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庖丁解车 主流家轿发动机实用技术全解析

2013年08月16日07:11
来源:搜狐汽车 作者:张柏松

  ● 主流发动机技术——缸内直喷

  白话解读:缸内直喷技术就是将燃油喷嘴安装于气缸内,直接将燃油喷入气缸内与进气混合。喷射压力也进一步提高,使燃油雾化更加细致,真正实现了精准地按比例控制喷油并与进气混合,并且消除了缸外喷射的缺点,使油气能够在整个气缸内充分、均匀的混合,从而使燃油充分燃烧,能量转化效率更高。
 
 
  有人认为缸内直喷式汽油发动机是将柴油机的形式移植到汽油机上的一种创举,缸内直喷式汽油发动机的最大优点是油耗量低,升功率大,不过从经济层面来看,采用缸内直喷的供油系统除了在研发过程必须花费更大成本,在部品构成复杂且精密的情况下,零组件的价格也比起传统电喷系统来得昂贵,不过依旧是降低油耗提升性能的利器。

  主流缸内直喷发动机技术点评:

  大众/奥迪FSI——

  代表车型:大众CC 3.0L  V6 FSI、奥迪A6L 30FSI

   大众集团旗下各大汽车品牌现在均采用了FSI发动机,在国内的合资品牌上,奥迪的A4L和A6L、大众的迈腾、高尔夫、斯柯达的明锐也都采用了具备FSI燃油缸内直喷技术的发动机,不过多数都基于涡轮的基础上,以纯自然吸气的FSI发动机当属大众和奥迪的3.0L V6。

   大众/奥迪的FSI发动机具有独特的燃烧室和活塞顶的结构,发动机工作时,在一个工作循环过程中进行两次喷油,当发动机进入进气行程时,喷油器第一次向气缸内喷入较少的燃油,这与普通的电喷发动机再进气管内喷油类似,但由于喷油量较小,气缸内混合气浓度也相对较稀,在进入压缩冲程后,较稀的混合气甚至不能在火花塞发出的电弧下发火燃烧,这样就避免了汽油在高压缩比下产生爆燃。 利用这一过程,较高的压缩比和强大的涡流就使稀薄的混合气可以在气缸内充分燃烧,提高了汽油的燃烧效率,达到增大功率的同时又节省了燃油的消耗量,这就是FSI发动机的工作过程

  福特GDI——

  代表车型:福特福克斯2.0L GDI

  2.0升GDi汽油缸内直喷发动机,是福特在中国推出的首款应用燃油直喷技术的非涡轮增压发动机,也是目前行业领先的兼具燃油直喷(GDi)和双独立可变气门正时(Ti-VCT)两项技术的发动机,是新一代福克斯所搭载的发动机。

  福特的燃油直喷(GDi)技术显著改善发动机的燃油经济性和性能,为驾驶者带来动力充沛的驾驶体验。其核心技术是一套高压燃油缸内直喷系统,它能以高达200巴的压力将精确定量的少量燃油喷入每个汽缸内——油滴的大小一般小于0.02毫米,相当于人类头发丝直径的1/5。通过直喷系统将燃油直接喷射入发动机燃烧室,并利用活塞运行所产生的热量将燃油转化为气雾。凭借燃油直喷,发动机能在较高的12:1压缩比下安全运行,提高发动机的效率,从而实现更高的燃油经济性和更大的动力输出。

  通用SIDI——

  代表车型:别克君威/君越 2.4L SIDI

  通用旗下这款2.4L SIDI智能直喷发动机最大功率137kW/6200rpm;最大扭矩240Nm/4800rpm。比上一代同排量机型,功率大幅提升了9.6%,扭矩提升6.7%。在其强劲驱动下,别克双君0-100km/h加速成绩提高3%以上,最高车速同时获得提升;而混合工况下百公里油耗则下降了2.2%,冷启动排放更大幅降低了25%。

  新一代的SIDI总合了以下几种技术:首先是均质燃烧技术。均质燃烧必须提到的是理论空然比,实际上发动机最理想的工作状态是空气与燃油在14:1的配比下形成的,而并不是我们所想象的燃油越多动力越大。SIDI发动机使用的是精密的高压喷油嘴,并将其直接植入气缸内,通过高压将燃油雾化后点燃。最新一代的高压喷油嘴甚至能够将每一滴油分数层喷入汽缸内,根据发动机运转的需要,实现分层燃烧和均质燃烧。

  马自达SKY——

  代表车型:马自达CX-5 创驰蓝天

  马自达在2006年以前就拥有两款直喷发动机,分别是自然吸气2.0L DISI发动机和2.3L DISI 涡轮增压发动机。而距离我们生活最近的就要说这台于2012年入选沃德十佳发动机的SKYACTIV-G PE-VPS发动机,目前应用于马自达CX-5车型中。

  全新CX-5 2.0L/2.5L缸内直喷发动机最大亮点就是其首次在普通民用车上实现了13:1汽油机压缩比,同时使用了独创的6孔高压缸内直喷技术可实现燃料的充分精细混合,搭配全新4-2-1发动机排气系统、独特的凹顶活塞和长冲程化设计,可实现更高的燃烧效能,辅以Dual S-VT双可变气门正时控制系统和电子控制节气门,以及燃烧状态发动机电脑实时控制系统,完美实现“理想燃烧”境界。

  丰田D4-S——

  代表车型:丰田86GT/斯巴鲁BRZ

  目前丰田86GT/斯巴鲁BRZ搭载了这台型号为FA20的发动机,是由斯巴鲁和丰田共同开发的,斯巴鲁提供了这台水平对置发动机,丰田为它并装上了D-4S汽油直喷技术。2.0L的排量并不大,最大功率:147/7000(kw/rpm),最大扭矩为:205/6600(Nm/rpm)。 

  丰田的D-4S汽油直喷技术不同于现在欧美车型上使用的汽油直喷技术,最大的区别在于每个气缸它拥有两个喷油嘴,一个位于气缸上方实现燃油缸内直喷,而另一个仍位于进气管处,低速时两个喷油嘴同时工作,给发动机更大的扭矩提升车速,而在高速时发动机则依靠燃油直喷工作,改善燃油经济性,而在全力加速时,两个喷油嘴再次同时工作,使发动机获得最大的功率输出。这套直喷系统对发动机中后段动力提升帮助尤为明显,发动机不仅能在起步阶段2000-4000rpm能迅速获得较大的扭矩,而在高转速5800-7000rpm仍能拥有持续的加速能力。 

  现代GDI——

  代表车型:现代全新胜达2.4L GDI/3.0L GDI

   第3代进口全新胜达搭载了现代最新的Lambda 3.0 V6 GDi发动机,此款发动机拥有技术先进、动力强劲以及排放低和油耗低的四大优势,可以实现最大功率194kw(264ps)、峰值扭矩306N·m(31.2Kg·m)的动力输出。

  由于缸内直喷技术的采用,全新胜达GDI发动机得以更好地发挥每一滴燃油的功效。通过直接将燃油喷射到发动机缸内,油气有了比以往更加充分的混合,燃烧更加彻底,不仅增加了发动机的燃烧效率,也起到了优化尾气排放的效果。而与市场上较多仅采用CVVT进气门连续可变正时技术的发动机相比,D-CVVT双气门连续可变正时技术额外增加了对排气门的控制。通过连续调节进、排气门的打开时间,燃油在缸内的燃烧状态变得更加稳定,进一步扩大了全新胜达2.0TGDi发动机高效、低排的优势。

  小结:目前缸内直喷技术在动力、经济性方面的优势非常突出,但市场保有量却不高,主要受国内用车环境、成本等因素的影响,多数是与涡轮增压结合在一起,此项技术对于工艺水准要求极高,但随着技术的发展,未来或许可称为像可变气门正时一样成为汽车的标配。

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(责任编辑:张柏松)
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