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扫盲——发动机特有技术
特有技术:
VTEC - 可变气门配气相位和气门升程电子控制系统
Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System;世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程等两种不同情况的气门控制系统。与普通发动机相比,VIEC发动机同样是每缸4气门(2进2排)、凸轮轴和摇臂等,不同的是凸轮与摇臂的数目及控制方法;
VVT-i 智慧型可变气门正时系统
Variable Valve Timing and Lift with intelligence; VVT-i是一种控制进气凸轮轴气门正时的装置,它通过调整凸轮轴转角配气正时进行优化,从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、燃油经济性,降低尾气的排放。
BMW的VANOS
是Variable Camshaft Control,叫'可变凸轮轴控制系统',它能随着引擎转速与负载情况,自动且连续式的移动凸轮轴位置,还达到变化不同转速时的进排气之配气相位夹角,使怠转稳定,中低转速扭力充足,高转速马力涌现,而且还兼顾到废气排放标准喔!而控制凸轮轴位置的装置如下图,VANOS利用一个可开关的电磁阀,在不同转速时,藉由油压来控制电磁阀的位置,以决定油压是走黄色的管路还是绿色的管路,而不同的管路将推动活塞的移动,它的移动将推动一螺旋齿轮,这齿轮就可以把凸轮轴移动位置,达到改变'气门正时'(重叠角也改变!)的目的,这类引擎就是可变气门引擎。
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解析大众FSI(Fuel Stratified Injection)发动机
近年来,大众FSI发动机忽然成为发动机中的明星产品,世界各大媒体对其赞口不绝,随着新一代的奥迪A4进入中国,我们也开始接触到FSI引擎的魅力,这里我们来给大家讲解一下,为什么FSI如此受到欢迎。
1989年,大众集团开始在柴油发动机制造领域发展TDI,最先用在公交车的增压柴油机上,从1993年开始装配大众集团在欧洲最成功的车型高尔夫。他们利用电子控制系统把相似的原理用在汽油机上也就造就了今天的FSI发动机。2000年底大众第一次用FSI发动机配备路波(Lupo),1.4L发动机可以输出77kW,平均油耗只在五升以下。最近FSI发动机又被用在高尔夫、宝来上,所采用的1.6L 81kW FSI发动机,油耗仅为6.2L/100Km,拥有了比以前更强劲的输出,与油耗6.9L/100Km,输出77kW的普通发动机的差距显而易见。紧随其后有一款63kW的1.4L FSI用在波罗上,另外在奥迪的A2、A3、A4甚至在TT上也有应用。FSI系统使发动机的污染更小、燃油经济性更好、而且使发动机输出更加强劲。已经日趋成熟起来的FSI技术,首先在大众集团内普及已经是大势所趋。
FSI 是Fuel Stratified Injection 的词头缩写,意指燃油分层喷射。燃油分层喷射技术是发动机稀燃技术的一种。什么叫稀燃?顾名思义就是发动机混合气中的汽油含量低,汽油与空气之比可达1:25以上。(稀薄燃烧技术原理可以查看这里)
大众FSI发动机利用一个高压泵,使汽油通过一个分流轨道(共轨)到达电磁控制的高压喷射气门。它的特点是在进气道中已经产生可变涡流,使进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室内,以分层填充的方式推动,使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围。如果稀燃技术的混合比达到25:1以上,按照常规是无法点燃的,因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式。通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气,混合比达到12:1左右,外层逐渐稀薄。浓混合气点燃后,燃烧迅速波及外层。
FSI 发动机特点是:能够降低泵吸损失,在低负荷时确保低油耗,但需要增加特殊催化转换器以有效净化处理排放气体。下面分别详细阐述:
FSI 发动机按照发动机负荷工况,基本上可以自动选择2种运行模式。在低负荷时为分层稀薄燃烧,在高负荷时则为均质理论空燃比(14.6-14.7)燃烧。在这两种运行模式中,燃料的喷射时间有所不同,真空作动的开关阀进行开启/关闭。在高负荷中所进行的均质理论空燃比燃烧中,燃油则是在进气冲程中喷射。理论空燃比的均质混合气易于燃烧,不必借助涡流作用,因此,由于进气阻力减少,开关阀打开。而在全负荷以外,进行废气再循环,限制泵吸损失,由于直喷化而使压缩比提高到12.1,即使在均质理论空燃烧比混合气燃烧中,仍能降低燃油耗。进一步说,在FSI发动机中,在低负荷与高负荷之间,作为第三运行模式而设定均质稀薄燃烧,在这种运行模式中,燃油在进气冲程喷射,并且由于产生加速稀薄混合气燃烧的纵涡流,开关阀被关闭。这时,阻碍燃烧的废气再循环(EGR)暂不进行。与均质理论空燃比燃烧不同的是,吸入空气量超过燃油的喷射量。
如上所述,根据FSI发动机运转状态,在分层稀薄燃烧到均质理论空燃比燃烧过程中,空燃比连续变化。因此,三效催化转化器不能够净化排放气体中的NOx。这是因为三效催化转化器要利用排气中的HC或CO进行NOx还原反应的缘故。在稀薄燃烧中,在排放气体中残留很多氧气,不能进行NOx还原反应。为了使NOx吸储型催化剂获得高效功能,其温度必须保持在250-500℃范围内。当超过这一温度范围发动机会自动转换到均质理论空燃比燃烧,并通过三效催化转化器进行废气处理。然而这又与燃油经济性下降相关,为此,必须增加废气冷却装置。利用这种冷却装置,排放气体通过NOx吸储型催化转化而被冷却,由于稀薄燃烧的范围宽,催化转化器的寿命也延长。然而,NOx吸储型催化转化器会受到硫侵蚀而中毒,所以必须把汽油中的含硫量尽量降低到最少。但是,如前所述,含硫低的汽油不是到处能供应的。大众汽车公司采取的措施是,把催化剂反应温度提高到650°以上,从而把附着在催化剂上的硫通过燃烧而加以消除。
在高速行驶时,能够保持这样高的催化剂温度,但是,在城市内行驶时则催化剂温度下降,就不能烧除附着在催化剂的硫。为此,通过NOx传感器监视硫附着在催化剂上的程度,根据监测情况提高排放气体的温度。作为其措施,一般采用点火正时延迟,尽管这样做会引起燃油经济性恶化,但是为了净化处理NOx,这是不得已而为之。
另外,FSI 发动机由于喷射器的加入导致了对设计和制造的要求都相当的高,如果布置不合理、制造精度达不到要求导致刚度不足甚至漏气只能得不偿失。另外FSI发动机对燃油品质的要求也比较高,目前国内的油品状况可能很难达到FSI发动机的要求,所以部分装配了FSI的车型也会出现了水土不服的情况。
FSI作为大众集团在发动机新技术上与VTEC、VVT-i等比拼的王牌,是近几年脱颖而出的新型汽油发动机,它的问世引起行内人士的高度重视。如果国内的燃油市场能尽快得到改善,燃油品质尽快得到提高,相信有越来越多的车型能用上这种与国际同步的发动机。(完)
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VTEC比起Porsche VGT来说,简直就是一个开关~~~
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宝马 5.0-liter V10引擎
首次将高转速V10发动机安装在量产轿车中
V10是唯一一款安装在系列生产轿车中的高转速动力单元。这款新发动机被安装在BMW车型家族中动力最为强劲的量产轿车上,并因此在该等级的轿车市场中再次确立了新的基准。
BMW M5中的新款V10发动机:
发动机中的杰作
每辆BMW的核心都是其动力强劲的发动机。BMW M GmbH也确实将这一原则应用到了所生产的每款车型当中。但是,仅仅这样介绍M5中的新款发动机的确有欠公允:毫不夸张地说,这款10缸动力单元是现代发动机制造领域的一个里程碑。它是当今世界系列化生产轿车中采用的最具诱惑力的发动机之一。
一些汽车发烧友对发动机的声音也很着迷。V10当然不会令他们失望:
这款技术杰作所发出的声音对于车迷而言,如同音乐爱好者听到了交响乐。类似于BMW F1赛车发动机的浑厚音响让人过耳不忘。M5的V10发动机与F1赛车的相同之处当然不仅仅只是气缸的数目。这两款发动机都采用了高转速的设计理念,该理念旨在使发动机在高转速下产生巨大的前推力,是BMW M GmbH制造的高性能自然进气发动机的一个典型特征。所有这些加上10个气缸,令发动机浑厚的工作声如同乐队奏出的最强音,使人们能够立即拥有在真正赛道上的振奋感受。
首次将高转速V10发动机安装在量产轿车中
新款M5的高转速V10发动机过去一直用于赛车和低产量汽车,这是它第一次被安装在系列化生产的汽车上。为了延续M系列在车坛中独一无二的崇高声誉,这款高性能动力单元带来了真正令人瞩目的强大动力:十气缸,五升排量,最大功率507马力和最大扭矩520牛顿米。发动机最高转速可达8,250转/分钟 – 道路行驶车辆中的卓越运动家。
然而,这款发动机所拥有的不仅仅是优异的性能数据。如果您仅稍稍踩下油门踏板,这台高转速自然进气发动机典型的赛车特质便会立即表露无遗。不仅如此,它也极为适合日常驾驶。M5是一款具有赛车心脏的轿车 – 换句话说,就是一款适合道路行驶的运动型轿车。M5可以完全满足这两个方面的所有要求,从而开创了一个全新的自由天地。20年前第一代M5的发布标志着运动型轿车市场的确立,现在,这款崭新的发动机则再次指明了这类轿车未来的发展方向。
来自F1发动机的灵感
这款发动机是BMW M GmbH的工程师们从草图开始重新设计而成的。在构建这款发动机时,工程师们从BMW F1发动机中汲取了灵感,而BMW F1发动机通常被认为是赛车场上最强劲的发动机。另一方面,他们也将系列化生产轿车的所有M特色功能完好地继承了下来,如bi-VANOS、独立节气门和当今功能最强大的发动机电子系统、公司内部开发的专用技术、以及横向力受控的机油供给系统等。
前款M5的V8发动机的最大功率已达400马力,因此,新一代的V10发动机如果希望更进一步,要做的只有一件事:提高动力性能。为了达到这个目的,在发动机设计中通过可以有三种选择:通过增加排量提升最大扭矩、利用涡轮增压器或压缩机增加功率输出,或者采用高转速的理念增加扭矩。
动力不仅仅是增大马力
仅仅增加输出功率是不够的。加速特性与驾驶动力是更为重要的方面,它们在很大程度上取决于实际的前推力与车辆重量。驱动轮的前推力是扭矩与总传动比共同作用的结果。高转速设计极大地优化了变速箱与后桥的传动比,反过来也有助于释放巨大的驱动力。
如果从物理定律上考虑,即使两台发动机具有相同的输出功率,我们也可以分出优劣。如果增大发动机的排量来获得高性能与高扭矩,必然会带来附加的问题,如重量增加、需要更大空间、以及耗油量升高等。增压发动机也有缺点。它们在燃油经济性与自然响应速度(即发动机对于驾驶者的输入指令的迅速反应)方面通常都不能令人满意,无法达到M型严格的整体设计要求。
高转速设计是一个完美的解决方案
第三种方案,即采用结构紧凑的高转速自然进气式发动机,才是完美的答案。如果仅仅是遵从传统,以下这个方案才是BMW的汽车工程师的理想选择:通过增大扭矩来提高性能。从技术角度来说,高转速设计更为复杂,因而更难于应用于实际当中。毕竟,BMW在新款M5中首次将高转速V10发动机应用在量产运动轿车中并不只是一个巧合。
这款10缸发动机的最大转速达到8,250转/分钟,而这一转速区域此前一直是纯正赛车的专利。通过比较我们可以看出:以前M5的发动机转速用电子方式限制在7,000转/分钟。而新款的10缸发动机则突破了8,000转/分钟的限制。
运动型发动机同样可以成为环保典范
当设计排气系统时,工程师们认为最重要的是保持背压最低,以及在如此惊人的动力性能及扭矩下确保最佳的动态气流。排气系统中消音器之前的部分均采用双流设计。废气最终通过四根排气尾管排出,这种造型设计也使得M型的后部很容易识别。在BMW M型汽车中,每根排气管内分别配备两个三金属涂层催化转换器,用以净化10缸发动机排出的废气,尾气标准符合欧洲的EU4标准和美国的LEV 2标准。其中两个催化转换器位于车辆底板下方。
另外两个(每排气管各一个)侧位于更靠近发动机的位置。由于排气歧管的管壁极薄,这些催化器可以快速达到最佳工作温度,这意味着它们在冷启动后不久便可以开始充分发挥作用。此外,由于压力损失低与机械强度高,为这些催化器带来了极为出色的性能。
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丰田3.0L发动机
皇冠放弃了传统的直六发动机,转而配置了编号为3GR-FE的全新V6发动机。这款发动机采用了丰田双VVT-I与D4缸内直喷技术,最大功率与扭矩分别为188KW/6200rpm与314Nm/3600rpm。考虑到国内燃油品质,缸内直喷技术没有配置在国产皇冠的发动机上,估计动力输出会有所降低,但对于整车性能影响不会很大。
配合3.0 V6发动机的是一台6挡手、自一体式自动变速箱(这一点倒是很符合国际潮流),加速过程中新皇冠提速相当迅猛。据丰田提供的数字,新皇冠0-100Km/h加速仅需7.4秒,在量产的国产豪华车中,这个成绩仅次于新宝马530i。令人惊喜的是,新皇冠前置后驱FR的驱动形式与新V6发动机的这对组合使整车的前后重量配比达到了53:47,距离理想的50:50重量配比只有一步之遥。配合相当“运动”的前双叉杆、后多连杆式的悬挂系统,新皇冠在变线测试中转向轻盈、准确。需要指出的是,高速行驶中新皇冠的稳定性与同级德系豪华车相比还有差距,两者之间如何取舍则是见仁见智了。
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日产3.5L VQ35DE发动机
VQ35DE发动机最大输出功率为180kW/6000rpm,最大输出扭矩为318Nm/3600rpm。VQ系列发动机的主要特点是轻质、高效、动力澎湃顺畅、安静、低排放。发动机的外壳由耐久性极强的铝合金制成,藉以减轻重量,而曲轴和凸轮轴皆经过微细处理,从而降低摩擦损耗,同时达到了增大输出功率和扭矩,降低燃油消耗和减少排放污染。它采用许多精细加工工艺技术。如F-1赛车零部件的超精细研磨技术来加工曲轴,研磨工艺完成后,每根曲轴要经过放大500倍来进行检测。因此,VQ发动机有极好的平顺性,在精度和制造工艺上已达到世界较高的水平。
在技术应用上,它也采取了目前世界上最领先的发动机技术。尤其是在最大程度有效利用发动机进气控制上采用了多项世界领先技术,提高了发动机进气效率,提升发动机动力性能及静肃性,降低燃油消耗和减少排放污染。
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凯迪拉克 3.6L发动机
3.6L发动机用全铝合金制造,6缸,24气门,采用了V型排列,特别是60°夹角设计,堪称经典。该发动机的最大功率为255hp/6200rpm,最大扭矩为340Nm/3200rpm,可轻松实现6.7秒的百公里加速。24气门采用了DOHC双顶置铸钢凸轮轴。发动机中枢系统为32位元ECU控制芯片,该芯片由轻量化全铝合金材质高精度制作而成。这款发动机的燃油经济性表现十分突出,其可变进气歧管控制系统能够根据发动机转速改变进气方式,这大大提高发动机功效,提高了燃油效率。此外,该发动机动力柯瞬间爆发,运转却极其宁静平顺,这也归功于纳米技术的成功运用。
CTS是一款将动力性、操控性、舒适性完美结合的经典产品。通用汽车著名的高强度Sigma后轮驱动底盘、ABS四轮独立防抱死制动系统、TCS防滑平衡控制系统、六安全气囊防护系统、HID氙气大灯、氖气中置高位刹车灯、豪华实木及真皮内饰、带加热功能的前排座八向电动座椅、能电动折叠和电加热的外后视镜、可设定两套驾驶者个性化参数的驾驶环境存储记忆系统、BOSE 8喇叭扬声系统/带7英寸液晶屏的DVD/6CD高保真娱乐系统等顶级豪华配置,也使CTS为客户的尊贵驾驶体验提供更高标准。同时,CTS轮廓鲜明,车身线条锋利,豪迈大胆,将高性能、科技与豪华巧妙融入锐利线条,钻石切割的车身设计配以划时代的直立式头灯,体现了"艺术与科技"的完美融合,带来前所未有的视觉冲击。
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2006年度十佳发动机大揭密
说到Ecotec®发动机,汽车爱好者们一定不会感到陌生。作为全球普及率最高的四缸发动机系列之一,如今,已有数百万台Ecotec®发动机被广泛应用于通用汽车旗下包括庞蒂亚克、萨博、欧宝等各个子品牌的20多款车型上,就连阿尔法罗密欧的159车型使用的也是Ecotec®引擎。
秉承技术、环保和经济性的研发理念,Ecotec®发动机一直以优异的燃油经济性和低尾气排放著称,05年Ecotec®发动机曾被北美权威专业媒体评为“2006年世界十佳汽车发动机”。不过对于这么一款优秀的发动机,此前中国消费者一直无缘一见。直到今年上半年,上海通用汽车推出别克品牌最新代表作-君越的时候,人们才有机会亲身体验Ecotec®发动机的卓越性能。
现在的Ecotec®系列是由7款发动机组成的大家族,引擎排量从1.9升到2.4升不等。别克君越配备的Ecotec® D-VVT 2.4L发动机实际上是Ecotec®家族的全新第四代产品。全铝合金缸体、进、排气门可变正时系统、双平衡轴、纳米镀层等大量高科技的应用,可以说,君越这款发动机无论从参数还是实际表现性能来看,在国内市场同排量发动机中非常突出。在今年国内首次举行的发动机评选中,君越Ecotec® D-VVT 2.4L发动机毫无争议的荣膺“‘中国心’2006年度十佳发动机”称号。
总的来说,这台“双十佳”发动机有着充沛的动力输出,在城市里行驶,它表现得很有干劲,低转速时拥有平滑而不俗的扭力,特殊设计的双对旋平衡轴,让发动机的运转更平顺,能给人带来一种完全松弛的感觉。拥有16气门、全铝合金制造的它,也有活泼的一面,踏下油门,在转速灵活跃上落下中,发送出168bhp的最大马力和23.0kgm的峰值扭力,可以让忙了一天的你,在回家的路上体会到驾驶的乐趣。
即使是在山路上,君越依然能给你随心所欲的动力,让你根本感觉不到是在驾驶一辆重达1.6吨的“大家伙”。其实增添攻弯乐趣的一个重要环节就是动力的配合。君越2.4发动机动力范围宽广,自动变速箱反应也很快,用D挡攻弯居然也很畅快自然,没有乏力或者迟钝感,可见动力的匹配相当出色。此外,君越2.4还是国产别克车型上首个采用挡杆手动换挡的产品,升降挡的服从性很高,换挡平顺性也达一流水平,弯前拖挡没有任何窒动感,加上方向盘上的换挡按钮可以让你手不离盘地快速升降挡,在攻弯的时候可谓得心应手。
君越2.4发动机仍然匹配4前速的自动变速器。事实上变速器的选择对于发动机能量的发挥来说也是至关重要的,因为它影响着整个传动系统的性能。4前速的设计可靠、耐用,并且只要匹配得当,在加速性和高速巡航省油上一点不落下风。
都说美系车耗油,其实很大程度上是一种误解。油耗表现很大程度上与车辆的性格以及车主的驾驶习惯有关。就拿君越来说,10L/100km左右的实际油耗,相对中级轿车来说,其实是一个中等偏低地数字;遇上市区红灯塞车较多的场合,君越的油耗也不过12L左右。看来引进新款的Ecotec® D-VVT 2.4发动机之后,确实能使发动机节油10%以上,通用车型油耗偏高的印象会逐渐令人改观。