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从北车展看发动机新技术

发布时间:2021-07-09 08:46:36 浏览数:

规模空前的第十届北京国际汽车展览会已经落下帷幕,在这届车展上,除了可以看到最新的车型展示以及概念车展示,也可以看到国际发动机技术发展的最新动态。

发动机是汽车的核心技术,除了提供动力之外。发动机还担负着更为重要的作用。汽车工业发展的重大使命是“环保、节能、安全”,而发动机在其中扮演着极为重要的角色。我们在本次北京汽车工业展览上欣喜地看到了大量的发动机新技术,这对国内汽车工业发展是极其重要的启示。

自主品牌大上VVT

此次北京车展,自主品牌企业占了三分之一的展示面积,国内外都感叹中国自主汽车企业的产品水平有了飞跃的进步。在发动机技术方面,自主品牌企业也展示了大量新产品,其中很多采用VVT技术,有的企业还开发出了缸内直喷汽油机和混合动力、氢燃料电池等高新技术产品。

一汽集团设置了“科技与未来”展区,展示了12款自主研发的发动机(这在国内汽车工业展览上是没有先例的)。包括乘用车平台的6个系列(排量覆盖范围为O.8~6.0L,其中有2款柴油发动机),商用车平台5个系列(排量覆盖范围2.6~13L,全部是柴油机)。值得关注的是CAl2GV发动机,V12发动机是乘用车发动机的顶级产品,CA12GV体现了一汽自主开发的水平和能力,据说要用在红旗新旗舰上。

比亚迪汽车展出了自主研发生产的5款发动机,采用BIVT技术、涵盖1.0~2.0L排量范围,从中可以看出比亚迪整车产品的大致范围(图1)。

长安展出了CA、CB、CC三大系列共4款新发动机产品,排量范围为0.8~1.8L,在排放方面均可达欧IV标准。并具备直接升级欧V的潜力。其中CB系列为新一代小排量发动机,1.0L排量的升功率可达到50kw/L以上。CC系列发动机与国外设计公司合作设计,采用全铝结构,功能/模块化集成,集进排气CVVT、TC(涡轮增压)和GDI(汽油缸内直喷)三项先进技术于一身,采用塑料(可变)进气歧管和紧耦合排气系统设计。是长安汽车的得意之作。

长城汽车发布了4款发动机,其中3款为汽油机,全部采用VVT技术、全铝轻量化设计,其中的1款发动机采用国际上流行的增压直喷技术。另一款为柴油机,采用VGT增压、电控高压共轨直喷等技术。海马也展示了3款自主研发的VVT系列发动机。吉利此次推出的部分新车也装载了CVVT发动机。新一代缸内直喷汽油机

福特汽车在北京车展公布了其可持续发展战略的系统方案。包括EcoBoost新动力技术、油电混合动力系统、PowerShift动力传输技术等。

福特EcoBoost(图2)采用涡轮增压燃油直喷技术,在使汽油发动机的燃油经济性明显提高、二氧化碳排放明显降低的同时,还可缩小发动机尺寸,提高扭矩和性能。与传统的进气口喷射相比,采用燃油直喷技术能取得更合理、更密集的喷射效果,从而获得更高的燃油经济性和更卓越的性能。

马自达DISI(图3)采用旋流式喷射器、新的燃烧室形状、进排气S-VT(连续可变气门正时系统)及可变气门升程系统、纳米催化剂等新技术,据介绍其动力及经济性均可提高20%。

还有些发动机,即使同样是缸内直喷,但由于汽油机和柴油机点火方式不同,效果也不一样,柴油机的燃烧呈弥漫状态,而汽油机是分层扩散式燃烧,因此试图使汽油机也接近压燃式的点火方式。当然这一点的控制比较困难。FSI就是大众集团开发的先进的直喷式汽油发动机,采用了两种不同的喷射模式,即分层喷射和均匀喷射。当发动机低速或中速运转时采用分层喷射模式,以充分提高发动机的经济性。因为在转速较低、负荷较小时,除了火花塞周围需要形成浓度较高的混合汽外,燃烧室的其它地方只需有较低浓度混合汽即可。当节气门完全开启,发动机高速运转时,大量空气高速进入汽缸,形成较强涡流并与汽油均匀混合,可以促进燃油充分燃烧。FSI电脑不断地根据发动机的工作状况改变喷射模式,始终保持最适宜的供油方式。大众还给我们描绘了其10年后最新的柴汽混合发动机技术——CCS。CCS融合了柴油燃烧特性和汽油输出特点,与传统汽油发动机最大的区别在于其复合燃烧模式,将汽油直喷与柴油直喷技术融合,这样就结合了两种发动机的均质燃烧和低油耗、大马力等多项优势。氮氧化物的生成量也减少了。

发动机更加“可变”

国内已开始大量采用VVT,丰田旗下的乘用车均已采用了双VVT-i(智能可变进排气门正时系统)技术,它能够根据发动机转速、油门开启幅度等行驶状况,通过计算机信号对进气和排气气门的开闭时机进行智能正时、连续可变控制。这不仅使燃油燃烧更充分、有害气体排放更少,而且还实现了在中低转速下的充沛扭矩输出及高转速下澎湃的动力输出,实现较低油耗和尾气排放。还有VTEC(可变气门配气相位和气门升程电子控制系统)。现行的VVTL-i仅能两段式控制气门开度。丰田的Valvematic可连续控制气门开度,能更精准地调整汽缸内的进气流量。

宝马展示的VANOS(可变凸轮轴控制系统)(图4)可随着发动机转速与负载情况。自动连续移动凸轮轴位置,还可以变化不同转速时的进排气之配气相位夹角。VANOS是利用一个可开关的电磁阀,在不同转速时控制电磁阀的位置,推动一螺旋齿轮,从而移动凸轮轴位置。达到改变气门正时的目的。

本田展示的第八代雅阁采用全新3.5LV6发动机(详见本期第10页),采用了VCM可变汽缸管理技术。VCM系统能够在3缸、4缸和全6缸工作模式间自动切换。在车辆起步、加速或爬坡等任何需要大功率输出的情况下,全部6个汽缸投入工作;在中速巡航和低发动机负荷工况下,系统仅运转3个汽缸在中等加速、高速巡航和缓坡行驶时,发动机将会用4个汽缸来运转。从而大大降低了燃油消耗。

TSI双重增压发动机

获得“2006年度国际最佳发动机奖”的大众TSI发动机出现在了北京车展上。此款发动机采用了废气涡轮增压器和机械增压器双重增压废气涡轮增压。废气涡轮增压利用排放废气来驱动,装置本身基本不消耗发动机动力,但缺点是通常要发动机超过2000r/min后才介入。不利于起步加速,涡轮的惯性让加速还有一个响应时间的延迟。机械增压的优点是发动机启动运转就开始介入,起步加速有力,没有涡轮的工作延迟,即时响应。其缺点是通过发动机的动力输出来让增压器工作,消耗部分发动机动力。将两者结合。既改善了起步加速,也能使发动机具有充足的后劲,相对来说动力损耗减低到最小。在去年法兰克福车展露面的大众高尔夫GT就装备了此款TSI发动

机,随后这款发动机也在途安和第五代捷达上得到了应用。

新能源汽车受到广泛关注

比亚迪展示的F6DM双模电动汽车使用的动力电池是“ET-POWER”铁动力电池,它是比亚迪在电池领域的最新成果。铁动力电池在低成本、高容量及高安全等3个要求上都得到了满足,还可以回收再利用。F6DM双模电动车实现了既可充电、又可加油的多种能量补充方式,在专门充电站快速充电10min可达50%的电量;同时也可在家使用普通插座来慢速充电,充满电需9h。据比亚迪介绍,这辆双模电动车可以连续行驶400km,每100km耗电15kW·h。

雪佛兰Sequel是一款集氢燃料电池、线传操控控制技术、轮毂电机以及锂离子电池等多项高科技于一身的新能源汽车,在使用清洁的氢燃料电池上,还配合了锂电池提供额外动力,满电下续航能力可达480km。

现代i-blue在去年的法兰克福车展上首次亮相,采用了现代第三代燃料电池技术在全新的平台上开发生产,高性能的氢燃料电池提供了100kW的功率输出,可以达到165km/h的最高速度和600km的续航能力。

凯迪拉克Provoq氢燃料电池概念车,是通用汽车E-Flex动力推进系统的最新成果,整合应用了第五代燃料电池系统和锂离子电池技术。

上汽和同济大学共同开发研究的荣威第四代燃料电池车“超越一荣威”申请国家专利200余项,最高时速150km/h,一次加氢后可行驶300km。

宝马推出的Hydrogen 7是世界上首款氢动力豪华轿车,搭载的是一款可以使用氢气同时也可使用汽油的双燃料V12发动机。目前其生产量已过百辆,主要送给全球知名人士使用。它配备了一个容量8kg的液态氢储存罐,单靠氢推动就可行驶200km以上。而轻松转换的燃油运行模式更能补充高达500km的航程。宝马还在北京车展上首发了X6氢动版。与氢燃料电池不同,宝马的氢动力所搭载的发动机既可以燃烧氢燃料,又可以使用汽油燃烧,车内拥有两个燃料箱,分别可存储液态氢和汽油。

几乎每家公司都展示了混合动力系统。丰田已经把此系统运用到几乎所有车系,包括SUV越野车、雷克萨斯豪华车型等。

马自达研发转子发动机痴心不改

自从20世纪50年代德国工程师汪克尔发明转子发动机以来,现在只有马自达公司在RX-7和RX-8车型上采用。转子发动机运动部件少、体积小、重量轻、转速高、功率大,动力输出具有连续性,但也存在扭矩低、偏心振动、对发动机的材料、润滑、冷却和密封要求高等问题,提高了整机的制造成本。马自达几乎每次车展都要展示其独特的转子发动机,这次展示了改进的氢燃料转子发动机以及混合动力系统,还有双燃料系统。

马自达还展示了一款不用启动机的直接点火发动机,其意义就是取消了怠速。怠速不但无功而且消耗燃油。排放状态更是严重,所以国外早就有厂家开发踏板点火发动机。马自达的直接点火发动机取消了启动机,关键是在发动机停止工作时,计算机要控制好活塞的位置并且预喷燃料,以利于直接引爆汽缸内燃料启动。

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