发动机十大热门技术(下):还有几家车企愿意研究内燃机?

上一期介绍了十大热门发动机技术中的五个,主要包含了涡轮增压、缸内直喷、分层燃烧、可变压缩比、顶置双凸轮轴,今天我们再来了解一下剩下的五项技术

可变气门技术

第六项技术就是可变气门技术,主要有正时、升程、持续期三大类型

可变气门正时技术简称VVT,最开始只是用来控制进气门的开闭时间,在低速工况下延迟气门开启,减少进气量降低喷油量,在高速或者爬坡时,又会提前打开进气门,增加发动机的动力输出,最终实现降低油耗提升效率的效果

后来随着技术的进步出现了双VVT,不仅可以控制进气门,也可以控制排气门,比如丰田的VVT-i

除了控制气门开闭时间,工程师还想要控制气门的开启幅度,也就诞生了VVL可变气门升程技术,主要是用来控制每次气门打开的角度大小

不管是VVT还是VVL,最多只能实现气门什么时候打开,打开多大的角度,但是每次气门从打开到关闭的持续时间长短却是固定的,于是又有了CVVD连续可变气门持续期,可以随心所欲的控制气门的开闭,这项技术也是现代汽车的首创

如果把气门想象成一扇门,VVT是控制什么时候打开门、VVL是控制门打开的角度、CVVD是控制门打开后,什么时候再关上

它们的目的都是为了精准控制发动机的进排气,提升发动机的工作效率,改善汽车的燃油经济性

闭缸技术

第七项技术是发动机闭缸技术,也被叫做“停缸技术”或者“歇缸技术”,最早应用于大排量发动机,目的是在发动机动力过剩时,关闭多余的气缸,降低发动机的油耗

闭缸技术主要有两种技术路线,一种是对特定的气缸停止供油,但不停止进排气,俗称“停油不停气”

这种方式存在很严重的弊端,在发动机低负载的工况下,气门开度非常小,活塞和气门之间容易形成真空,活塞的运动会受到气压抵抗,造成“泵气损失”

另外一种是“停油又停气”,这种方式虽然解决了“泵气损失”的问题,但是也会导致发动机缸体热量分布不均匀,工作的气缸温度很高,不工作的气缸温度又很低,这种温度差容易导致发动机缸体变形

所以一般都需要配备一套动态热管理系统,通过独立的冷却液循环路线,来平衡发动机不同位置的热量,目前大多数厂家都是通过第二种方式来实现闭缸技术

双喷射、双循环

双喷射就是发动机拥有2个喷油嘴,一个位于进气歧管上部,形成歧管喷射,另一个延伸到气缸内部,形成缸内直喷,发动机低负荷采用歧管喷射降低油耗,高负荷采用缸内直喷保证动力

双循环和双喷射的目的差不多,在传统的奥托循环中增加了阿特金森循环或者米勒循环

阿特金森循环是利用一套连杆机构,让发动机活塞在做功冲程的行程,比压缩冲程的行程更长,形成膨胀比大于压缩比的效果,让活塞在做功冲程时尽可能伸展,充分利用废气的能量,从而提高了发动机的经济性

但是这种循环的结构过于复杂,所以美国工程师米勒又进行了一次改进,不再使用连杆机构,而是通过控制气门的开闭时间,来实现相同的效果,这套循环又被叫做“米勒循环”

目前采用双循环的机型都是奥托循环+米勒循环,因为纯正的阿特金森循环结构太过复杂,马自达又注册了米勒循环的专利,所以很多车企对外宣称是阿特金森循环,但本质上都是米勒循环技术

双点火系统

第九项是双火花塞技术,也被称为双点火系统,最早应用于飞机发动机,后来被移植到了汽车、摩托车上,比如本田的DSI系列发动机、奔驰的M279发动机

双点火系统最大的好处就是可以实现同时点火、延迟点火、提前点火三种状态,满足怠速、低负荷、高负荷等不同工况的扭矩需求

但是在一个气缸内布置2个火花塞会占用太多的空间,很难再实现可变气门正时、双喷射、多气门的设计

比如奔驰的V12发动机,至今还是双点火、单凸轮、三气门的奇葩设计

后来玛莎拉蒂发布了海神发动机,采用双点火加预燃烧室的设计,才算克服了双点火系统的缺陷

混动技术

最后一项就是混动技术,主要包含48伏轻混、油电混动、插电混动和增程式

混动技术的核心就是在传统内燃机的基础上增加一套电动单元,在汽车起步、低速等内燃机效率不高的工况下,由电动机接管工作,当处于内燃机高效区间时,又能驱动发动机工作,为动力电池进行充电

其中增程式稍微有些不同,发动机仅仅是作为增程器用来发电,并不会直接参与到车辆的驱动行驶

混动技术被认为是传统内燃机和纯电车型之间的桥梁,在电池技术迟迟无法突破的时期,为新能源技术打下了坚实的基础

但是随着新能源技术日新月异,混动技术的优势正在慢慢降低,颇有些功成身退的意思

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