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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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高效无止境 内燃机技术的新升级

2011-10-26 17:09:56

自1886年汽车诞生的那时起,内燃发动机就成为了驱动汽车行驶的最佳动力源。历经逾百年的发展与变革,柴油和汽油这两种燃料在不同的时代曾分别占据着汽车燃料的主角地位,内燃发动机(包括汽油发动机和柴油发动机)在这百年历程中也得到了不断的完善,性能逐步提升。

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内燃发动机的效率极限其实并不算高,而且使用过程中消耗着大量不可再生能源。但从目前来看,由于其在工作可靠性、续驶里程、使用费用等方面的诸多优势,内燃发动机在短时间内还不可能被大范围取代。当然,在更加理想的驱动方式进入实用之前,各大汽车厂商也并没有停止对内燃机性能升级的脚步。

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可变气门控制

内燃机的工作原理是将可燃混合气(或空气)引入汽缸,通过燃料在汽缸内的爆燃推动活塞运动,并最终驱动车辆。在汽缸的进排气过程中,气门扮演着重要角色。很容易理解,在发动机不同的转速、不同的工作负荷下,对于进排气都有着不同的需求。因此可变气门控制就可以保证发动机在高速和低速运转时都可以拥有较高的进排气效率。不同的厂商对于自己的技术都有自己的称呼,例如DVVT、CVVT、i-VTEC等等,其实这些都是可变气门技术。消费者如果想比较的话,可以从以下几个方面考量:只有进气可变还是进排气都可变、进排气是否是连续可变、只有进排气相位(也就是气门开闭的时机)可变还是相位和气门升程都可变。从目前市场上的车型来看,日系车对于可变气门控制较为重视,而对于下面将要谈到的两项技术的应用稍显保守。

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汽油直喷技术

最早的汽油发动机使用化油器来提供燃料,由于化油器对燃料量的控制不够精确,目前已经几乎被淘汰。不过尽管现代发动机都为电控燃料喷射(也就是俗称的电喷),但具体工作方式还是稍显不同。较为传统的是在进气道喷射燃料,通过进气过程形成可燃混合气并进入汽缸。进气道喷射结构简单,对于技术的要求较低,但燃料容易在进气道及气门上形成积碳,伴随而来的是进入汽缸的燃料量并不是我们预计的数量。相对而言,缸内直喷则是借鉴了柴油发动机的工作过程,通过高压力将燃料直接喷入汽缸内进行雾化。由于燃料供给方式直截了当,因此可以实现极精确的控制。不过由于燃料需要在喷射的过程迅速雾化,这就需要非常高的喷射压力,因此技术难度稍大。目前通用品牌是市场上推行汽油缸内直喷技术的一个代表,其SIDI技术已经推广至不同排量的发动机。

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涡轮增压

要使小排量发动机表现出更好的扭矩特性,或是想让中大排量发动机在现有重量等级上大幅增加动力输出,涡轮增压技术都是不错的选择。涡轮增压可以使发动机吸入更多的空气,相对应的就可以增加燃料的喷入,实现动力的增加。而当涡轮增压器不介入工作时,由于发动机的排量并未增大,因此仍然可以保证较低的油耗。大众目前主推的TSI技术以及奔驰的CGI技术都是涡轮增压技术与汽油直喷技术结合的代表,得益于这些技术,尽管动力增加,发动机的排量和油耗都得到一定程度的降低。

其他技术

还有一些发动机的新技术目前应用不多,但也值得略提一下。稀薄燃烧技术是其中之一,一般发动机都是将理论配比的空气和燃料进行混合并燃烧,但真正的燃烧不可能百分之百进行,因此未完全燃烧的燃料就产生了汽车的尾气(一氧化碳及碳氢化合物等)。稀薄燃烧是使燃料在富氧(供应过量的空气)的环境中燃烧,这样达到完全燃烧的效果。大众汽车推广汽油直喷技术后,就具备了条件实现燃料分层技术,最终达到稀薄燃烧的效果。其实大众的FSI技术直译就是燃料分层燃烧,但在实际应用过程中,分层燃烧的效果不太理想(稀薄燃烧导致NOx排放增加,加大了尾气后处理的难度),大众就果断地停止了分层燃烧,FSI也就成了大众汽车燃料直喷的代名词。此外,发动机启/停技术近来也越来越受到汽车厂商的青睐,而且这项技术在手动挡车型和自动挡车型上都可以应用。对于经常行驶在城市路况的车辆来说,启/停系统的效果还是比较明显的。