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在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)方面，渦流增壓的，機(jī)械增壓的，和自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)。在耗油，做功和造價(jià)方面，各有什么不同

: 問(wèn) 提問(wèn)者：網(wǎng)友 | 2017-01-12

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　　伴隨汽車產(chǎn)銷量快速增長(zhǎng)而來(lái)的是大氣污染和石油消耗。先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)在汽車節(jié)能、環(huán)保技術(shù)開(kāi)發(fā)中起著關(guān)鍵的決定性的作用。與美國(guó)上世紀(jì)90年代中實(shí)施的聯(lián)邦排放法規(guī)相比，于2007年全面實(shí)施的新聯(lián)邦排放法規(guī)將要求汽車氮氧化物排放降低幅度高達(dá)95%，碳?xì)渑欧盼锝档头雀哌_(dá)84%。而于此同時(shí)，與排放相關(guān)的系統(tǒng)及零部件耐久性要求達(dá)到12萬(wàn)英里。2007年美國(guó)聯(lián)邦排放標(biāo)準(zhǔn)中第五分組碳?xì)渑欧艠O限約為歐Ⅳ排放極限的一半(由于測(cè)試循環(huán)的不一致，真正的排放要求比歐Ⅳ排放的一半還低)。這越來(lái)越嚴(yán)格的排放法規(guī)和人們對(duì)節(jié)能認(rèn)識(shí)的加深，使得高效率、低排放車用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的開(kāi)發(fā)受到高度的重視，從而促使傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)不斷創(chuàng)新。如汽油機(jī)直噴技術(shù)、可變氣門定時(shí)技術(shù)、可變進(jìn)氣管、燃燒速率控制滑片、可變排量技術(shù)、高壓共軌直噴柴油機(jī)等等。由于各國(guó)國(guó)情的不同，在環(huán)境保護(hù)及節(jié)能方面所側(cè)重的技術(shù)也有所區(qū)別。日本出于國(guó)土資源的因素，微型車輛、經(jīng)濟(jì)型車的比例較高，小排量發(fā)動(dòng)機(jī)就既能滿足節(jié)能環(huán)保的要求，又能給這類車提供足夠的驅(qū)動(dòng)力；而在歐洲，由于柴油便宜，熱效率遠(yuǎn)高于汽油機(jī)，使消費(fèi)者容易接受柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車要比汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)的同類汽車貴1000-2000美元的事實(shí)。另外，柴油機(jī)的低速扭矩遠(yuǎn)勝于汽油機(jī)，這也使偏愛(ài)汽車運(yùn)動(dòng)感的歐洲人更將直噴柴油機(jī)視為高科技的代表?，F(xiàn)在的西歐，超過(guò)35%的新車銷售是柴油機(jī)。在發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能環(huán)保新技術(shù)開(kāi)發(fā)的同時(shí)，人們不能忽視燃油特性對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)普及的巨大影響。汽車尾氣的凈化完全依賴于廢氣催化后處理裝置，而燃油中硫含量是催化后處理裝置的“克星”。燃油中的硫在氣缸內(nèi)燃燒后氧化成二氧化硫，二氧化硫與載體涂層中的催化物起反應(yīng)，使催化器的轉(zhuǎn)換效率大幅度下降。根據(jù)燃油含硫量法規(guī)，歐洲柴油機(jī)的含硫量在50ppm以下，而美國(guó)聯(lián)邦目前限制300ppm，到2007年將降低到80ppm。歐洲低硫柴油為柴油機(jī)的普遍應(yīng)用創(chuàng)造了條件。在美國(guó)，隨著含硫量的降低，直噴柴油機(jī)在輕型車上的應(yīng)用的條件日趨成熟，所有的跨國(guó)汽車公司都在開(kāi)發(fā)針對(duì)北美市場(chǎng)的高速直噴柴油機(jī)，以待近幾年后投入市場(chǎng)。　　渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)(Turbo) 　　在寶來(lái)1.8T、速騰1.8T、途安1.8T、帕薩特1.8T、奧迪A4、1.8T/2.0T、奧迪A62.0T等車型上，都裝有渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)(Turbo)。增壓技術(shù)是一種提高發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣能力的方法。它通過(guò)采用專門的壓氣機(jī)，預(yù)先對(duì)進(jìn)入氣缸的氣體進(jìn)行壓縮，提高進(jìn)入氣缸的氣體密度，增大進(jìn)氣量，更好地滿足燃料的燃燒需要，從而達(dá)到提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率的目的。在不增加發(fā)動(dòng)機(jī)排量的基礎(chǔ)上，可大幅度提高功率和扭矩。但渦輪工作有遲滯現(xiàn)象，并且保養(yǎng)費(fèi)用高。　　機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)(Su—percharger) 　　北京奔馳E200K路虎攬勝運(yùn)動(dòng)版等車型上，都裝有機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。機(jī)械增壓的壓縮機(jī)直接被發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸帶動(dòng)，它的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)性好。但是它本身需要消耗一部分能量，因此機(jī)械增壓不能產(chǎn)生特別強(qiáng)大的動(dòng)力，尤其是在高轉(zhuǎn)速時(shí)，從而影響到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高。它響應(yīng)性好完全沒(méi)有渦輪的遲滯現(xiàn)象，可以在任何時(shí)候都能輸出源源不斷的扭力。但高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的摩擦，從而影響到轉(zhuǎn)速的提高，并且噪音大。　　汽油直噴技術(shù)(FSI) 　　汽油機(jī)直噴技術(shù)，就是將汽油通過(guò)高壓(約100大氣壓)供油系統(tǒng)將汽油直接噴到燃燒室內(nèi)與空氣混合、燃燒。GDI在電子噴射和控制技術(shù)取得長(zhǎng)足發(fā)展后，于上世紀(jì)90年代后期開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)。與傳統(tǒng)的多點(diǎn)氣道噴射的汽油機(jī)相比，GDI有四大顯著的優(yōu)點(diǎn)：能有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)的未燃碳?xì)浠衔锏呐欧?，因?yàn)镚DI技術(shù)避免了氣道噴射汽油機(jī)在冷起動(dòng)時(shí)燃油在氣道壁面沉積的問(wèn)題，而且極大地提高了燃油與空氣的混合程度，更為精確地控制了每個(gè)燃燒循環(huán)的空氣與燃油的比例，從而達(dá)到缸內(nèi)完全燃燒的目的；使汽油在燃燒室內(nèi)霧化、蒸發(fā)，降低了燃燒室內(nèi)空氣的溫度，從而增加了燃燒室內(nèi)空氣的質(zhì)量；因汽油蒸發(fā)降低了充氣的溫度，使發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)師有可能提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率；GDI使發(fā)動(dòng)機(jī)能很容易實(shí)現(xiàn)分層燃燒。奧迪A4 2.0T、奧迪A6 2.0T等車型上，都裝有汽5由直噴技術(shù)。燃油分層噴射技術(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃技術(shù)的一種。什么叫稀燃?顧名思義就是發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣中的汽油含量低，汽油與空氣之比可達(dá)1：25以上。它的特點(diǎn)是在進(jìn)氣道中已經(jīng)產(chǎn)生可變渦流，使進(jìn)氣流形成最佳的渦流形態(tài)進(jìn)入燃燒室內(nèi)，以分層填充的方式推動(dòng)，使混合氣體集中在位于燃燒室中央的火花塞周圍。在大幅提高了燃油的經(jīng)濟(jì)效率的同時(shí)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。但對(duì)油品的要求十分苛刻。　　共軌柴油噴射系統(tǒng) 　　共軌柴油噴射是近年來(lái)工程師們開(kāi)發(fā)的使柴油燃油在極高的壓力下噴入氣缸內(nèi)的一種新技術(shù)，由于采用了這種新技術(shù)和先進(jìn)的渦輪增壓技術(shù)以及效率更高的燃燒室設(shè)計(jì)使稀燃柴油機(jī)運(yùn)行得更加平穩(wěn)、安靜，而柴油機(jī)也更加干凈。由于采用了共軌燃油噴射技術(shù)，某些在歐洲銷售的緊湊型轎車，如：大眾的Lupo和奧迪的A2，在高速公路上行駛時(shí)，顯示了較好的燃油經(jīng)濟(jì)性，其耗油僅為90mpg。還有一種燃油直接噴射技術(shù)，柴油燃油在很高的壓力下直接猛然噴入氣缸內(nèi)的特定目標(biāo)區(qū)使燃油燃燒得更加充分。通用汽車公司雪佛蘭分部的Du-ranmax V-8柴油機(jī)是美國(guó)第一臺(tái)用在載貨車上的共軌直噴柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，這項(xiàng)技術(shù)使該柴油機(jī)運(yùn)行得比以前的柴油機(jī)更為平穩(wěn)和安靜。美國(guó)于2004年實(shí)行新排放標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了極為苛刻的氮氧化合物及碳煙微粒排放要求。即使采用歐洲目前最先進(jìn)的柴油機(jī)技術(shù)也很難滿足這種要求，因此，柴油車在美國(guó)市場(chǎng)上不會(huì)出現(xiàn)像歐洲市場(chǎng)那樣快速增長(zhǎng)的銷售勢(shì)頭，除非美國(guó)調(diào)整其將于2004年開(kāi)始實(shí)行的新排放標(biāo)準(zhǔn)。為了解決排放問(wèn)題，現(xiàn)在許多零部件供應(yīng)商正在積極研究一種后處理系統(tǒng)，如裝在排氣系統(tǒng)里的可燒掉有害排放物的電氣點(diǎn)火觸媒裝置。為了滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn)，2006年美國(guó)還使用一種更為潔凈的低含硫柴油燃油。減少汽車的排氣污染是一項(xiàng)綜合性工作，在這項(xiàng)工作中完善柴油機(jī)技術(shù)才是至關(guān)重要的。寶來(lái)1.9TDI、奧迪A6 2.5TDI、華泰、現(xiàn)代、特拉卡2.9CRD等車型上，都裝有共軌柴油噴射系統(tǒng)。共軌式柴油噴射系統(tǒng)將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過(guò)程彼此完全分開(kāi)。電磁閥控制的噴油器替代了傳統(tǒng)的機(jī)械式噴油器，燃油軌中的燃油壓力由一個(gè)徑向柱塞式高壓泵產(chǎn)生，壓力大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，可在一定范圍內(nèi)自由設(shè)定。它的特點(diǎn)是很好經(jīng)濟(jì)效率，并且低速扭矩可以獲得很好的動(dòng)力。但發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪音和震動(dòng)大。　　可變氣門定時(shí)技術(shù)(VVT) 　　可變氣門定時(shí)技術(shù)是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)里程碑。VVT指的是發(fā)動(dòng)機(jī)氣門升程和配氣相位定時(shí)可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況作實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)。這一技術(shù)使發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)師無(wú)需再在低速扭矩與高速功率之間作抉擇，實(shí)時(shí)的氣門定時(shí)調(diào)整使得同時(shí)顧及低速扭矩與高速功率成為可能。連續(xù)可變氣門定時(shí)技術(shù)加上先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略，可以巧妙地實(shí)現(xiàn)可變壓縮比。如在大負(fù)荷時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)容易發(fā)生自然引起的爆震，通過(guò)推遲進(jìn)氣門關(guān)閉的時(shí)間來(lái)達(dá)到降低有效壓縮比的目的，從而避免爆震。而在中小負(fù)荷時(shí)，爆震不再是個(gè)問(wèn)題，可以通過(guò)調(diào)整氣門關(guān)閉時(shí)間達(dá)到提高有效壓縮比的目的，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)在中小負(fù)荷時(shí)有優(yōu)異的熱效率。可變氣門技術(shù)也可使汽油機(jī)排放品質(zhì)達(dá)到更好的水平。本田雅閣、本田CR-V、豐田花冠、馬自達(dá)6、新歐藍(lán)德、寶馬325等車型上，都裝有可變正時(shí)氣門技術(shù)(VVT-iVECT)。發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門正時(shí)技術(shù)是近些年來(lái)被逐漸應(yīng)用子現(xiàn)代轎車上的新技術(shù)中的一種，發(fā)動(dòng)機(jī)采用可變氣門正時(shí)技術(shù)可以提高進(jìn)氣充量，使充量系數(shù)增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和功率可以得到進(jìn)一步的提高。它的特點(diǎn)是在大幅提高了燃油的經(jīng)濟(jì)效率的同時(shí)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。但對(duì)油品的要求十分苛刻。　　可變排量技術(shù) 　　另一項(xiàng)最近兩年開(kāi)始投入市場(chǎng)的汽油機(jī)技術(shù)就是切缸工作循環(huán)，或稱為可變排量?？勺兣帕考夹g(shù)就是根據(jù)汽車動(dòng)力的需求來(lái)實(shí)時(shí)決定發(fā)動(dòng)機(jī)的有效排量，使做功的汽缸總是處于大負(fù)荷狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。這一技術(shù)適用于中大排量、V型布置的發(fā)動(dòng)機(jī)，如本田的V6、通用的V8及戴—克的們2汽油機(jī)。美國(guó)福特汽車公司利用最先進(jìn)的電腦控制技術(shù)，開(kāi)發(fā)出可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)(VDE)，并準(zhǔn)備將這種發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在福特汽車公司以后生產(chǎn)的轎車和卡車上，以改善汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。這種發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)最適合多汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)使用。對(duì)子12缸發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，采用這種技術(shù)，及D相當(dāng)于安裝了兩個(gè)獨(dú)立的6缸發(fā)動(dòng)機(jī)，可以根據(jù)駕駛的需要讓一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，而讓另一臺(tái)處于怠速狀態(tài)。這樣，就可以隨時(shí)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣量，從而減少能源的消耗。據(jù)介紹，可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)并不是一項(xiàng)新的汽車技術(shù)。通用汽車公司早在80年代就在凱迪拉克上配備過(guò)可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)，但當(dāng)時(shí)的機(jī)型未能達(dá)到它應(yīng)該達(dá)到的性能標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常產(chǎn)生較大的噪聲，且從8缸轉(zhuǎn)換成4缸的過(guò)程也非常不穩(wěn)定，偶爾還會(huì)被卡死在一種狀態(tài)下無(wú)法調(diào)節(jié)。造成這種問(wèn)題的原因并不是可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)本身的技術(shù)有問(wèn)題，而是當(dāng)時(shí)的電腦芯片不能完成每秒200次的計(jì)算功能。　　燃燒速率控制滑片　　類似的設(shè)計(jì)思想在Toy-ota和Ford的發(fā)動(dòng)機(jī)上有所體現(xiàn)。汽油機(jī)在怠速和小負(fù)荷時(shí)，燃燒室內(nèi)殘余廢氣所占的比例很高，會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)火困難、火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷?，這會(huì)負(fù)面影響發(fā)動(dòng)機(jī)的排放及效率。而另一方面，在一般城市交通中，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)絕大部分時(shí)間是在中、小負(fù)荷及怠速狀況。優(yōu)化汽油機(jī)在這些狀態(tài)下的排放和熱效率具有重大的意義。燃燒速率控制滑片就是通過(guò)促進(jìn)燃燒室內(nèi)在火花塞附近創(chuàng)造穩(wěn)定的、容易點(diǎn)燃的空氣燃油混合比，通過(guò)增加燃燒室湍流的強(qiáng)度達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速或小負(fù)荷時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器會(huì)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)滑片在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的位置，使滑片擋住進(jìn)氣道部分截面積，從而使新鮮空氣—燃油混合氣在進(jìn)入燃燒室時(shí)有一切向的速度，在燃燒室內(nèi)形成有序的渦流。在著火及燃燒的早期，有序的渦流碎化成小尺度的渦流，從而大大提高火焰的傳播速度。　　氣缸節(jié)能技術(shù) 　　80年代初期，凱迪拉克曾努力設(shè)計(jì)一種變排量氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)，但由于技術(shù)不成熟，這種嘗試最后還是失敗了。凱迪拉克在其V8、V6、V4發(fā)動(dòng)機(jī)上的失敗使變排量發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的前景蒙上了: 回答者：網(wǎng)友

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