4缸发动机,具备178kW的动力和针对它的排量来说强大的低端扭矩—219N•m/L,而现在的涡轮增压柴油发动机是180N•m/L,涡轮增压汽油发动机是150 N•m/L,而自然吸气式发动机是100 N•m/L。

  一切听起来都是那么前途光明,但DiesOtto正式登陆展厅前还有很多障碍要克服。“我们在每个汽缸中都有一个压强传感器用于闭循环燃烧控制。这是在均质充量压缩点火(HCCI)和火花点火模式之间取得良好的瞬间动作是必要的”,Karl解释说。这种传感器现在还是非常昂贵的。

  同时,优化这个复杂的发动机的电子控制方面的研究还在继续。“最大的挑战是变量的高度自由性,像这样复杂的系统是不可能仅通过地图来处理的,你在电子控制单元(ECU)中需要真正的物理结构”,Karl说。

  那我们还要等多久才能买到DiesOtto呢?“有些功能很快就能在量产车中看到了,但整个的组合还需要一定的时间,我的老板说在中期,这里的含义有很多”,Karl说。

  估计您要买到具备柴油的经济性和扭矩和汽油发动机的精致结构的发动机还要七年时间。如果结果符合早期的承诺,它还是值得等待的。”