發動機小型化相關節能減排技術解析
發布時間:2016-06-28 責任編輯:susan
【導讀】suizheshiyouziyuanjinquejihuanjingwuranderiyijiazhong,geguokaishibuduanshoujinqicheranyouxiaohaojipaifangbiaozhun,yushi,gengweijienenghuanbaodecheliangkaishishoudaorenmendeqinglai。duiyuyiyoubainianduolishideneiranjieryan,xiangyaojixubaochiqiwangshengdeshengmingli,jiubixuzaijienengjianpaijishushangyousuotupo。
從整車廠和零部件供應商在發動機領域的技術創新來看,小型化發動機早已成為各家追逐的焦點。相對而言,更小的、功率密度更大的發動機能夠降低摩擦損失,從而提升整車燃油經濟性。此外,在中國1.6L及以下小排量發動機還能享受購置稅減半的優惠政策。
何為發動機小型化?
發(fa)動(dong)機(ji)小(xiao)型(xing)化(hua)即(ji)通(tong)過(guo)減(jian)小(xiao)發(fa)動(dong)機(ji)排(pai)量(liang)或(huo)減(jian)少(shao)氣(qi)缸(gang)數(shu)量(liang),在(zai)提(ti)高(gao)燃(ran)油(you)效(xiao)率(lv)的(de)同(tong)時(shi)減(jian)少(shao)尾(wei)氣(qi)和(he)溫(wen)室(shi)氣(qi)體(ti)排(pai)放(fang)。全(quan)球(qiu)排(pai)放(fang)法(fa)規(gui)和(he)不(bu)斷(duan)提(ti)高(gao)的(de)燃(ran)油(you)經(jing)濟(ji)性(xing)標(biao)準(zhun)同(tong)時(shi)推(tui)動(dong)著(zhe)傳(chuan)統(tong)發(fa)動(dong)機(ji)向(xiang)著(zhe)小(xiao)型(xing)化(hua)的(de)路(lu)線(xian)發(fa)展(zhan)。目(mu)前(qian),這(zhe)項(xiang)技(ji)術(shu)被(bei)整(zheng)車(che)廠(chang)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)於(yu)輕(qing)型(xing)汽(qi)油(you)發(fa)動(dong)機(ji)中(zhong)。有(you)測(ce)試(shi)數(shu)據(ju)顯(xian)示(shi),發(fa)動(dong)機(ji)小(xiao)型(xing)化(hua)可(ke)以(yi)提(ti)升(sheng)20%到30%的燃油效率。
ranerzaijiangdiyouhaohepaifangliangdeqingxingxia,xiaoxinghuafadongjiruhezaishijixingshiguochengzhongbaozhengqidonglixingnengbubeixueruo?ciqian,gaishiqichezhenduifadongjixiaoxinghuawentizuoguoyiqiyejietiaozha《發動機小型化趨勢明顯動力性能表現成市場痛點》。jieguobiaoming,yejieduifadongjixiaoxinghuazuidadeyiwenzaiyuqidonglixingnengshifouzugouqiangjin,zheyeshiyingxiangxiaoxinghuafadongjizaizhongduanshichangbiaoxiandegenbenyuanyin。guanyuzhiyuefadongjixiaoxinghuashichangbiaoxiandeyinsu,gaishiqichejiangzaihouqidezhuanjiafangtanzhongshenrujiangjie,benpianbuzuoguoduozhuishu。
發動機小型化相關技術
更少氣缸數的更小型的發動機之所以成為可能,離不開渦輪增壓技術、汽油直噴技術、可變氣門正時等關鍵零部件技術作保障。下麵將簡要解析這些技術的工作原理,並分析各項技術的存在的優勢和劣勢。
渦輪增壓技術
渦輪增壓(Turbocharger)是利用發動機排放出的廢氣衝擊渦輪來壓縮進氣,從而提高發動機的動力和燃油效率。

zhongsuozhouzhi,ranyouzaifadongjineidianranxuyaoyangqi,yangqiyueduoranshaoyuechongfen,fadongjigongzuoyejiuyuehao。wolunzengyazuoweiqichefadongjideyizhongjinqixingshi,qizhuyaozuoyongjiushiyasuokongqi,tigaofadongjijinqiliang,congertigaofadongjidegonglvheniuju,rangchezigengyoujin。tongshi,shiranyouranshaogengjiachongfen,tigaoranyoujingjixinghejiangdiweiqipaifang。
一台發動機裝上渦輪增壓器後,其最大功率與未裝增壓器的時候相比可以增加40%甚至更高。這樣也就意味著同樣一台的發動機在經過增壓之後能夠產生更大的功率。拿我們最常見的1.8T渦輪增壓發動機來說,經過增壓之後,動力可以達到2.4L自然吸氣發動機的水平,但是耗油量要比1.8L自然吸氣發動機稍高。
優勢:
1、擁有良好的加速持續性,後勁十足。最大扭矩輸出的轉速範圍寬廣,扭矩曲線平直。
2、提高燃油經濟性,降低尾氣排放。
3、利用廢氣的能量,不消耗發動機的動力。
劣勢:
1、平順性有待提升,低速時渦輪不能及時介入,有一定的滯後性。渦輪遲滯、動力輸出不線性是渦輪增壓最大的缺點。
2、使得整個係統溫度提高,需要額外解決高熱影響。為解決高熱影響,需要使用耐高溫抗氧化的冷卻和潤滑介質,加裝冷卻器等。
3、後期養護費用較高。
yinci,zaishiyongwolunzengyafadongjishi,xuyaozhezhongkaolvfadongjiyoupindetiaoxuanhehuanyouzhouqi。wolunzengyaqizhongdeguanjianzhouchengxuyaoyongfadongjiyoujinxingrunhua,yongfadongjilengqueyejinxinglengque。juedaduoshushejidouyunxufadongjilengqueyebengzairetingchehouzaichixugongzuojifenzhong,yonglaiweiwolunhugaijiangwen。youyuwolunshiyoufadongjiweiqisuoqudongde,yinciwolunhugaikenenghuibiandehongre。ciwai,youyujiyoudouyouqijichengdeliudonglujing,yincizaifadongjiguanbishi,jiyoujiuhuijingyouzhexieliudaopaikong。ruguomeiyoushidangdelengquehepaikong,zhouchengshangdefadongjiyoujiuhuiranshao(焦化),變成焦油,阻塞機油的流道,從而導致渦輪出現災難性的故障。
汽油缸內直噴技術
缸gang內nei直zhi噴pen,顧gu名ming思si義yi就jiu是shi直zhi接jie將jiang燃ran油you噴pen入ru氣qi缸gang內nei與yu空kong氣qi混hun合he的de技ji術shu。與yu傳chuan統tong歧qi管guan噴pen射she的de意yi義yi不bu同tong,缸gang內nei直zhi噴pen將jiang噴pen射she壓ya力li更geng進jin一yi步bu提ti高gao,使shi燃ran油you霧wu化hua更geng加jia細xi致zhi,真zhen正zheng實shi現xian了le精jing準zhun地di按an比bi例li控kong製zhi噴pen油you並bing與yu進jin氣qi混hun合he,同tong時shi消xiao除chu了le缸gang外wai噴pen射she的de缺que點dian。在zai發fa動dong機ji低di轉zhuan速su低di載zai荷he時shi,延yan遲chi噴pen射she,在zai活huo塞sai進jin行xing壓ya縮suo衝chong程cheng最zui後hou階jie段duan時shi噴pen射she,利li用yong空kong氣qi渦wo流liu,使shi燃ran油you聚ju集ji在zai火huo花hua塞sai附fu近jin,分fen層ceng燃ran燒shao實shi現xian節jie油you的de目mu的de,但dan當dang發fa動dong機ji轉zhuan速su上shang去qu,載zai荷he上shang去qu時shi,還hai是shi要yao提ti前qian噴pen射she,在zai吸xi氣qi衝chong程cheng就jiu將jiang燃ran油you噴pen射she進jin去qu,使shi油you氣qi均jun勻yun混hun合he燃ran燒shao。

此外,噴嘴位置、噴霧形狀、進氣氣流控製,以及活塞頂形狀等特別的設計,使油氣能夠在整個氣缸內充分、均勻的混合,從而使燃油充分燃燒,能量轉化效率更高。相比於傳統的PFI(port fuel injection歧管噴射)發動機,GDI發動機燃油消耗可減少20%到50%。
優勢:
1、燃油燃燒更充分,能量轉化效率更高。
2、更加精準地控製發動機進氣量與噴油時機,促進節能環保。
3、缸內直噴的瞬態反應快,啟動也比較快。
劣勢:
1、燃燒室處於富氧環境,易產生氮氧化物。
2、燃燒溫度較低,三元催化器並不能達到很好的工作溫度,對有害介質的轉化不完全。
3、對於油品適應能力差,汽油中的硫會毒害氮氧化物催化裝置。
可變氣門正時技術
發動機可變氣門正時技術“VVT”(Variable Valve Timing),通稱是“可變氣門正時”。其工作原理就是根據發動機的運行情況,調整進氣、排氣的量,控製氣門開合的時間和角度,使進入的空氣量達到最佳,從而提高燃燒效率。

通俗點來說,四衝程汽油機分為吸氣、壓縮、做功、排pai氣qi這zhe四si步bu流liu程cheng,由you於yu發fa動dong機ji工gong作zuo時shi的de轉zhuan速su很hen高gao,四si衝chong程cheng發fa動dong機ji的de一yi個ge工gong作zuo行xing程cheng僅jin需xu千qian分fen之zhi幾ji秒miao,這zhe麼me短duan促cu的de時shi間jian往wang往wang會hui引yin起qi發fa動dong機ji進jin氣qi不bu足zu,排pai氣qi不bu淨jing,造zao成cheng功gong率lv下xia降jiang。因yin此ci,就jiu需xu要yao利li用yong氣qi流liu的de進jin氣qi慣guan性xing,氣qi門men要yao早zao開kai晚wan關guan,以yi滿man足zu進jin氣qi充chong足zu,排pai氣qi幹gan淨jing的de要yao求qiu。
既要兼顧引擎在低速區的扭矩特性,又想榨取高速區的功率特性的情形下,一種對氣門升程進行調節的裝置即“可變氣門正時技術”應ying運yun而er生sheng。該gai技ji術shu既ji能neng保bao證zheng低di速su高gao扭niu矩ju,又you能neng獲huo得de高gao速su高gao功gong率lv,對dui引yin擎qing而er言yan是shi一yi個ge極ji大da的de突tu破po。到dao今jin天tian幾ji乎hu每mei家jia企qi業ye都dou有you了le自zi己ji的de可ke變bian氣qi門men正zheng時shi技ji術shu,如ru豐feng田tian開kai發fa的deVVT-i,保時捷開發的Variocam,現代開發的DVVT……一係列可變氣門技術雖然商品名各異,但其設計思想卻極為相似。
優勢:
通過控製進行配氣,改變進氣門的打開與關閉時間,可以提高進氣充量,使發動機的扭矩和功率可以得到進一步的提高。
劣勢:
1、中段轉速扭矩不足。
2、由於多搖臂和凸輪組機構的介入,發動機運轉噪音大。
3、維修使用的成本也大幅增加。
可變排量技術
可變排量技術又稱氣缸休眠技術,是指當發動機工作在小負荷狀態時,通過一係列的“手段”讓部分氣缸停止工作(休眠),剩餘的氣缸正常工作,該技術能將發動機的6缸燃燒智能切換成3缸燃燒,達到節省燃油、降低排放的雙重功效;當急加速或爬坡需要加大動力時,可變排量技術又會啟動所有汽缸,快速提升發動機的動力輸出能量。

要讓氣缸休眠(不工作),眾多廠商主流的方式是斷油+斷氣。對於現在的電噴發動機來說,“斷油”相對簡單,因為燃油噴嘴其實是電磁閥。電磁閥通電則噴油,不通電就不噴油。“斷氣”相對複雜。因為發動機的進、排氣門是氣體進入、排出氣缸的必經之路。所以,隻要讓進、排氣門不打開,就可以實現“斷氣”。
目前各廠商有著各自的辦法,如本田的方法是通過塞柱的移動,斷開搖臂與凸輪軸之間的聯動關係,讓搖臂不再頂開進、排氣門,實現“斷氣”。
優勢:
低油耗,省油錢,對於小排量經濟型轎車效果明顯
劣勢:
1、消費者購車、yongchechengbenzengjia,qigangxiumianjishushiyonglegengweifuzadefadongjijixiegouzaoyijiyuzhipipeidekongzhicelve,bidinghuidailaizhengchechengbendetisheng,erzhexiebiranhuizhuanjiadaoxiaofeizheshenshang。
2、複雜的技術帶來了發生故障的可能性,也會提高維修保養成本。
自動啟停技術
發動機自動啟停技術,是指在車輛行駛過程中臨時停車(例如等紅燈)的de時shi候hou,自zi動dong熄xi火huo。當dang需xu要yao繼ji續xu前qian進jin的de時shi候hou,係xi統tong自zi動dong重zhong啟qi發fa動dong機ji的de一yi套tao係xi統tong。它ta的de核he心xin技ji術shu在zai於yu自zi動dong控kong製zhi熄xi火huo和he啟qi動dong,這zhe項xiang技ji術shu可ke以yi有you效xiao降jiang低di發fa動dong機ji怠dai速su空kong轉zhuan的de時shi間jian,這zhe在zai城cheng市shi走zou走zou停ting停ting的de交jiao通tong狀zhuang況kuang下xia可ke以yi一yi定ding程cheng度du降jiang低di排pai放fang提ti高gao燃ran油you經jing濟ji性xing。

智能起停“stop—start”係統的起停功能在鑰匙通電時默認自動開啟,當車速降低至限值以下、處chu於yu空kong擋dang狀zhuang態tai和he離li合he器qi踏ta板ban完wan全quan鬆song開kai時shi,將jiang開kai啟qi自zi動dong停ting機ji係xi統tong。當dang發fa動dong機ji成cheng功gong啟qi動dong後hou,在zai一yi定ding的de時shi間jian內nei,駕jia駛shi員yuan沒mei有you任ren何he踏ta板ban和he擋dang位wei操cao作zuo,則ze係xi統tong會hui認ren為wei駕jia駛shi員yuan暫zan無wu起qi步bu出chu發fa的de意yi圖tu,發fa動dong機ji會hui自zi動dong停ting機ji。這zhe個ge時shi候hou壓ya縮suo機ji同tong時shi也ye停ting止zhi工gong作zuo,當dang鬆song開kai刹sha車che踏ta板ban繼ji續xu前qian進jin的de時shi候hou,發fa動dong機ji又you自zi動dong啟qi動dong。
優勢:
節油、省錢。
劣勢:
1、若堵車時間較長,長時間的走走停停勢必會給起動機增加負擔。
2、一些車型的啟停邏輯不是很好,介入時間拿捏不準。
3、啟動時噪音和震動較大。
發動機自動啟停技術設計的初衷是為了環保節能,在理論環境下它也確實可以達到這個目標。但如果結合我國的路況——ducheshijianjiaochang,changshijiandezouzoutingtingshibihuigeiqidongjizengjiafudan。suoyi,zaichangshijianyongdushi,zuihaojiangzidongqitinggongnengguanbi,zheyanggengyouliyuyanchangqidongjihexudianchideshouming。
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- PROFINET牽手RS232:網關為RFID裝上“同聲傳譯”舊設備秒變智能
- 菲尼克斯電氣DIP產線獲授“IPC HERMES Demo Line”示範線
- 貿澤電子新品推薦:2026年第一季度引入超過9,000個新物料
- 跨域無界 智馭未來——聯合電子北京車展之智能網聯篇
- 為AI尋找存儲新方案
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
單向可控矽
刀開關
等離子顯示屏
低頻電感
低通濾波器
低音炮電路
滌綸電容
點膠設備
電池
電池管理係統
電磁蜂鳴器
電磁兼容
電磁爐危害
電動車
電動工具
電動汽車
電感
電工電路
電機控製
電解電容
電纜連接器
電力電子
電力繼電器
電力線通信
電流保險絲
電流表
電流傳感器
電流互感器
電路保護
電路圖

