發(fā)動機十大熱門技術(下):還有幾家車企愿意研究內(nèi)燃機?
上次介紹了十大熱門發(fā)動機技術中的五個,主要包含了渦輪增壓、缸內(nèi)直噴、分層燃燒、可變壓縮比、頂置雙凸輪軸,今天我們再來了解一下剩下的五項技術。 可變氣門技術 第六項技術就是可變氣門技術,主要有正時、升程、持續(xù)期三大類型。 可變氣門正時技術簡稱VVT,最開始只是用來控制進氣門的開閉時間,在低速工況下延遲氣門開啟,減少進氣量降低噴油量,在高速或者爬坡時,又會提前打開進氣門,增加發(fā)動機的動力輸出,最終實現(xiàn)降低油耗提升效率的效果。 后來隨著技術的進步出現(xiàn)了雙VVT,不僅可以控制進氣門,也可以控制排氣門,比如豐田的VVT-i。 除了控制氣門開閉時間,工程師還想要控制氣門的開啟幅度,也就誕生了VVL可變氣門升程技術,主要是用來控制每次氣門打開的角度大小。 不管是VVT還是VVL,最多只能實現(xiàn)氣門什么時候打開,打開多大的角度,但是每次氣門從打開到關閉的持續(xù)時間長短卻是固定的,于是又有了CVVD連續(xù)可變氣門持續(xù)期,可以隨心所欲的控制氣門的開閉,這項技術也是現(xiàn)代汽車的首創(chuàng)。 如果把氣門想象成一扇門,VVT是控制什么時候打開門、VVL是控制門打開的角度、CVVD是控制門打開后,什么時候再關上。 它們的目的都是為了精準控制發(fā)動機的進排氣,提升發(fā)動機的工作效率,改善汽車的燃油經(jīng)濟性。 閉缸技術 第七項技術是發(fā)動機閉缸技術,也被叫作“停缸技術”或者“歇缸技術”,最早應用于大排量發(fā)動機,目的是在發(fā)動機動力過剩時,關閉多余的氣缸,降低發(fā)動機的油耗。 閉缸技術主要有兩種技術路線,一種是對特定的氣缸停止供油,但不停止進排氣,俗稱“停油不停氣”。 這種方式存在很嚴重的弊端,在發(fā)動機低負載的工況下,氣門開度非常小,活塞和氣門之間容易形成真空,活塞的運動會受到氣壓抵抗,造成“泵氣損失”。 另外一種是“停油又停氣”,這種方式雖然解決了“泵氣損失”的問題,但是也會導致發(fā)動機缸體熱量分布不均勻,工作的氣缸溫度很高,不工作的氣缸溫度又很低,這種溫度差容易導致發(fā)動機缸體變形。 所以一般都需要配備一套動態(tài)熱管理系統(tǒng),通過獨立的冷卻液循環(huán)路線,來平衡發(fā)動機不同位置的熱量,目前大多數(shù)廠家都是通過第二種方式來實現(xiàn)閉缸技術。 雙噴射、雙循環(huán) 雙噴射就是發(fā)動機擁有2個噴油嘴,一個位于進氣歧管上部,形成歧管噴射,另一個延伸到氣缸內(nèi)部,形成缸內(nèi)直噴,發(fā)動機低負荷采用歧管噴射降低油耗,高負荷采用缸內(nèi)直噴保證動力。 雙循環(huán)和雙噴射的目的差不多,在傳統(tǒng)的奧托循環(huán)中增加了阿特金森循環(huán)或者米勒循環(huán) 阿特金森循環(huán)是利用一套連桿機構,讓發(fā)動機活塞在做功沖程的行程,比壓縮沖程的行程更長,形成膨脹比大于壓縮比的效果,讓活塞在做功沖程時盡可能伸展,充分利用廢氣的能量,從而提高了發(fā)動機的經(jīng)濟性。 但是這種循環(huán)的結構過于復雜,所以美國工程師米勒又進行了一次改進,不再使用連桿機構,而是通過控制氣門的開閉時間,來實現(xiàn)相同的效果,這套循環(huán)又被叫作“米勒循環(huán)” 目前采用雙循環(huán)的機型都是奧托循環(huán)+米勒循環(huán),因為純正的阿特金森循環(huán)結構太過復雜,馬自達又注冊了米勒循環(huán)的專利,所以很多車企對外宣稱是阿特金森循環(huán),但本質(zhì)上都是米勒循環(huán)技術。 雙點火系統(tǒng) 第九項是雙火花塞技術,也被稱為雙點火系統(tǒng),最早應用于飛機發(fā)動機,后來被移植到了汽車、摩托車上,比如本田的DSI系列發(fā)動機、奔馳的M279發(fā)動機。 雙點火系統(tǒng)最大的好處就是可以實現(xiàn)同時點火、延遲點火、提前點火三種狀態(tài),滿足怠速、低負荷、高負荷等不同工況的扭矩需求 但是在一個氣缸內(nèi)布置2個火花塞會占用太多的空間,很難再實現(xiàn)可變氣門正時、雙噴射、多氣門的設計。 比如奔馳的V12發(fā)動機,至今還是雙點火、單凸輪、三氣門的奇葩設計。 后來瑪莎拉蒂發(fā)布了海神發(fā)動機,采用雙點火加預燃燒室的設計,才算克服了雙點火系統(tǒng)的缺陷。 混動技術 最后一項就是混動技術,主要包含48伏輕混、油電混動、插電混動和增程式。 混動技術的核心就是在傳統(tǒng)內(nèi)燃機的基礎上增加一套電動單元,在汽車起步、低速等內(nèi)燃機效率不高的工況下,由電動機接管工作,當處于內(nèi)燃機高效區(qū)間時,又能驅(qū)動發(fā)動機工作,為動力電池進行充電。 其中增程式稍微有些不同,發(fā)動機僅僅是作為增程器用來發(fā)電,并不會直接參與到車輛的驅(qū)動行駛。 混動技術被認為是傳統(tǒng)內(nèi)燃機和純電車型之間的橋梁,在電池技術遲遲無法突破的時期,為新能源技術打下了堅實的基礎。 但是隨著新能源技術日新月異,混動技術的優(yōu)勢正在慢慢降低,頗有些功成身退的意思