國外汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的新技術(shù)掃描

1、國外汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的新技術(shù)掃描國外汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的新技術(shù)掃描汽車節(jié)能、環(huán)保技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)中的關(guān)鍵作用 伴隨汽車產(chǎn)銷量快速增長而來的是大氣污染和石油消耗。先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)在汽車節(jié)能、環(huán)保技術(shù)開發(fā)中起著關(guān)鍵的決定性的作用。與美國上世紀(jì)90年代中實(shí)施的聯(lián)邦排放法規(guī)相比，于2007年全面實(shí)施的新聯(lián)邦排放法規(guī)將要求汽車氮氧化物排放降低幅度高達(dá)95%，碳?xì)渑欧盼锝档头雀哌_(dá)84%。而于此同時(shí)，與排放相關(guān)的系統(tǒng)及零部件耐久性要求達(dá)到12萬英里。2007年美國聯(lián)邦排放標(biāo)準(zhǔn)中第五分組碳?xì)渑欧艠O限約為歐排放極限的一半(由于測試循環(huán)的不一致，真正的排放要求比歐排放的一半還低)。這越來越嚴(yán)格的排放法規(guī)和人們對(duì)節(jié)能認(rèn)識(shí)的加深

2、，使得高效率、低排放車用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的開發(fā)受到高度的重視，從而促使傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)不斷創(chuàng)新。如汽油機(jī)直噴技術(shù)、可變氣門定時(shí)技術(shù)、可變進(jìn)氣管、燃燒速率控制滑片、可變排量技術(shù)、高壓共軌直噴柴油機(jī)等等。由于各國國情的不同，在環(huán)境保護(hù)及節(jié)能方面所側(cè)重的技術(shù)也有所區(qū)別。日本出于國土資源的因素，微型車輛、經(jīng)濟(jì)型車的比例較高，小排量發(fā)動(dòng)機(jī)就既能滿足節(jié)能環(huán)保的要求，又能給這類車提供足夠的驅(qū)動(dòng)力； 而在歐洲，由于柴油便宜，熱效率遠(yuǎn)高于汽油機(jī)，使消費(fèi)者容易接受柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車要比汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)的同類汽車貴1000-2000美元的事實(shí)。另外，柴油機(jī) 的低速扭矩遠(yuǎn)勝于汽油機(jī)，這也使偏愛汽車運(yùn)動(dòng)感的歐洲人更將直噴柴油機(jī)視為高

3、科技的代表?，F(xiàn)在的西歐，超過35%的新車銷售是柴油機(jī)。在發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能環(huán)保新 技術(shù)開發(fā)的同時(shí)，人們不能忽視燃油特 性對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)普及的巨大影響。汽車尾氣的凈化完全依賴于廢氣催化后處理裝置，而燃油中硫含量是催化后處理裝置的“克星”。燃油中的硫在氣缸內(nèi)燃燒后氧化 成二氧化硫，二氧化硫與載體涂層中的催化物起反應(yīng)，使催化器的轉(zhuǎn)換效率大幅度下降。根據(jù)燃油含硫量法規(guī)，歐洲柴油機(jī)的含硫量在50ppm以下，而美國聯(lián)邦 目前限制300ppm，到2007年將降低到80ppm。歐洲低硫柴油為柴油機(jī)的普遍應(yīng)用創(chuàng)造了條件。在美國，隨著含硫量的降低，直噴柴油機(jī)在輕型車上的應(yīng)用的條件日趨成熟，所有的跨國汽車公司都在開發(fā)針對(duì)北美

4、市場的高速直噴柴油機(jī)，以待近幾年后投入市場。渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)(Turbo)在寶來1.8T、速騰1.8T、途安1.8T、帕薩特1.8T、奧迪A4、1.8T/2.0T、奧迪A62.0T等車型上，都裝有渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī) (Turbo)。增壓技術(shù)是一種提高發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣能力的方法。它通過采用專門的壓氣機(jī)，預(yù)先對(duì)進(jìn)入氣缸的氣體進(jìn)行壓縮，提高進(jìn)入氣缸的氣體密度，增大進(jìn)氣 量，更好地滿足燃料的燃燒需要，從而達(dá)到提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率的目的。在不增加發(fā)動(dòng)機(jī)排量的基礎(chǔ)上，可大幅度提高功率和扭矩。但渦輪工作有遲滯現(xiàn)象，并且保養(yǎng)費(fèi)用高。機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)(Supercharger)北京奔馳E200K路虎攬勝運(yùn)動(dòng)版等車型上，都裝有機(jī)械增

5、壓發(fā)動(dòng)機(jī)。機(jī)械增壓的壓縮機(jī)直接被發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸帶動(dòng)，它的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)性好。但是它本身需要消耗一部分能量，因此機(jī)械增壓不能產(chǎn)生特別強(qiáng)大的動(dòng)力，尤其是在高轉(zhuǎn)速時(shí)，從而影響到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高。它響應(yīng)性好完全沒有渦輪的遲滯現(xiàn)象，可以在任何時(shí)候都能輸出源源不斷的扭力。但高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的摩擦，從而影響到轉(zhuǎn)速的提高，并且噪音大。汽油直噴技術(shù)(FSI)汽油機(jī)直噴技術(shù)，就是將汽油通過高壓(約100大氣壓)供油系統(tǒng)將汽油直接噴到燃燒室內(nèi)與空氣混合、燃燒。GDI在電子噴 射和控制技術(shù)取得長足發(fā)展后，于上世紀(jì)90年代后期開始進(jìn)入市場。與傳統(tǒng)的多點(diǎn)氣道噴射的汽油機(jī)相比，GDI有四大顯著的優(yōu)點(diǎn)：能有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)的未燃碳

6、氫化合物的排放，因?yàn)镚DI技術(shù)避免了氣道噴射汽油機(jī)在冷起動(dòng)時(shí)燃油在氣道壁面沉積的問題，而且極大地提高了燃油與空氣的混合程度，更為精確地控制了每個(gè) 燃燒循環(huán)的空氣與燃油的比例，從而達(dá)到缸內(nèi)完全燃燒的目的；使汽油在燃燒室內(nèi)霧化、蒸發(fā)，降低了燃燒室內(nèi)空氣的溫度，從而增加了燃燒室內(nèi)空氣的質(zhì)量；因汽 油蒸發(fā)降低了充氣的溫度，使發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)師 有可能提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率；GDI使發(fā)動(dòng)機(jī)能很容易實(shí)現(xiàn)分層燃燒。奧迪A4 2.0T、奧迪A6 2.0T等車型上，都裝有汽5由直噴技術(shù)。燃油分層噴射技術(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃技術(shù)的一種。什么叫稀燃?顧名思義就是發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣中的汽油含量低，汽油與空氣之 比可達(dá)1：

7、25以上。它的特點(diǎn)是在進(jìn)氣道中已經(jīng)產(chǎn)生可變渦流，使進(jìn)氣流形成最佳的渦流形態(tài)進(jìn)入燃燒室內(nèi)，以分層填充的方式推動(dòng)，使混合氣體集中在位于燃燒 室中央的火花塞周圍。在大幅提高了燃油的經(jīng)濟(jì)效率的同時(shí)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。但對(duì)油品的要求十分苛刻。共軌柴油噴射系統(tǒng)共軌柴油噴射是近年來工程師們開發(fā)的使柴油燃油在極高的壓力下噴入氣缸內(nèi)的一種新技術(shù)，由于采用了這種新技術(shù)和先進(jìn)的渦輪增壓技術(shù)以及效率更高的燃燒室設(shè)計(jì)使稀燃柴油機(jī)運(yùn)行得更加平穩(wěn)、安靜，而柴油機(jī)也更加干凈。由于采用了共軌燃油噴射技術(shù)，某些在歐洲銷售的緊湊型轎車， 如：大眾的Lupo和奧迪的A2，在高速公路上行駛時(shí)，顯示了較好的燃油經(jīng)濟(jì)性，其耗油僅為90mpg

8、。還有一種燃油直接噴射技術(shù)，柴油燃油在很高的壓力 下直接猛然噴入氣缸內(nèi)的特定目標(biāo)區(qū)使燃油燃燒得更加充分。通用汽車公司雪佛蘭分部的Du-ranmax V-8柴油機(jī)是美國第一臺(tái)用在載貨車上的共軌直噴柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，這項(xiàng)技術(shù)使該柴油機(jī)運(yùn)行得比以前的柴油機(jī)更為平穩(wěn)和安靜。美國于2004年實(shí)行新排放標(biāo)準(zhǔn)， 新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了極為苛刻的氮氧化合物及碳煙微粒排放要求。即使采用歐洲目前最先進(jìn)的柴油機(jī)技術(shù)也很難滿足這種要求，因此，柴油車在美國市場上不會(huì)出現(xiàn)像歐洲 市場那樣快速增長的銷售勢頭，除非美國調(diào)整其將于2004年開始實(shí)行的新排放標(biāo)準(zhǔn)。為了解決排放問題，現(xiàn)在許多零部件供應(yīng)商正在積極研究一種后處理系統(tǒng)，如裝在排氣系 統(tǒng)

9、里的可燒掉有害排放物的電氣點(diǎn)火觸媒裝置。為了滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn)，2006年美國還使用一種更為潔凈的低含硫柴油燃油。減少汽車的排氣污染是一項(xiàng)綜合性 工作，在這項(xiàng)工作中完善柴油機(jī)技術(shù)才是至關(guān)重要的。寶來1.9TDI、奧迪A6 2.5TDI、華泰、現(xiàn)代、特拉卡2.9CRD等車型上，都裝有共軌柴油噴射系統(tǒng)。共軌式柴油噴射系統(tǒng)將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開。電磁閥控 制的噴油器替代了傳統(tǒng)的機(jī)械式噴油器，燃油軌中的燃油壓力由一個(gè)徑向柱塞式高壓泵產(chǎn)生，壓力大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可在一定范圍內(nèi)自由設(shè)定。它的特點(diǎn)是 很好經(jīng)濟(jì)效率，并且低速扭矩可以獲得很好的動(dòng)力。但發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪音和震動(dòng)大?？勺儦忾T定時(shí)技

10、術(shù)(VVT)可變氣門定時(shí)技術(shù)是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)里程碑。VVT指的是發(fā)動(dòng)機(jī)氣門升程和配氣相位定時(shí)可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況作實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)。這一技術(shù)使發(fā)動(dòng)機(jī) 設(shè)計(jì)師無需再在低速扭矩與高速功率之間作抉擇，實(shí)時(shí)的氣門定時(shí)調(diào)整使得同時(shí)顧及低速扭矩與高速功率成為可能。連續(xù)可變氣門定時(shí)技術(shù)加上先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制策 略，可以巧妙地實(shí)現(xiàn)可變壓縮比。如在大負(fù)荷時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)容易發(fā)生自然引起的爆震，通過推遲進(jìn)氣門關(guān)閉的時(shí)間來達(dá)到降低有效壓縮比的目的，從而避免爆震。而在 中小負(fù)荷時(shí)，爆震不再是個(gè)問題，可以通過調(diào)整氣門關(guān)閉時(shí)間達(dá)到提高有效壓縮比的目的，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)在中小負(fù)荷時(shí)有優(yōu)異的熱效率?？勺儦忾T技術(shù)也可使汽油機(jī) 排放品質(zhì)

11、達(dá)到更好的水平。本田雅閣、本田CR-V、豐田花冠、馬自達(dá)6、新歐藍(lán)德、寶馬325等車型上，都裝有可變正時(shí)氣門技術(shù)(VVT-iVECT)。 發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門正時(shí)技術(shù)是近些年來被逐漸應(yīng)用子現(xiàn)代轎車上的新技術(shù)中的一種，發(fā)動(dòng)機(jī)采用可變氣門正時(shí)技術(shù)可以提高進(jìn)氣充量，使充量系數(shù)增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩 和功率可以得到進(jìn)一步的提高。它的特點(diǎn)是在大幅提高了燃油的經(jīng)濟(jì)效率的同時(shí)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。但對(duì)油品的要求十分苛刻?？勺兣帕考夹g(shù)另一項(xiàng)最近兩年開始投入市場的汽油機(jī)技術(shù)就是切缸工作循環(huán)，或稱為可變排量?？勺兣帕考夹g(shù)就是根據(jù)汽車動(dòng)力的需求來實(shí)時(shí)決定發(fā)動(dòng)機(jī)的有效排量，使做功 的汽缸總是處于大負(fù)荷狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

12、這一技術(shù)適用于中大排量、V型布置的發(fā)動(dòng)機(jī)，如本田的V6、通用的V8及戴克的們2汽油機(jī)。美國福 特汽車公司利用最先進(jìn)的電腦控制技術(shù)，開發(fā)出可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)(VDE)，并準(zhǔn)備將這種發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在福特汽車公司以后生產(chǎn)的轎車和卡車上，以改善汽車的燃油 經(jīng)濟(jì)性。這種發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)最適合多汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)使用。對(duì)子12缸發(fā)動(dòng)機(jī)來說，采用這種技術(shù)，及D相當(dāng)于安裝了兩個(gè)獨(dú)立的6缸發(fā)動(dòng)機(jī)，可以根據(jù)駕駛的需要讓一 臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，而讓另一臺(tái)處于怠速狀態(tài)。這樣，就可以隨時(shí)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣量，從而減少能源的消耗。據(jù)介紹，可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)并不是一項(xiàng)新的汽車技術(shù)。通用 汽車公司早在80年代就在凱迪拉克上配備過可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)，但當(dāng)時(shí)的機(jī)型

13、未能達(dá)到它應(yīng)該達(dá)到的性能標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常產(chǎn)生較大的噪聲，且從8缸轉(zhuǎn)換成4缸的過程也非常不穩(wěn)定，偶爾還會(huì)被卡死在一種狀態(tài)下無法調(diào)節(jié)。造成這種問題的原因并不是可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)本身的技術(shù)有問題，而是當(dāng)時(shí)的電腦芯片不能完成每秒200次的計(jì)算功能。燃燒速率控制滑片類似的設(shè)計(jì)思想在Toy-ota和Ford的發(fā)動(dòng)機(jī)上有所體現(xiàn)。汽油機(jī)在怠速和小負(fù)荷時(shí)，燃燒室內(nèi)殘余廢氣所占的比例很高，會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)火困難、火焰?zhèn)鞑?速度慢，這會(huì)負(fù)面影響發(fā)動(dòng)機(jī)的排放及效率。而另一方面，在一般城市交通中，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)絕大部分時(shí)間是在中、小負(fù)荷及怠速狀況。優(yōu)化汽油機(jī)在這些狀態(tài)下的排 放和熱效率具有重大的意義。燃燒速率控制滑片就是通過促進(jìn)燃

14、燒室內(nèi)在火花塞附近創(chuàng)造穩(wěn)定的、容易點(diǎn)燃的空氣燃油混合比，通過增加燃燒室湍流的強(qiáng)度達(dá)到節(jié)能 環(huán)保的目的。發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速或小負(fù)荷時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器會(huì)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)滑片在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的位置，使滑片擋住進(jìn)氣道部分截面積，從而使新鮮空氣燃油混合氣在進(jìn)入燃燒室時(shí)有一切向的速度，在燃燒室內(nèi)形成有序的渦流。在著火及燃燒的早期，有序的渦流碎化成小尺度的渦流，從而大大提高火焰的傳播速度。氣缸節(jié)能技術(shù)80年代初期，凱迪拉克曾努力設(shè)計(jì)一種變排量氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)，但由于技術(shù)不成熟，這種嘗試最后還是失敗了。凱迪拉克在其V8、V6、V4發(fā)動(dòng)機(jī)上的失敗使 變排量發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的前景蒙上了一層陰影。梅塞德斯一奔馳卻不甘心失敗，該公司在其200

15、1年新款V12S級(jí)高級(jí)轎車和CL單排座雙門廂式車身小轎車上裝備了節(jié)能氣缸。在默謝臺(tái)斯的這種氣缸控制系統(tǒng)里， 計(jì)算機(jī)控制的對(duì)開式搖臂可隨時(shí)在發(fā)動(dòng)機(jī)不需要最大能量時(shí)使凸輪軸斷開氣閥，關(guān)閉某一側(cè)的氣缸。通用汽車公司在2004年采用伊頓公司開發(fā)的新氣缸節(jié)能技 術(shù)。新的氣缸節(jié)能裝置首先在其現(xiàn)生產(chǎn)的V8載貨車發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用。據(jù)稱，載貨車裝用該節(jié)能裝置后可使燃油經(jīng)濟(jì)性提高6%12%。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)馬自達(dá)RX-8等車型上，都裝有轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。殼體的內(nèi)部空間(或旋輪線室)總是被分成三個(gè)工作室。在轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)過程中，這三個(gè)工作室的容積不停地變 動(dòng)，在擺線形缸體內(nèi)相繼完成進(jìn)氣、壓縮、燃燒和排氣四個(gè)過程。每個(gè)過程都是在擺線形缸

16、體中的不同位置進(jìn)行，這明顯區(qū)別于往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)。它的特點(diǎn)是燃油經(jīng)濟(jì) 效率高、發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡 單、振動(dòng)小率。用在RX-8上的新一代轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)命名為RENESIS，比馬自達(dá)公司以前的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、重量減輕、動(dòng)力更強(qiáng)，排放達(dá)到了歐IV標(biāo)準(zhǔn)。裝 于RX-8上的水冷、雙轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，每個(gè)型腔的排量為0.654L。新系列發(fā)動(dòng)機(jī)可以提供兩種動(dòng)力輸出級(jí)，一個(gè)是最大功率為 141kW(7000r/min)、最大扭矩為220Nm的發(fā)動(dòng)機(jī)，它的0-l00km/h加速時(shí)間僅為7.2s，最高車速可達(dá)223km/h。而另一款 高性能版本的RX-8動(dòng)力輸出數(shù)據(jù)則更加驚人，170kW(8200r/min)的最大功率、211Nm(5

17、500r/min)的最大扭矩，使它的 0-100km/h加速時(shí)間僅為6.4s，最高車速則升至228km/h，無愧于跑車的稱號(hào)。全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)我們?nèi)粘Ｋf的全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)是指缸蓋和缸體都是鋁合金制造的發(fā)動(dòng)機(jī)。而缸蓋是鋁合金，缸體是鑄鐵的發(fā)動(dòng)機(jī)，一般我們還是稱作鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)在，全鋁發(fā)動(dòng) 機(jī)已經(jīng)在大量的車型上被采用，在國外，羅孚的k系列發(fā)動(dòng)機(jī)，寶馬的M52直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)，日產(chǎn)的VQ發(fā)動(dòng)機(jī)，捷豹的-AJ-V8發(fā)動(dòng)機(jī)、奔馳的V6和V8 發(fā)動(dòng)機(jī)、通用的LSl和北極星V8發(fā)動(dòng)機(jī)、標(biāo)致的2升四缸發(fā)動(dòng)機(jī)和通用的新型直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)等等都是采用鋁合金制造。國內(nèi)的許多小排量發(fā)動(dòng)機(jī)也逐步采用全 鋁發(fā)動(dòng)機(jī)，如國產(chǎn)鈴木系列的發(fā)動(dòng)

18、機(jī)G13、K14等。甚至包括一些國產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)也采用鋁合金材質(zhì)了，最著名的就是東安動(dòng)力開發(fā)的468發(fā)動(dòng)機(jī)，這款發(fā)動(dòng)機(jī)被 配備在哈飛路寶和昌河愛迪爾上，獲得了很大的成功。很早以前的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)就開始大規(guī)模采用全鋁缸蓋了。缸蓋的重量并不大，所以汽車制造商喜歡它并不是因?yàn)?它重量輕，而是因?yàn)樗懈玫纳嵝阅?。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展，四氣閥結(jié)構(gòu)成為發(fā)動(dòng)機(jī)的主流設(shè)計(jì)趨勢。與一起的兩氣閥發(fā)動(dòng)機(jī)相比，每缸四氣閥的氣缸蓋比每 缸兩氣閥的氣缸蓋在工作時(shí)要產(chǎn)生更多的熱量，采用全鋁缸蓋是最好的解決辦法。出于成本的考慮，氣缸體采用全鋁設(shè)計(jì)比氣缸蓋要晚得多。氣缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)上最重 的部分，因而使用鋁合金材料可以減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的重量

19、，從而達(dá)到減輕整車重量的目的。這一點(diǎn)對(duì)于前置前驅(qū)車型來說，顯得尤為可貴，當(dāng)然在另一方面，由于材料價(jià) 格和加工工藝的 區(qū)別，采用鋁合金缸體的發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)增加一些成本。發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)性與發(fā)動(dòng)機(jī)部件的運(yùn)動(dòng)慣性是分不開的，發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件包括曲軸、活塞、連桿等。由于曲軸要求 瞬間強(qiáng)度非常高，所以只能采用高強(qiáng)度鋼來制造?；钊蜎]有曲軸這樣的局限了，在高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)上，通常都是用鋁合金來制造活塞。更輕的活塞重量能產(chǎn)生更高的 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而能獲得更大的動(dòng)力輸出。使用鋁合金來制造活塞，成本并不是非常昂貴，主要問題是出在摩擦阻力上。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，活塞與氣缸壁之間肯 定會(huì)產(chǎn)生摩擦。而鋁和鋁直接的摩擦系數(shù)是很高的，

20、它比鋁和鑄鐵之間的摩擦系數(shù)要高得多。這樣一來，如果全鋁缸體配合全鋁活塞，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候摩擦阻力就 會(huì)非常大，這顯然是不可取的，這也就是為何許多發(fā)動(dòng)機(jī)使用鋁合金活塞，但必須使用鑄鐵缸體的原因。但如果為了采用全鋁缸體而采用鑄鐵活塞，那顯然是更得不 償失的。目前最主流的解決辦法，就是在鋁制的氣缸體內(nèi)鑲一個(gè)鋼制的氣缸套，讓鋁合金活塞不會(huì)與鋁制的氣缸壁相接觸。這種設(shè)計(jì)可以解決這一矛盾，當(dāng)然也會(huì)增 加一些成本。這種方法在70年代中期首先被雪佛蘭Vega所采用。它的發(fā)動(dòng)機(jī)采用全鋁設(shè)計(jì)，在鋁合金的氣缸體內(nèi)鑲上了一個(gè)鑄鐵的缸套，當(dāng)然活塞同樣也是用 鋁合金制造的。它的摩擦阻力比全鑄鐵的發(fā)動(dòng)機(jī)要小得多，因此它的動(dòng)

21、力得到了很大程度的提高。不僅如此，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)還能獲得更輕的重量和更小的運(yùn)勁慣性，改 善了車子的加速性、操控性和經(jīng)濟(jì)性。后來，這種方法被許多配備了高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車所采用。還有一個(gè)解決辦法，就是采用增強(qiáng)型金屬纖維氣缸套(FRM)。 本田在它的NSX3.2升發(fā)動(dòng)機(jī)上采用了這個(gè)技術(shù)。它的成本和升功率在鑄鐵缸體和鑲缸套之間。這種解決辦法，是在全鋁的缸體上直接把金屬纖維加熱融化以 后，通過特殊工藝把金屬粒子滲透到氣缸壁上，就仿佛在氣缸壁上電鍍了一層厚度只有0.5毫米的金屬纖維。與鑄鐵缸體相比，它能產(chǎn)生更低的摩擦阻力，因而改 善了轉(zhuǎn)速和功率。同時(shí)，金屬纖維是直接滲透到氣缸缸體里的，所以它的強(qiáng)度非常大(相當(dāng)

22、于整個(gè)缸體的強(qiáng)度)。鈦是一種重量很輕，強(qiáng)度很大的材料，而且價(jià)格非 常昂貴，一般只在航空領(lǐng)域采用。但是，這種航空材料最終還是被應(yīng)用在了汽車上，不過僅限于高性能的運(yùn)動(dòng)轎車，因?yàn)橹挥羞@些汽車才會(huì)為了提高性能而不計(jì)成本 的采用盡可能適合的材料。蘭博基尼的Diablo、法拉力的F355/360M/550M、還有保時(shí)捷的911GT3等都采用鈦合金來制造連桿，以提高發(fā) 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。騏達(dá)SWIFT、雨燕、奧迪A8等車型上，都裝有全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)。有兩種材質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)最大的不同就是重量，全鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)比鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)可以輕一半的 重量。本來轎車的總重量就不高，發(fā)動(dòng)機(jī)所占的比例可是不能忽略，重量減輕的最直接效果便是油耗方便表現(xiàn)

23、的增強(qiáng)。而發(fā)動(dòng)機(jī)的重量也直接影響車輛的行駛性能， 由于一般轎車多為前輪驅(qū)動(dòng)，如前艙重量過重，車輛拐彎時(shí)會(huì)引起過多轉(zhuǎn)向，并且制動(dòng)距離也會(huì)加長。它的特點(diǎn)是可以輕一半的發(fā)動(dòng)機(jī)重量，能有效降低燃油消耗和提高操控表現(xiàn)。但鋁制材料價(jià)格昂貴。啟動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)技術(shù)首次在本田Insight和豐田Prius等混合動(dòng)力車上使用的整體式啟動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)是一種節(jié)油無污染裝置，在這個(gè)裝置里啟動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)合為一體。當(dāng)汽車停車燈亮?xí)r，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，施加的制動(dòng)力使裝置轉(zhuǎn)入發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)，電流輸入蓄電池；當(dāng)駕駛員踏下加速踏板時(shí)，該裝置在幾秒鐘之內(nèi)重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。據(jù)有關(guān)方面預(yù)測，美國的所有汽油電力混合動(dòng)力汽車最終都要裝上這種整體式啟動(dòng)機(jī)

24、一發(fā)電機(jī)裝置。據(jù)估計(jì)，通用2004年在其全尺寸的皮卡上裝備這種啟動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)整體裝置使其燃油經(jīng)濟(jì)性提高15%。油、電、氫混合動(dòng)力技術(shù)混合動(dòng)力車屬于電動(dòng)汽車，采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力能源，通過混合使用熱能和電能兩套系統(tǒng)開動(dòng)汽車?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是油、電發(fā)動(dòng)機(jī)的 互補(bǔ)工作模式。在起步或低速行駛時(shí)，車子僅依靠電力驅(qū)動(dòng)，此時(shí)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，車輛的燃油消耗量是零；當(dāng)車輛行駛速度升高(一般達(dá)40km/h以上)或者 需要緊急加速時(shí)，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)并開始輸出動(dòng)力；在車輛制動(dòng)時(shí)，混合動(dòng)力系統(tǒng)能將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，并儲(chǔ)存在蓄電池中以備下次低速行駛時(shí)使用。日 本馬自達(dá)汽車公司于去年年底展出了一

25、款全新的普力馬混合動(dòng)力概念車，并向人們展示了其全新的油、電、氫共三種能源的混合動(dòng)力技術(shù)。該款混合動(dòng)力車本身就具 備了混合動(dòng)力車的特征，它內(nèi)部有一個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，從電動(dòng)機(jī)獲得助力，所需電力則是來自剎車等操作而產(chǎn)生并被儲(chǔ)存在一個(gè)大電池中的電能。同時(shí)，馬自達(dá)還嘗試 著將這種電動(dòng)引擎和一種本身就是混合動(dòng)力引擎的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合在一起，后者既能使用汽油、也能使用氫氣作為燃料。公司花費(fèi)了數(shù)年的時(shí)間開發(fā)出這種雙燃料內(nèi) 燃發(fā)動(dòng)機(jī)，并表示已經(jīng)可以進(jìn)行批量生產(chǎn)。天然氣驅(qū)動(dòng)技術(shù)天然氣驅(qū)動(dòng)技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于許多車型中，具備了較高的經(jīng)濟(jì)性能，例如歐寶汽車推出的賽飛利CNG，便是以天然氣作為主要燃料。以歐寶賽飛 “CNG”

26、為例，其燃效為18.9km/kg。目前的天然氣價(jià)格為每公斤0.76歐元，成本可比柴油發(fā)動(dòng)機(jī)款減少大約30%，而比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)款則可減少大 約50%。而且車上的天然氣罐由高強(qiáng)度鋼制成，其天然氣傳輸管線也由不銹鋼制成；同時(shí)由于因沖撞導(dǎo)致天然氣泄漏的危險(xiǎn)較低，而且天然氣比汽油易燃性低，所 以與普通車輛相比，著火的危險(xiǎn)性更低。乙醇混合燃料技術(shù)目前，以具備有可再生特性的乙醇燃料為代表的生物能源已成為近期汽車能源發(fā)展的趨勢之一。所謂車用乙醇汽油，就是把燃料變性乙醇和汽油以適當(dāng)比例(我 國目前實(shí)行10%的乙醇參混比例)調(diào)配而成的一種新型清潔車用燃料。采用該技術(shù)的車型，具備較高的燃油經(jīng)濟(jì)性以及低排放的特性。其中美國通用薩博汽車更是 推出了一款SaabBioPower混合動(dòng)力概念車，該車較目前已量產(chǎn)的使用E85(85%生物乙醇/15%汽油)作為燃料的 Saab9-5BioPower2.0T更進(jìn)一步，它首次混合使用了電力與純生物乙醇燃料，在未來生物能源科技領(lǐng)域獲得了新的突破。氫燃料電池驅(qū)動(dòng)技術(shù)這種技術(shù)具有一種潛在的魅力，如果工程師和科學(xué)家們能夠?qū)⑦@種潔凈蓄能系統(tǒng)真正地應(yīng)用于汽車，那么大多數(shù)汽車上使用的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)將成為歷史。燃料電池 通過化學(xué)反應(yīng)將氫轉(zhuǎn)化成