历史车库-【补充：浅谈汽车引擎】

话题

补充：浅谈汽车引擎

上一篇浅谈汽车引擎，有几位仁兄指出了许多瑕疵。于是特意又在各大汽车技术网站找啊找啊找，找了一些。个人认为这篇很完善了，好了。引用过www.baidu.com,http://www.enorth.com.cn/,http://www.enorth.com.cn/http://auto.enorth.com.cn/system/2009/07/27/004139907.shtml

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VVT，可变气门技术

　　关键词：双VVT-i/VVT-i/i-VTEC/VVT/CVVT/CVTC/S-VT/MIVEC

　　VVT其实是Variable Valve Timing的缩写，翻译成中文就是可变气门正时技术。

　　它是汽油发动机技术发展的一个里程碑。其主要设计思想是发动机气门升程和配气相位定时可以根据发动机工况作实时的调节。而我们常见的CVVT，就是在这个原理上增加了连续性的概念，即Continue。

　　CVVT的主要设计原理是通过电子控制系统改变凸轮轴打开进气门的时间早晚，从而控制所需的气门重叠角。这项技术着重于第一个字母C(Continue连续)，强调根据发动机的工作状况连续变化，时时控制气门重叠角的大小，从而改变气缸进气量。当发动机低速小负荷运转时，如怠速状态，这时应延迟进气门打开时间，减小气门重叠角，以稳定燃烧状态。当发动机低速大负荷运转时，如起步、加速、爬坡时，应使进气门打开时间提前，增大气门重叠角，以获得更大的扭矩。当发动机高速大负荷运转时，如高速行驶时，也应延迟进气门打开时间，减小气门重叠角，从而提高发动机工作效率。当发动机处于中等工况时，如中速匀速行驶时，CVVT也会相对延迟进气门打开时间，减小气门重叠角，此时的目的是减少燃油消耗，降低污染排放。

　　CVVT系统包含通常包括：油压控制阀、进气凸轮齿盘、曲轴为止感应器、凸轮位置感应器、油泵、引擎电子控制单元(ECU)等。

　　对于这项技术，许多厂家都已经掌握，只不过名称和具体实施细节略有不同。例如：宝马公司叫做Vanos，丰田叫做VVTI，本田叫做VTEC，三菱叫MIVEC，日产CVTC，马自达S-VT等等。

　　这里我们要着重介绍一下丰田的双VVT-i和本田的i-VTEC技术。

第八代广州本田雅阁配备的发动机

　　双VVT-i是目前丰田发动机的当家技术，也是目前最好的发动机技术之一。VVT-i中的i代表intelligence，翻译成中文就是只能可变气门正时技术的意思，而单VVT-i一般只针对进气门进行正时变化，而双VVT-i顾名思义就是不光对进气门正时，而且还对排气门也进行正时控制变化。

天津一汽丰田卡罗拉配备的发动机

　　其实发动机气门的开合并不是我们想象的那样，完全按照冲程的开始与结束进行的，而是受到进排气流惯性的影响，为了利用这种惯性，进气门打开比活塞到达上止点的时间开始稍早，排气门的关闭比活塞到达上止点的时间稍晚，这样一来，进排气门会出现同时打开的情况，将它按照活塞的夹角来计算，就称之为气门叠加角。不同转速下发动机需要的气门叠加角是不一样的。没有采用可变正时技术的发动机在气门叠加角方面只好采用折中的办法，所以扭矩曲线会是马鞍形，功率上也不是很高，它的低速和高速工作效率也受到影响，降低了经济性。有了VVT-i，这个叠加角就可以变，从而解决这一问题。双VVT-i由于可以调整两个凸轮轴，调整范围更大，因此综合性能会更好。

　　而科鲁兹上的DVVT和丰田的双VVT-i结构原理是类似的，只是因为调校方式的不同，科鲁兹1.8的升功率甚至比卡罗拉1.8的升功率还要高。

　　本田的VTEC的英文全称是Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System，意思是“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”。那个i同样表示智能的意思。

　　过去本田只有双顶凸轮轴的发动机才标i-VTEC，这个技术与丰田的双VVT-i相比，可谓旗鼓相当甚至还略占优势。不过从思域开始，越来越多的本田发动机开始在单顶置凸轮轴的机型上标注i-VTEC，情况就大大不同了。

　　虽然VVT-i和i-VTEC两种技术都旨在提高进排气的效率，但是两者之间还是有本质区别的。VVT-i改变的是气门开合的时间，而i-VTEC改变的则是气门的行程。形象一点就好像是一扇门，为了控制好人流量，VVT-i改变的了门开关的时间，i-VTEC改变了门开合的大小。发动机不同转速下对气门行程需求也是不同的，就好比人在正常情况下不用嘴呼吸，剧烈运动时则需要嘴的辅助一样。常规发动机同样只能折中，因此低速时进气负压不足，高速时进气量又不够大，不利于将发动机的潜能发挥出来。

　　i-VTEC在改变行程的时候，正时也可以随之改变，理论上“功能”比VVT-i多。不过锋范和飞度上配的i-VTEC发动机只有一个凸轮轴，因此它的正时和行程都只能分段调节，与进排气正时连续可调的双VVT-i相比就要略逊一筹了。

代表车型

代表车型：新飞度1.5L/1.3L生产厂家：广州本田应用技术：i-VTEC

代表车型：雅力士1.6L生产厂家：广州丰田应用技术：双VVT-i

代表车型：卡罗拉1.8L生产厂家：天津一汽丰田应用技术：双VVT-i

代表车型：雪佛兰科鲁兹生产厂家：上海通用应用技术：DVVT

代表车型：领翔2.0L/2.4L生产厂家：北京现代应用技术：CVVT

代表车型：新轩逸2.0L/1.6L生产厂家：东风日产应用技术：CVTC

代表车型：戈蓝2.4L生产厂家：东南三菱应用技术：MIVEC

代表车型：天语SX4生产厂家：长安铃木应用技术：VVT

FSI，燃油分层直喷技术

关键词：FSI/TSI/国产TSI/TFSI/SIDI/CGI/GDI

FSI是Fuel Stratified Injection的词头缩写，意指燃油分层直喷技术。该技术利用一个高压泵，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发动机与传统发动机相比拥有更低的油耗、更好的环保和更大的输出功率和扭力。燃油分层喷射技术是发动机稀燃技术的一种，可以让每一滴燃油都能更加充分的燃烧，从而节省汽车的燃油消耗量。

　　TFSI——加了涡轮的FSI

　　而TFSI实际上就是比FSI多了一个“T”字，这个“T”字代表的则是(Turbocharger)涡轮增压技术，即在FSI发动机上增加了一个涡轮增压机。涡轮增压是利用排气的高温高压推动废气涡轮高速转动，在带动进气涡轮压缩进气，提高空气密度，同时电脑控制增大喷油量，配合高密度的进气，因此可以在排量不变的条件下可以提高发动机的工作效率。

　　简单点说就是废物再利用，将排气导入涡轮工作组，然后改变压力，形成压力差，增大发动机的工作压力。由于废气涡轮是靠排气推动的，因此在发动机转速底时(待速)不启动，只要发动机转速足够(通常在1500转以上)涡轮增压器就开始工作，在启动转速范围以上都持续工作。

　　TSI——涡轮-机械增压发动机

　　TSI发动机其实是属于更加先进的技术，它把一个涡轮增压器(Turbocharger)和机械增压器(Supercharger)一起装到一台发动机里面。因此，TSI是Turbo-charging(涡轮增压)、Super-charging(机械增压)和Injection(燃油直喷),Fuel Stratified Injection(分层燃烧)四个关键特色的首字母缩写，其中S代表了机械增压和分层两个意思。

　　其实这种技术主要是弥补涡轮增压器的不足之处，因为安装有涡轮增压器的发动机由于废气涡轮的惯性，会有发动机响应的迟滞现象。而机械增压器则是由发动机转轴直接带动，能够随着发动机转速变化而线性地改变自己的转速。因此两种方式结合可以互为弥补。2005年，大众1.4升直喷汽油发动机首先搭载了这套系统，至今装备到大众量产乘用车的也只有这一款真正的TSI发动机。

　　说到这里，就不得不提到国产的速腾和迈腾等配备TSI发动机的车型了。这些发动机虽然名字上也叫TSI，但技术上却有所差别。

　　TSI国产版——实为TFSI

　　最大输出功率118千瓦的迈腾1.8L EA888发动机实际上就是TFSI发动机，它里面并没有机械增压器，只是在字面上把F字省掉了。而速腾的1.4TSI跟前面的TSI发动机是同一款，不过就省掉了里面的机械增压器，最大功率只剩下96千瓦，“S”的含义也就变成了Stratified(分层)。

　　国产迈腾、速腾等车型使用的TSI发动机实际上跟前面说到的TSI并不相同，而是省略了机械增压和分层燃烧的大连大众发动机厂生产的EA888型号为国人打造的发动机，最大输出功率118千瓦。而进口速腾的1.4TSI最高版所使用的发动机是具有上面讲的TSI发动机的功能，双涡轮增压+机械增压+缸内直喷+分层燃烧，最大输出功率125瓦。即将上市的国产版速腾1.4TSI，可能使用的发动机是单涡轮增压+机械增压，没有分层燃烧的直喷发动机，最大输出1.4TSI_SAGITAR功率是110KW。

　　SIDI——来自通用的技术

　　对于缸内分层燃烧的技术并不只有大众拥有，美国通用公司也有类似的技术，那就是安装在凯迪拉克CTS上SIDI发动机。它采用了双模的设计理念，配合D-VVT双可变气门正时技术。所谓双模就是指发动机在不同运行情况下，采用分层稀薄燃烧模式和均质燃烧模式，以达到提高发动机动力和降低油耗的目的。

　　SIDI的优势在于其使用的并不是超高压缩比技术，所以对燃油辛烷值的要求并没有FSI和发动机这么高，也不会因为压缩比不够而导致发动机无法运行。

　　CGI——分层汽油直喷

　　顺便再提一下奔驰CGI发动机。奔驰在几年前就发布了CGI直喷汽油机产品，将直喷汽油机技术又向前推进了一步。这款发动机与大众TSI的工作原理基本相同。不同点有二：一是奔驰现有的CGI发动机上都没有采用增压技术；二是奔驰不再利用进气流作为混合气分层填充的动力，而是通过喷嘴来实现这一效果。

　　尽管奔驰CGI(即：Stratified-Charged Gasoline Injection，分层汽油直喷)发动机在很多方面都有突破，但和其他直喷发动机一样，它也面临难以解决的问题，那就是因高压缩比带来的高温副作用，产生过多的氮氧化合物的排放。奔驰用了专门的氮氧化合物净化器以及传感器来净化，但该装置是比三元催化器贵得多的器件。

　　采用类似直喷技术的还有三菱的GDI技术。

代表车型：迈腾，帕萨特1.8L/2.0L生产厂家：一汽，上海大众应用技术：国产版TSI

代表车型：Scirocco尚酷生产厂家：德国大众应用技术：TSI

代表车型：凯迪拉克CTS 2.8L/3.6L生产厂家：上海通用应用技术：SIDI

代表车型：新奔驰E200/E250/E350生产厂家：奔驰应用技术：CGI

VCM：可变排量控制技术

　　关键词：VCM/DOD/AFM/MDS

　　下面介绍的发动机技术虽然不如上边那几个耳熟能详，但他们的先进程度和发展状况依然令人瞩目。

　　早在上个世纪80年代，美国通用在第二代凯迪拉克Seville(赛威)，就采用了全新得铸铝缸盖的HT-4100 V8引擎，这副引擎成为世界上第一副可变汽缸技术(VDE，Variable Displacement Engine)引擎，在不需要大功率的输出时，可以控制关闭一半气缸，以减少燃油的消耗。

　　但受限于当时的计算机技术落后，无法完成每秒200次的运算，一些引擎甚至要采用机械的方式来控制，因此不仅节油效果不明显，而且还存在可靠性差的问题。

　　随着科学技术的发展，可变排量控制技术已经成为可能。2005年上海通用推出全新的君越轿车，顶级版就搭载了一副AFM V6 3.0L引擎，AFM(Active Fuel Management)译为“智能燃油管理系统”，这副引擎的亮点就是采用先进的DOD(Displacement on Demand)可变排量控制技术。当引擎负荷较小时，DOD会发出指令关闭其中的3个气缸，以达到省油的目的。君越的DOD技术不仅可以节省最高达8%的油耗，而且气缸切换时非常平顺，完全没有震动，驾驶者已经感觉不到。

　　本田的VCM技术其指导思想与通用的DoD相类似。

　　VCM，即Variable Cylinder Management。是本田公司研发的一种可变汽缸管理技术。传统的可变气缸技术只是应用于V8、V12等多气缸引擎，而且一般只能关闭双数的气缸。但本田开发的VCM技术，可通过关闭个别气缸的方法，使到3.5L V6引擎可在3、4、6缸之间变化，使得引擎排量也能在1.75-3.5L之间变化，从而大大节省燃油。

　　得益于本田经营多年的i-VTEC技术，使得VCM技术更加成熟。只需在VTEC机械结构中加入一些新设计，就可以方便地做到在关闭气缸的同时，可以改变气门的正时，不仅让正在工作的气缸进排气更有效率，而且更可以停止被关闭气缸的进、排气动作。广州本田的第八代雅阁3.5L是首先应用VCM技术的车型。

　　MDS——8缸与4缸的完美转换

　　MDS是英文Multi Displacement System的简称，翻译成中文就是多段式排气量调节系统。它作为奔驰特有的发动机技术，随着1998年戴姆勒•奔驰与克莱斯勒的联姻，也逐渐被克莱斯勒旗下众多车型所采用，其中就包括5.7升V型8缸HEMI发动机。

　　MDS系统的灵魂在于奔驰掌握了如何提高电控装置反应速度以及用于控制系统的更加成熟的算法等先进技术，但气门挺柱却是实现汽缸禁用最重要的机械设备。这种特殊的两件式滚轮挺柱的内部机构和外部套筒并非硬性连接，当发动机处于8缸工作状态的时候，它的内外两部分被两个受到弹簧作用力的链接销锁死，这时挺柱的内外部分都随凸轮轴转动从而可以推动顶杆正常的控制气门开合。然而，当机油温度传感器感知发动机处于轻负荷的情况时，管理电脑会接通电磁阀电源，电磁阀通电后把更高的机油压力传递到与其相对应的挺柱并将链接销推入，从而使挺柱内部与套筒分离，此时外部的套筒随着凸轮轴运转，而内部的推杆已经失去了作用。最终的结果就是顶杆失去了推动力，从而气门的弹簧机构就可以保证气门一直处于关闭状态。气门关闭后，汽缸内部的火花塞放电以及燃料注入的工作也将停止，发动机最终处于4缸工作状态。

　　MDS系统使发动机工作汽缸在8缸和4缸之间切换，它最大的好处就是提高了发动机的燃油经济性。

　　克莱斯勒对其进行的长期测试表明，在市区和高速公路行驶时MDS的使用率分别为17%和48%，总体平均使用率为40%，这样在各种行驶条件下，估算的燃油经济性将提高20%，而预计燃油经济性总体将提高10%。

　　MDS系统的另外一个成功之处就是汽缸的切换可以在0.04秒内安静的完成，如此灵敏的切换速度使得MDS系统真正具有了实用价值。因为只有灵敏的切换才能实实在在的达到节油的目的，才能让驾驶员不会为了适应它而去改变驾驶习惯，同时只有灵敏、安静的切换才不会影响到乘坐的舒适性。