2011年全球最新汽車技術盤點之發(fā)動機篇

EcoBoost發(fā)動機1.0升版本探秘

　　福特再次拓展其EcoBoost?高性能發(fā)動機家族陣容，主要針對北美市場推出新款1.0升EcoBoost?三缸發(fā)動機。這是福特有史以來開發(fā)的第一款三缸發(fā)動機，也是排量最小的福特發(fā)動機。

　　1.0升EcoBoost發(fā)動機的最大功率將達120馬力，最大轉矩輸出152?！っ?；與絕大部分1.6升自然吸氣汽油發(fā)動機（例如福特自己的1.6升Duratec發(fā)動機）相比，兩方面性能都已經(jīng)達到相同水準或有所超越。

　　該發(fā)動機采用多項先進技術，曲柄連桿機構采用偏置曲軸（Offset Crankshaft）布局，活塞往復運動所在的軸線的延長線不經(jīng)過曲軸中心，可減少做功沖程期間活塞與汽缸壁的摩擦，能夠使燃燒更充分；還有諸如渦輪增壓、燃油直噴和雙獨立可變凸輪正時Ti-VCT（Twin Independent Variable Camshaft Timing）等技術。

GM：汽油直噴壓燃技術用于輕型柴油引擎

　　威斯康星大學和通用汽車團隊在聯(lián)合研究中發(fā)現(xiàn)，低溫燃燒LTC（Low Temperature Combustion）機制下，高速汽油直噴壓燃技術用于低負荷柴油發(fā)動機具有可行性。

　　汽油直噴壓燃，即GDICI（Gasoline Direct Injection Compression Ignition）技術，當前正處于進一步研究探索階段，以將其用于柴油發(fā)動機，降低其氮氧化物和顆粒物PM（Particulate Matter）的排放量。

　　目前已經(jīng)獲得一定成果，例如上止點TDC（Top Dead Center）處帶噴射正時（Injection Timing），汽油燃料壓燃延遲間隔越大，則發(fā)動機可承受負荷越高，而排放煙霧量反而越低，同時在氮氧化物、碳氧化物、未燃碳氫化合物UHC（Unburned Hydrogen Carbon）排放和燃油消耗方面未有任何折中。

Scuderi發(fā)動機測試出64mpg油效

　　Scuderi集團開展了一項計算機模擬測試，將Scuderi發(fā)動機與歐洲“高燃油經(jīng)濟性”級別車輛動力進行對比。結果顯示，如果Scuderi發(fā)動機采用廢氣渦輪增壓技術和空氣混合技術，可以達到美國標準63.5 mpg燃油效率，折合每100千米行程油耗3.7升，二氧化碳排放水準為85克/千米。

　　Scuderi發(fā)動機屬于分循環(huán)設計，具有兩個高壓沖程——壓縮沖程（Compression Stroke）和做功沖程（Power Stroke）；以及兩個低壓沖程——吸氣沖程（Intake Stroke）和排氣沖程（Exhaust Stroke）。做功沖程屬于被動工作（Positive Work），換而言之氣體膨脹產(chǎn)生能量推動機械工作。而吸氣沖程、排氣沖程和壓縮沖程則屬于消極工作（Negative Work），也就是說發(fā)動機消耗能量推動機械做功。

2012款別克君越V6發(fā)動機減重20磅

　　2012款別克君越的動力選擇范圍內(nèi)包含一款新型3.6升V6發(fā)動機。該發(fā)動機采用氣缸蓋和尾氣歧管一體化設計，起到了減重、降排、除噪等效果；而修改后的進氣口改善了進入燃燒室的氣流特性，擴大的進氣閥門和新型延壽凸輪軸則提高了空氣流量，提升了發(fā)動機的動力輸出。

　　增大的進氣閥門與更長的開啟時間是增大進氣流量的保證，不過通常藉此換來的功率增長需要以提升的油耗作為代價。為改善折中效果，設計師優(yōu)化了發(fā)動機的燃油系統(tǒng)。

　　輕量化組件與增強手段綜合作用下，3.6升V6發(fā)動機減重幅度20.5磅，在未折中燃油經(jīng)濟性的前提下增加23馬力功率輸出。

里卡多開發(fā)CoolR重載車動力燃燒技術

　　里卡多汽車公司和布萊頓大學（University of Brighton）協(xié)作設計并評估一套先進分循環(huán)（Split-cycle）燃燒系統(tǒng)，以降低重載車輛碳排放總量。該項可行性研究名為CoolR，最主要的技術特點是采用了低溫噴射（Cryogenic Injection）等溫壓縮（Isothermal Compression）。

　　里卡多分循環(huán)發(fā)動機概念主要內(nèi)容包括：壓縮過程中注入液氮LN2（Liquid Nitrogen），從而抑制溫度上升，并增加總質(zhì)量；用發(fā)動機能量制造液氮（制造效率是關鍵參數(shù)）；能量恢復機制從尾氣中將熱量轉移到壓縮空氣內(nèi)。

　　CoolR概念技術的目標在于采用噴射液態(tài)制冷劑的方式達到相同的熱動力增益效果?？紤]到制冷劑使用過程中的能耗，最終熱效能改進幅度將達到40%左右。這一效果明顯勝過當前同樣處于開發(fā)階段的其他前景較好的技術，例如基于溫差發(fā)電/熱電（Thermo-electric Generation）技術的尾氣余熱能量恢復概念，以及有機郎肯循環(huán)（Organic Rankine Cycle）低溫廢熱發(fā)電技術等。

2012款別克車型全面應用燃油直噴技術

　　2012款別克采用2.0升Ecotec Turbo發(fā)動機，全面應用燃油直噴技術，具有強勁的低轉速轉矩特性和高可靠性。

　　缸內(nèi)燃油直噴為實現(xiàn)稀薄燃燒設下基礎；在車輛勻速巡航或其他低負荷情況下，發(fā)動機可以進入進入超稀薄或“精實”（Ultra lean）狀態(tài)。此時進氣沖程中的發(fā)動機只能吸進空氣，直到壓縮沖程才由噴油嘴供應燃料，將燃油節(jié)約效果再推進一個層次，還能使動力曲線更加平順。

　　直接向燃燒室噴射燃油在燃油蒸發(fā)過程中可降低壓縮混合氣體的溫度，這有利于提高壓縮比，增大點火提前量，并減少燃油消耗。

　　別克君威Turbo車型采用帶燃油直噴技術的2.0升Ecotec Turbo發(fā)動機之后，最大功率輸出達到220馬力，超過同級別競爭對手謳歌TSX達19馬力，而2000rpm轉速條件下轉矩高出88磅·英尺；公路油效達到32mpg，高于謳歌TSX的28mpg。

科邁羅的氣缸蓋及尾氣歧管一體化鑄鋁設計

　　在車輛設計生產(chǎn)中，高功率輸出、低燃油消耗和低尾氣排放等性能往往在一定程度上相互抵觸，難以周全。2012款雪佛蘭科邁羅配備的3.6升燃油直噴V6發(fā)動機則較好地實現(xiàn)了三種性能之間的協(xié)調(diào)，其手段在于采用了新氣缸蓋設計，使之與尾氣排放歧管集成，采用一體化鑄鋁部件打造。

　　新款V6發(fā)動機含有兩套排氣歧管-氣缸蓋一體化部件，每套部件取代了原先的多個零部件，包括：一個帶有六個螺栓的鑄鐵排氣歧管，一個墊圈（Gasket）以及一個帶有三個螺栓的防熱罩。通過取消并替代原有的零部件，新設計消除了墊圈故障的潛在可能，同時達到每臺發(fā)動機減重13磅（約折合6千克）的效果。

　　減重之后，2012款雪佛蘭科邁羅2LS車型按照EPA估算標準，公路燃油經(jīng)濟性提升至30mpg。

沃爾沃開發(fā)動能恢復系統(tǒng)KERS飛輪技術

　　沃爾沃汽車正與其他廠商機構聯(lián)合開發(fā)動能恢復系統(tǒng)KERS（Kinetic Energy Recovery System）飛輪技術，用于收集制動過程中的能量。公司稱該技術可將四缸發(fā)動機動力提升至六缸發(fā)動機水平，同時還能降低油耗20%。

　　飛輪最外層為飛輪容器（Flywheel Containment）。中心為鋼制輪轂（Hub），在輪轂之外是輕質(zhì)高強度碳纖維材料制成的輪輞/輪緣（Rim）。由于采用了碳纖維材料，因而整個飛輪的重量控制在6千克水平，其直徑為20厘米。飛輪容器內(nèi)部為真空，可以將飛輪的旋轉動能的摩擦損失降至最低。

　　新系統(tǒng)作用于后驅(qū)動軸。當制動操作執(zhí)行后，受內(nèi)燃發(fā)動機驅(qū)動的前輪動力將關閉。在車輛制動后的能量作用延遲中，制動操作吸收車輛動能，轉移到飛輪上，可使飛輪高速旋轉，其轉速峰值高達每分鐘60000轉。當車輛重新起動時，飛輪的旋轉動能又通過特殊設計的傳動系統(tǒng)再次轉移到后車輪。飛輪中的能量可用于車輛再加速過程，或者當車輛達到巡航速度時提供維持運行效果。

大陸集團為未來汽車提供一系列新驅(qū)動系統(tǒng)

　　大陸集團正通過兩條主要途徑開發(fā)未來不同驅(qū)動系統(tǒng)技術。其一：通過廢氣渦輪增壓系統(tǒng)、新型噴射及點火系統(tǒng)、優(yōu)化設計需求調(diào)節(jié)燃料泵等創(chuàng)新技術手段，提高傳統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)的工作效率。其二：通過安裝動力電子設備、電動馬達和作為核心部件的能量儲存裝置等方式，提升驅(qū)動總成的電氣化水平。

　　發(fā)動機和傳動系統(tǒng)控制：新型發(fā)動機管理系統(tǒng)EMS 3（Engine Management System 3）不僅能夠用于各類噴射系統(tǒng)，同時也可以與混合動力技術整合集成。

　　公司還為雙離合器傳動系統(tǒng)推出機電控制（Electromechanical Control）技術，并業(yè)已將產(chǎn)品投入批量生產(chǎn)，與液壓控制系統(tǒng)競爭。機電控制用于干式雙離合器傳動系統(tǒng)，這也是世界首創(chuàng)。

　　噴射和燃油系統(tǒng)：大陸集團在燃油共軌系統(tǒng)、高壓泵和噴射閥等方面處于世界領先位置。甚至最微量的燃油都要經(jīng)過準確測量獲得絕對精度。大陸的工序讓汽油和柴油噴射系統(tǒng)在整個壽命期內(nèi)都可保持高準確度、高強度和高可靠性。此外，下一代需求導向燃油泵也將大幅改進燃油消耗特性。

沙伯協(xié)同IAV為EV動力總成開發(fā)新材料

　　沙伯基礎創(chuàng)新塑料（SABIC Innovative Plastics）宣布與德國IAV（Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr）達成協(xié)議，共同為電動車及插電式混合動力車的動力總成零部件開發(fā)新材料。

　　沙伯基礎創(chuàng)新有多款新材料能夠取代原先的鋼材用于電池外罩和框架，典型產(chǎn)品包括改性聚苯醚Noryl GTX*樹脂和聚對苯二酸丁二酯Valox*樹脂。與通常的玻璃或礦物填充樹脂相比，Noryl GTX*樹脂的密度大約降低25%。如果作為電動車電池框架和外罩材料，能夠推動其輕量化進程。

　　混合動力車的電池組額定輸出電壓越高，則逆變器、電子控制裝置、電池管理系統(tǒng)等電子部件產(chǎn)生的電磁波越發(fā)強烈，其電磁干擾/EMI（Electromagnetic Interference）和射頻干擾/RFI（Radio Frequency Interference）的屏蔽功能則愈顯重要。沙伯基礎創(chuàng)新公司的LNP* Faradex*復合材料具有良好的EMI/RFI屏蔽能力，可代替較重的金屬板層與鍍層。