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在汽車發(fā)動機方面，渦流增壓的，機械增壓的，和自然吸氣發(fā)動機。在耗油，做功和造價方面，各有什么不同

: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-01-12

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　　伴隨汽車產(chǎn)銷量快速增長而來的是大氣污染和石油消耗。先進的發(fā)動機技術(shù)在汽車節(jié)能、環(huán)保技術(shù)開發(fā)中起著關(guān)鍵的決定性的作用。與美國上世紀(jì)90年代中實施的聯(lián)邦排放法規(guī)相比，于2007年全面實施的新聯(lián)邦排放法規(guī)將要求汽車氮氧化物排放降低幅度高達95%，碳氫排放物降低幅度高達84%。而于此同時，與排放相關(guān)的系統(tǒng)及零部件耐久性要求達到12萬英里。2007年美國聯(lián)邦排放標(biāo)準(zhǔn)中第五分組碳氫排放極限約為歐Ⅳ排放極限的一半(由于測試循環(huán)的不一致，真正的排放要求比歐Ⅳ排放的一半還低)。這越來越嚴格的排放法規(guī)和人們對節(jié)能認識的加深，使得高效率、低排放車用發(fā)動機技術(shù)的開發(fā)受到高度的重視，從而促使傳統(tǒng)的內(nèi)燃機技術(shù)不斷創(chuàng)新。如汽油機直噴技術(shù)、可變氣門定時技術(shù)、可變進氣管、燃燒速率控制滑片、可變排量技術(shù)、高壓共軌直噴柴油機等等。由于各國國情的不同，在環(huán)境保護及節(jié)能方面所側(cè)重的技術(shù)也有所區(qū)別。日本出于國土資源的因素，微型車輛、經(jīng)濟型車的比例較高，小排量發(fā)動機就既能滿足節(jié)能環(huán)保的要求，又能給這類車提供足夠的驅(qū)動力；而在歐洲，由于柴油便宜，熱效率遠高于汽油機，使消費者容易接受柴油機驅(qū)動的汽車要比汽油機驅(qū)動的同類汽車貴1000-2000美元的事實。另外，柴油機的低速扭矩遠勝于汽油機，這也使偏愛汽車運動感的歐洲人更將直噴柴油機視為高科技的代表。現(xiàn)在的西歐，超過35%的新車銷售是柴油機。在發(fā)動機節(jié)能環(huán)保新技術(shù)開發(fā)的同時，人們不能忽視燃油特性對發(fā)動機技術(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)，歐洲柴油機的含硫量在50ppm以下，而美國聯(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的普遍應(yīng)用創(chuàng)造了條件。在美國，隨著含硫量的降低，直噴柴油機在輕型車上的應(yīng)用的條件日趨成熟，所有的跨國汽車公司都在開發(fā)針對北美市場的高速直噴柴油機，以待近幾年后投入市場。　　渦輪增壓發(fā)動機(Turbo) 　　在寶來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)動機(Turbo)。增壓技術(shù)是一種提高發(fā)動機進氣能力的方法。它通過采用專門的壓氣機，預(yù)先對進入氣缸的氣體進行壓縮，提高進入氣缸的氣體密度，增大進氣量，更好地滿足燃料的燃燒需要，從而達到提高發(fā)動機功率的目的。在不增加發(fā)動機排量的基礎(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)費用高。　　機械增壓發(fā)動機(Su—percharger) 　　北京奔馳E200K路虎攬勝運動版等車型上，都裝有機械增壓發(fā)動機。機械增壓的壓縮機直接被發(fā)動機的曲軸帶動，它的優(yōu)點是響應(yīng)性好。但是它本身需要消耗一部分能量，因此機械增壓不能產(chǎn)生特別強大的動力，尤其是在高轉(zhuǎn)速時，從而影響到發(fā)動機轉(zhuǎn)速的提高。它響應(yīng)性好完全沒有渦輪的遲滯現(xiàn)象，可以在任何時候都能輸出源源不斷的扭力。但高轉(zhuǎn)速時會產(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) 　　汽油機直噴技術(shù)，就是將汽油通過高壓(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)取得長足發(fā)展后，于上世紀(jì)90年代后期開始進入市場。與傳統(tǒng)的多點氣道噴射的汽油機相比，GDI有四大顯著的優(yōu)點：能有效降低發(fā)動機的未燃碳氫化合物的排放，因為GDI技術(shù)避免了氣道噴射汽油機在冷起動時燃油在氣道壁面沉積的問題，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燃燒循環(huán)的空氣與燃油的比例，從而達到缸內(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)動機設(shè)計師有可能提高發(fā)動機的壓縮比，提高發(fā)動機的熱效率；GDI使發(fā)動機能很容易實現(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)動機稀燃技術(shù)的一種。什么叫稀燃?顧名思義就是發(fā)動機混合氣中的汽油含量低，汽油與空氣之比可達1：25以上。它的特點是在進氣道中已經(jīng)產(chǎn)生可變渦流，使進氣流形成最佳的渦流形態(tài)進入燃燒室內(nèi)，以分層填充的方式推動，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)濟效率的同時增加發(fā)動機的功率。但對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工程師們開發(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)和先進的渦輪增壓技術(shù)以及效率更高的燃燒室設(shè)計使稀燃柴油機運行得更加平穩(wěn)、安靜，而柴油機也更加干凈。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，顯示了較好的燃油經(jīng)濟性，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柴油機是美國第一臺用在載貨車上的共軌直噴柴油發(fā)動機，這項技術(shù)使該柴油機運行得比以前的柴油機更為平穩(wěn)和安靜。美國于2004年實行新排放標(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的柴油機技術(shù)也很難滿足這種要求，因此，柴油車在美國市場上不會出現(xiàn)像歐洲市場那樣快速增長的銷售勢頭，除非美國調(diào)整其將于2004年開始實行的新排放標(biāo)準(zhǔn)。為了解決排放問題，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火觸媒裝置。為了滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn)，2006年美國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綜合性工作，在這項工作中完善柴油機技術(shù)才是至關(guān)重要的。寶來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)生和噴射過程彼此完全分開。電磁閥控制的噴油器替代了傳統(tǒng)的機械式噴油器，燃油軌中的燃油壓力由一個徑向柱塞式高壓泵產(chǎn)生，壓力大小與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可在一定范圍內(nèi)自由設(shè)定。它的特點是很好經(jīng)濟效率，并且低速扭矩可以獲得很好的動力。但發(fā)動機產(chǎn)生的噪音和震動大。　　可變氣門定時技術(shù)(VVT) 　　可變氣門定時技術(shù)是汽油發(fā)動機技術(shù)發(fā)展的另一個里程碑。VVT指的是發(fā)動機氣門升程和配氣相位定時可以根據(jù)發(fā)動機工況作實時的調(diào)節(jié)。這一技術(shù)使發(fā)動機設(shè)計師無需再在低速扭矩與高速功率之間作抉擇，實時的氣門定時調(diào)整使得同時顧及低速扭矩與高速功率成為可能。連續(xù)可變氣門定時技術(shù)加上先進的發(fā)動機控制策略，可以巧妙地實現(xiàn)可變壓縮比。如在大負荷時，發(fā)動機容易發(fā)生自然引起的爆震，通過推遲進氣門關(guān)閉的時間來達到降低有效壓縮比的目的，從而避免爆震。而在中小負荷時，爆震不再是個問題，可以通過調(diào)整氣門關(guān)閉時間達到提高有效壓縮比的目的，從而使發(fā)動機在中小負荷時有優(yōu)異的熱效率?？勺儦忾T技術(shù)也可使汽油機排放品質(zhì)達到更好的水平。本田雅閣、本田CR-V、豐田花冠、馬自達6、新歐藍德、寶馬325等車型上，都裝有可變正時氣門技術(shù)(VVT-iVECT)。發(fā)動機可變氣門正時技術(shù)是近些年來被逐漸應(yīng)用子現(xiàn)代轎車上的新技術(shù)中的一種，發(fā)動機采用可變氣門正時技術(shù)可以提高進氣充量，使充量系數(shù)增加，發(fā)動機的扭矩和功率可以得到進一步的提高。它的特點是在大幅提高了燃油的經(jīng)濟效率的同時增加發(fā)動機的功率。但對油品的要求十分苛刻。　　可變排量技術(shù) 　　另一項最近兩年開始投入市場的汽油機技術(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)汽車動力的需求來實時決定發(fā)動機的有效排量，使做功的汽缸總是處于大負荷狀態(tài)，從而達到節(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)動機，如本田的V6、通用的V8及戴—克的們2汽油機。美國福特汽車公司利用最先進的電腦控制技術(shù)，開發(fā)出可變排量發(fā)動機(VDE)，并準(zhǔn)備將這種發(fā)動機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)濟性。這種發(fā)動機技術(shù)最適合多汽缸的發(fā)動機使用。對子12缸發(fā)動機來說，采用這種技術(shù)，及D相當(dāng)于安裝了兩個獨立的6缸發(fā)動機，可以根據(jù)駕駛的需要讓一臺發(fā)動機運行，而讓另一臺處于怠速狀態(tài)。這樣，就可以隨時調(diào)整發(fā)動機的排氣量，從而減少能源的消耗。據(jù)介紹，可變排量發(fā)動機并不是一項新的汽車技術(shù)。通用汽車公司早在80年代就在凱迪拉克上配備過可變排量發(fā)動機，但當(dāng)時的機型未能達到它應(yīng)該達到的性能標(biāo)準(zhǔn)。因為發(fā)動機經(jīng)常產(chǎn)生較大的噪聲，且從8缸轉(zhuǎn)換成4缸的過程也非常不穩(wěn)定，偶爾還會被卡死在一種狀態(tài)下無法調(diào)節(jié)。造成這種問題的原因并不是可變排量發(fā)動機本身的技術(shù)有問題，而是當(dāng)時的電腦芯片不能完成每秒200次的計算功能。　　燃燒速率控制滑片　　類似的設(shè)計思想在Toy-ota和Ford的發(fā)動機上有所體現(xiàn)。汽油機在怠速和小負荷時，燃燒室內(nèi)殘余廢氣所占的比例很高，會導(dǎo)致點火困難、火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷?，這會負面影響發(fā)動機的排放及效率。而另一方面，在一般城市交通中，汽車發(fā)動機絕大部分時間是在中、小負荷及怠速狀況。優(yōu)化汽油機在這些狀態(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促進燃燒室內(nèi)在火花塞附近創(chuàng)造穩(wěn)定的、容易點燃的空氣燃油混合比，通過增加燃燒室湍流的強度達到節(jié)能環(huán)保的目的。發(fā)動機在怠速或小負荷時，發(fā)動機電子控制器會實時調(diào)節(jié)滑片在發(fā)動機進氣道的位置，使滑片擋住進氣道部分截面積，從而使新鮮空氣—燃油混合氣在進入燃燒室時有一切向的速度，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)計一種變排量氣缸發(fā)動機，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)動機上的失敗使變排量發(fā)動機技術(shù)的前景蒙上了: 回答者：網(wǎng)友

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