汽车发动机的核心技术是什么汽车发动机的核

汽车发动机的核心技术是什么(汽车发动机的核心技术是什么)

1.汽车发动机[发动机（Engine）是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机（汽油发动机等）、外燃机（斯特林发动机、蒸汽机等）、电动机等。]的核心技术是什么

FSI发动机，就是“缸内直喷发动机”，“直喷式汽油发动机”。

它最大地优化了进气混合效率，使高效节油和大功率输出不再矛盾。奥迪FSI增加了火花塞[火花塞(sparkplug)火花塞，俗称火咀，普通火咀、白金火咀、铱金火咀，其实这是对火花塞电极材料的不同而区分出来的特殊称谓。]点燃式发动机的扭矩和输出，同时增加了15%的经济性[经济性是指工程从规划、勘察、设计、施工到整个产品使用寿命周期内的成本和消耗的费用。]，为降低排放奠定了基础。

与常规的点燃式发动机相比，FSI可将燃油直接喷入燃烧室[燃烧室是燃料或推进剂在其中燃烧生成高温燃气的装置，是一种用耐高温合金材料制作的燃烧设备。]，不再需要节气门[气门的作用是专门负责向发动机内输入空气并排出燃烧后的废气。]，降低了发动机的热损失，从而增大了输出功率并降低了燃油消耗。 具体的说： FSI是Fuel Stratified Injection的字母简写，中文意思是燃料分层喷射技术，它代表着今后引擎的一个发展方向。

传统的汽油发动机是通过电脑采集凸轮位置以及发动机各相关工况从而控制喷油嘴[现在汽车用的喷油嘴其实就是个简单的电磁阀，当电磁线圈通电时，产生吸力，针阀被吸起，打开喷孔，燃油经针阀头部的轴针与喷孔之间的环形间隙高速喷出，形成雾状，利于燃烧充分。]将汽油喷入进气歧管。汽油在歧管内开始混合，然后再进入到汽缸[汽缸，发动机内的圆筒形空室，里面有一个由工作流体的压力或膨胀力推动的活塞，某些特殊型发动机内的类似的、但非圆筒形的部分。]中燃烧。

空气跟汽油的最佳混合比是14.7/1（也叫理论空燃比），传统发动机由于汽油跟空气是在进气歧管内混合，那么他们只能均匀的混合在一起，所以必须达到理论空燃比才能获得较好的动力性和经济性，但由于喷油嘴离燃烧室有一定的距离，汽油同空气的混合情况受进气气流和气门开关的影响较大，并且微小的油颗粒会吸附在管道壁上，这就的理论空燃比很难达到，这是传统发动机无法解决的一个问题。 要想解决这一难题，就必须把燃油直接喷射到汽缸中去，这就是奥迪的FSI燃油直喷发动机可以做的。

直喷式汽油发动机采用类似于柴油发动机的供油技术，通过一个活塞泵提供所需的100bar以上的压力，将汽油提供给位于汽缸内的电磁喷射器。然后通过电脑控制喷射器将燃料在最恰当的时间直接注入燃烧室，通过对燃烧室内部形状的设计，让混合气[混合气gas mixture，指含有两种或两种以上有效组份，或虽属非有效组份但其含量超过规定**的气体。]能产生较强的涡流使空气和汽油充分混合。

然后使火花塞周围区域能有较浓的混合气，其他周边区域有较稀的混合气，保证了在顺利点火的情况下尽可能的实现稀薄燃烧。这就是分层燃烧的精髓所在。

FSI技术采用了两种不同的注油模式：分层注油和均匀注油模式。在发动机低速或中速运转时采用分层注油模式，此时节气门为半开状态，空气由进气管进入汽缸撞在活塞顶部，由于活塞顶部制作成特殊的形状从而在火花塞附近形成期望中的涡流。

当压缩过程接近尾声时，少量的燃油由喷射器喷出，形成可燃气体。这种分层注油方式可充分提高发动机的经济性，因为在转速较低、负荷较小时除了火花塞周围需要形成浓度较高的油气混合物外，燃烧室的其它地方只需空气含量较高的混合气即可，而FSI使其与理想状态非常接近。

当节气门完全开启，发动机高速运转时，大量空气高速进入汽缸形成较强涡流并与汽油均匀混合。从而促进燃油充分燃烧，提高发动机的动力输出。

电脑不断的根据发动机的工作状况改变注油模式，始终保持最适宜的供油方式。燃油的充分利用不仅提高了燃油的利用效率和发动机的输出而且改善了排放。

FSI直喷发动机既然有如此多的技术优势，相应的其对发动机硬件或者油品的要求必然也很高。首先，它的喷油器[喷油器是一种加工精度非常高的精密器件，要求其动态流量范围大，抗堵塞和抗污染能力强以及雾化性能好。]安装在燃烧室上的，汽油直接喷注到汽缸当中去，油路必须具备比缸内更高的压力才能把汽油有效的喷注到汽缸当中去。

燃油管道内的压力提高以后，管道的各个接头的密封处的强度也要随之提高。这样，对喷油器的设计和制造工艺也提出了更高的要求。

而且由于喷油器是直接安装在燃烧室上的，那么必须需要喷油器有耐高温的能力。其次，FSI直喷发动机的压缩比很高，达到了惊人的11.5，在这种情况下对油的标号和油质要求就很严格。

就目前中国的情况来说，必须使用98号的高清洁度汽油。 就技术来说，FSI缸内直喷发动机非常适合目前油价容易上涨的市场需要。

作为奥迪公司和竞争对手抗衡的一张王牌，这款发动机有它自身强大的生命力，必然会引领发动机的发展趋势。CBR技术（Controlled Burn Rate可控燃烧速率）： 可以使发动机在怠速和低负荷工况下， 增强涡流强度， 燃料混合更均匀， 动力经济性更好， 排放更加清洁。

DGI(Direct Gasoline Injection汽油高压缸内直喷)技术： 它将喷油嘴安装在燃烧室内喷注高压燃油，与通过进气门进入燃烧室的洁净空气混合，点燃做功。它具有高充气效率、电子控制精确配油、提高发动机的压缩比和热效率等优点，以获得更高的功率、更经济的油耗、更清洁的排放。

TCI(Turbo Charger with Inter-cooler废气涡轮增压中冷)技术： 用发动机排放的高速废气推动涡轮增压机带VNT的主动叶轮转动，主叶轮带动从动叶轮转动，从动叶轮在转动中增加来自空滤的空气的动能和压力，并通过中冷器冷却增压后的洁净空气，提高气缸的进气量，进一步提高了发动机的有效功率。 VVT(Variable Value Time可变气门正时)技术： 在发动机高速运转的时候，需要较大的气门叠开角来达到充气充分的目的。

而在发动机怠速的时候，气门叠开角应该相应变小，达到降低排放的目的。传统的固定相位角的凸轮轴[凸轮轴是活塞发动机里的一个部件。]由于相位角已经固定所以不能满足这种要求。

而VVT技术可以通过螺旋槽式VVT-i控制器调节凸轮轴调节气门开闭，满足不同工况需求，达到增加功率、减少油耗，改善排放的目的。奇瑞（参数配置 图库）系列发动机不仅在进气门调节上使用该技术，而且在排气门控制上，同样使用了该技术，称作VVT2（可变进排气。

2.发动机特有技术

除去增压引擎、混合动力，如今主流汽车厂商大致分为三派：一是以日韩车为主导的VVT-i、VTEC、VVT等技术，基本原理都是通过改变进气量以及气门的升程来优化燃料的消耗与动力的输出；以大众汽车为代表的德系车则一直在推广FSI技术，他们将燃料按所需的浓度直接喷入汽缸，再经过分层燃烧，以达到引擎最佳的工作效率；曾经以大排量、高油耗为荣的美国车在能源日益紧张的今天也不得不做了些妥协，于是关闭部分汽缸成了他们的独门秘籍。以克莱斯勒的8缸引擎为例，平稳运转时电脑可以自动关闭4个汽缸以节省能耗，而急速超车时8个汽缸则共同工作提供更大动力。

CVVT：连续可变的气门正时系统

韩国的汽车工业一向不以技术先进闻名，所以所用技术也多是借鉴了德、日等国的经验，而CVVT正是在VVT-i和i-VTEC的基础上研发而来。以现代汽车的CVVT引擎为例，它能根据发动机的实际工况随时控制气门的开闭，使燃料燃烧更充分，从而达到提升动力、降低油耗的目的。但CVVT不会控制气门的升程，也就是说这种引擎只是改变了吸、排气的时间。

VVT-i：智能可变配气正时系统

VVT-i是丰田独有的发动机技术，已十分成熟，近年国产的丰田轿车，包括新款的威驰等大都装配了VVT-i系统。与本田汽车的VTEC原理相似，该系统的最大特点是可根据发动机的状态控制进气凸轮轴，通过调整凸轮轴转角对配气时机进行优化，以获得最佳的配气正时，从而在所有速度范围内提高扭矩，并能改善燃油经济性，从而有效提高了汽车性能。

VTEC：可变气门配气相位和气门升程电子控制系统

由本田汽车开发的VTEC是世界上第一款能同时控制气门开闭时间及升程两种不同情况的气门控制系统，现在已演变成i-VTEC。i-VTEC发动机与普通发动机最大的不同是，中低速和高速会用两组不同的气门驱动凸轮，并可通过电子系统自动转换。此外，发动机还可以根据行驶工况自动改变气门的开启时间和提升程度，即改变进气量和排气量，从而达到增大功率、降低油耗的目的。

FSI：缸内直喷分层燃烧引擎

FSI是汽油发动机领域的一项全新技术，有些类似于柴油发动机的高压供油技术。它配备了按需控制的燃油供给系统，然后通过一个活塞泵提供所需的压力，最后喷油嘴将燃料在最恰当的时间直接注入燃烧室。通过对燃烧室内部形状的设计，使火花塞周围会有较浓的混合气，而其他区域则是较稀的混合气，保证了在顺利点火的情况下尽可能地实现稀薄燃烧，这也是分层燃烧的精髓所在。FSI比同级引擎动力性显著提高，油耗却可降低15%左右。

MDS：可变排量发动机

克莱斯勒研发的HEMI发动机配备了MDS系统，这套系统可在4缸和8缸模式间自动转换。这种技术最适合多汽缸的发动机使用，在不影响驾驶者追求大排量车型的加速**时，又有效降低了堵车时的燃油消耗。例如一台常规的8缸发动机在采用了这种技术后，就等于装了两个独立的4缸发动机，可以根据驾驶的需要让一台发动机运行，而让另一台休息

3.汽车发动机是有哪几类组成

按结构分类 一台汽车发动机往往具有3个以上的汽缸，对于汽车发动机主要的分类方式是根据汽缸的布局及排列方式来划分。

一般有直列、V型、W型以及水平对置等几种。 直列发动机（LineEngine），它的所有汽缸均按同一角度肩并肩排成一个平面，它的优点是缸体和曲轴结构十分简单，而且使用一个汽缸盖，制造成本较低，尺寸紧凑。

直列发动机稳定性高，低速扭矩特性好并且燃料消耗也较少，但缺点是功率较低，并且不适合6缸以上的发动机采用。 直列发动机在国产车中应用十分广泛，几乎所有中档以下国产车及采用四缸发动机的车型都是直列发动机。

经典实例：宝马公司一直是直列发动机的坚决拥护者，宝马的L6（直列六缸）发动机无论在技术含量、缸数上还是在性能表现上都可算是直列发动机的极致。宝马的顶级车型新7系轿车仍然有采用L6发动机的版本。

V型发动机，将所有汽缸分成两组，把相邻汽缸以一定夹角布置一起，使两组汽缸形成有一个夹角的平面，从侧面看汽缸呈V字形，故称V型发动机。 V型发动机的高度和长度尺寸小，在汽车上布置起来较为方便。

尤其是现代汽车比较重视空气动力学，要求汽车迎风面越小越好，也就要求发动机盖越低越好。另外，如果将发动机长度缩短，便能为驾乘舱留出更大的空间。

由于汽缸之间已相互错开布置，这便于通过扩大汽缸直径来提高排量和功率并且适合于较高的汽缸数。此外，V型发动机汽缸对向布置，还可抵消一部分振动，使发动机运转更平顺。

V型发动机的缺点则是必须使用两个汽缸盖，结构较为复杂、成本较高。另外其宽度加大后，发动机两侧空间较小，不易再安排其它装置。

目前国产的中高档车型中，不少采用V型6缸发动机，比如君威，帕萨特及奥迪A6等等。 经典实例：欧洲的豪华轿车往往采用8缸以上的V型发动机设计，比如劳斯莱斯的、奔驰顶级的S600轿车等都是V12发动机，而目前V型发动机最高可达到16缸，排量在10升以上。

W型发动机，W型发动机是德国大众专属发动机技术。将V型发动机的每侧汽缸再进行小角度的错开（如帕萨特W8的小角度为15度），就成了W型发动机。

或者说W型发动机的汽缸排列形式是由两个小V形组成一个大V形。严格说来W型发动机还应属V型发动机的变种。

W型与V型发动机相比可将发动机做得更短一些，曲轴也可短些，这样就能节省发动机所占的空间，同时重量也可轻些，但它的宽度更大，使得发动机室更满。 W型发动机最大的问题是发动机由一个整体被分割为两个部分，在运作时必然会引起很大的振动。

针对这一问题，大众在W型发动机上设计了两个反向转动的平衡轴，让两个部分的振动在内部相互抵消。 经典实例：大众的旗舰车型辉腾以前由于没2缸发动机，而与同级别奔驰S600相比底气不足，而大众全新W12发动机则彻底改变了这一劣势，大众旗下的另两款豪华车：本特利新车GT和奥迪旗舰A8L6.0都将采用W12发动机。

水平对置发动机，如果将直列发动机看成夹角为0度的V型发动机，当两排汽缸的夹角扩大为180度，汽缸水平对置排列，就是水平对置发动机了。 水平对置发动机的最大优点是重心低。

由于它的汽缸为“平放”，因此降低了汽车的重心，同时又能让车头设计得又扁又低。这些因素都能增强汽车的行驶稳定性。

此外，水平对置的汽缸布局是一种对称稳定结构，这使得发动机的运转平顺性比V型发动机更好，运行时的功率损耗也是最小。 经典实例：水平对置发动机是日本富士汽车的招牌技术之一，采用水平对置发动机的富士WRX-STi车型是世界拉力赛场上的传奇车型，也是全球飚车族们梦寐以求的至爱。

转子发动机，传统发动机都是通过汽缸内活塞的往复运动最终驱动车子前进，发动机及气缸本身都是相对不动的，而转子发动机则是一种三角活塞旋转式发动机，它采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放。转子发动机的优点十分明显，它尺寸较小，重量较轻，功率很大，并且振动和噪声极低。

但是由于转子技术的复杂，使其制造成本极其高昂，耐用性也低于传统发动机。 经典实例：至今为止，将转子发动机技术成熟运用于市场产品的仅有马自达一家厂家。

目前马自达赫赫有名RX-8跑车正是转子发动机技术的最新继承者。 按发动机布局划分 按照发动机在车身上的布局，还可以分成前置发动机、中置发动机以及后置发动机三种。

目前在国内车市所能看到的绝大部分车型都是采用的前置发动机，即发动机位车前轮轴之前。前置发动机的优点是简化了车子变速器与驱动桥的结构，特别是对于目前占绝对主流的前轮驱动车型而言，发动机将动力直接输送到前轮上，省略了长长的传动轴，不但减少了功率传递损耗，也大大降低了动力传动机构的复杂性和故障率。

因外，将发动机置驾驶员的前方，在正面撞车时，发动机可以保护驾驶员免受冲击，从而提高了车的安全性。 与前置发动机相对应的是后置发动机，后置发动机往往对应于一些后轮驱动的大马力车型，典型车型为保时捷的911系列跑车。

此外，还有一种布局便是中置发动机，即发动机位于汽车的前后轮轴之间，对于一些极端追求性能的车型而言，将发动机中置。

海外文摘杂志社网站

河南农业期刊

花卉期刊