1、http:/ 未来发动机新技术可变压缩比技术近日网上流传 PSA 集团在日内瓦车展展示了一款搭载新型发动机的 407，其搭载的是一款小排量大功率、大扭矩的发动机其优异的性能令人惊叹，但是据笔者在日内瓦车展现场观察这款车并未露面。究其原因可能是该技术并未发展成熟属于在研阶段的新技术。据说此款发动机的排量仅为 1.5L，但是其最大功率为 220HP,最大扭矩为 420Nm，最大功率输出相当于标致 3.0 升 V6 发动机所提供的动力,而其扭矩则达到了一些 V8 发动机的扭矩输出。那么这款发动机究竟为什么会有这么好的性能表现呢？原来奥秘在其使用了一种发动机燃烧控制的新技术，可变压缩比技术。这种可变压
2、缩比技术最初由萨博研发，2000 年的日内瓦车展上，萨博展出了它的 SVC 可变压缩比发动机，当时这款发动机震惊了整个业内。虽然在 2 年前就有人听说过这款发动机，但大家了解的只是一个概念。随后 PSA 与宝马进行合作，发展出 SVC 的的进化版本，智能可变压缩比技术 VCRi，装备一台 1.5L MCE5 VCRi发动机的 407 其所使用的可变压缩比技术可将压缩比可以控制在 7.1 至 20.1 之间，油耗仅为百公里 6.7 升，二氧化碳的排放量为每公里 158 克，其最大功率为 220HP(162KW/rpm),最大扭矩为 420Nm。其扭矩则达到了一些 V8 发动机(陆巡 LC200
3、4.7L V8 最大扭矩 410Nm；奔驰 G500，5L V8 最大扭矩 460Nm；陆虎发现 3 4.4L V8 发动机最大扭矩 425Nm；奥迪 Q7 4.2L V8 最大扭矩 440Nm)所提供的扭矩性能。在金融危机席卷全球之际，汽车工业同样受到了严重的影响。随着油价会继续的走高，发展新型节能高效发动机对振兴全球汽车工业十分重要，在未来的 20 至 30 年，全球的新能源发动机的需求量将超过现有需求量的 80%。准备装配在 407 上的这款发动机可以说是标致集团对新技术探索的一种前瞻，一旦发展成功将具有很大的发展潜力，这种可变压缩比的新技术说明目前内燃机形式的发动机仍有很大潜力可挖而且
4、一旦取得商业成功将会对现在同样尚不成熟的燃料电池技术产生很大的冲击。但目前来说这款发动机被真正应用到量产的商品车上的几率不是很大，还有许多诚待解决的技术问题和成本问题，也许未来需要走的路还很长。发动机的技术在不断进步，在我们听惯了可变气门正时和可变气门升程技术之后，也许还有一项可变技术你不太清楚，那就是可变压缩比技术。也许有人会问了，发动机一旦制造出来，缸体和活塞连杆不都是不可变的么，那么怎样来改变发动机的压缩比呢？别着急，我们慢慢来解答。我们都知道，发动机从制造出来之后，其很多参数也就固定了。但是工程师们为了更好的发挥热机性能，将这不可变的一个个均变成可变的了。发动机的压缩比，其实不单是由缸
5、体和活塞连杆这几个元素所决定，影响压缩比的因素还包括有汽缸垫片和发动机的缸盖设计。当然，薄薄的汽缸垫片我们不可能让它变来变去了，所以这项技术的核心就是发动机缸盖和缸体的设计了。而这类发动机的设计是将气缸盖和气缸体动态的连接在一起，气缸盖与气缸体通过一组摇臂连接，摇臂能在 ECU 的控制下改变一定的角度，从而改变了燃烧室的体积，从而实现了压缩比变化的目的。http:/ 采用这样原理的可变压缩比是简单的，然而实际情况却难以实现，这是由于往复式发动机的曲柄连杆机构不仅是把活塞的往复运动转换为圆周运动，也是发生强大作用力的主要机构。实现可变压缩比的机构有多种方案。（图 2）其大致上可分为在运动部分采用
6、可变机构和在静止部分采用可变机构两种。在运动部分采用可变机构中可分为（a）活塞上部活动方式；（b)采用活塞销偏心衬套方式：(c)采用曲柄销偏心衬套方式。活塞上部活动方式是指改变活塞销与活塞顶面的距离；而活塞销偏心衬套方式与曲柄销偏心衬套方式，其本质上是通过改变连杆的长度以调节压缩比。 这些方式由于采用液压方式进行远距离操纵，难以使所有的气缸同步进行压缩比调节，因而使压缩比连续可变也变得困难。此外，活塞上部活动方式使活塞重量增加一倍，不适用于高转速。由于这一原因，日产汽车公司以前曾经在国际汽车展中展出过活塞上部滑动式机构，并未付诸实用。静止部分采用组装可变机构的方式可分为（d)多连杆方式：（e)
7、气缸盖活动方式；（f)曲轴主轴颈偏心衬套方式；（g）燃烧室容积可变方式。多连杆方式（Multi link)是把连杆分为二部分，通过改变两者的弯曲角以实现改变连杆长度。http:/ FEV 工程公司。这是因为 FEV 公司已经开发多连杆可变压缩比机构。但在访问中获知该项开发已经终止。其原因是不能解决振动大的问题。但是，他又认为，如果该多连杆方式会增大振动，则反过来说，如果有效配置多连杆机构也可能降低振动。所以近一年来，数亿次的对多连杆配置进行计算机仿真。其中向外亮相的多连杆配置的研发成果就是这次发表的日产 VCR（Variable CompressionRatio）可变压缩比机构。这种机构如图
8、1 所示，它采用在曲柄销转动部位摆动的杠杆的一端与连杆连接，而杠杆的另一端则采用与控制轴延伸出来的连杆相连接的构造。连杆与控制轴的偏心部分连接，当控制轴转动时，控制轴连杆使曲柄销回转而使杠杆摆动。由此，活塞的上止点的位置作上下移动，从而能够连续改变压缩比。控制轴连杆使杠杆的一端向下运动时，则杠杆的另一端把曲轴连杆向上推压，于是活塞的上止点向上移动，压缩比提高而控制轴连杆把杠杆的一端向上抬起时，则连杆的另一端把曲轴连杆向下推压，活塞的上止点向下移动，于是压缩比降低。压缩比的变化范围在涡轮增压发动机中设定在 148 之间，在低增压的低负荷时提高压缩比，有利于降低燃油耗；而在高增压的高负荷时降低压缩
9、比以防止爆震。此外曲轴销杠杆具有扩大行程达到原来 1 3 倍的功能，所以能够缩短曲柄臂长度并提高曲轴的刚性。如果保持与原来相同的刚性则使曲柄销小径化；另一方面宽度增加的曲柄销起到确保杠杆两端连接销轴承面积的作用（图 3）。http:/ 100时控制轴作旋转运动。压缩比从最大值变化到最小值所需要的时间比增压压力上升所需要的时间要短，为 0.4 秒。活塞往复运动的改进与活塞敲缸的限制效果日产可变压缩比机构还有其他两个优点。第一个优点是，活塞的往复运动几乎接近正弦曲线；第二个优点是，显著降低了活塞的敲缸声。前者使直列 4 缸发动机特有的惯性二次振动接近于零，而后者由于增加连杆而导致摩擦增加也相互抵消
10、。这些优点是经过数亿次对连杆配置进行计算机仿真所获得的结果。在直列 4 缸发动机中发生二次振动是由于曲轴连杆的长度有限引起的。有限长度的曲轴连杆通过改变其倾斜角度在上止点使活塞速度发生急速变化，而另一方面在下止点时使活塞速度变化慢。其结果是，活塞速度的变化形成上下不对称，即使是 4 缸直列配置也存在二次惯性力。当然，如果曲轴连杆的长度无限长，则活塞的速度变化呈正弦曲线，然而这在实际上是不可能的。所以，日产汽车公司的可变压缩比机构（VCR）利用杠杆的摆动，使活塞的速度变化接近正弦曲线（图 5）。具体来说，相对于曲轴连杆使杠杆作弯曲摆动，以便达到上下几乎对称的速度变化。就是说，杠杆具有扩大行程的作
11、用，能够缩短曲柄臂。另一方面，曲轴连杆与原来相等，所以支配活塞速度变化的连杆比增大。由此与采用长曲轴连杆一样，这类活塞速度变化接近正弦曲线。由于发动机底座采取了降振措施而减少了二次振动。采用日产汽车公司可变压缩比机构的 4 缸发动机与未安装平衡轴的原机型相比，二次振动显著降低。特别在40004500r/min 转速范围内二次振动几乎降低为零。而安装平衡轴的发动机的二次振动介于两者之间（图 4)。以正弦曲线为特点的活塞速度变化也具有减少扭矩变动的效果。在往复式发动机中，其扭矩最大值出现在爆发冲程的活塞接近上止点刚过的位置。作用于活塞顶部的燃烧气体压力在上止点后达到最大值，所以曲轴连杆与曲柄臂差不
12、多处于同一直线上时，几乎，不发生扭矩变化。当活塞稍向下运动时，曲轴连杆发生倾斜，其与曲柄臂交角接近直角时则产生最大扭矩。当活塞再往卞运动时，燃烧气体的压力下降，输出扭矩也下降。当活塞的速度变化接近正弦曲线，燃烧气体压力高时，活塞速度下降，扭矩的极大值也下降。另一方面，燃烧气体压力下降时的扭矩则出现上升，由此扭矩平均值保持不变。就是减少了扭矩变动，采用可变压缩比的 4 缸发动机的扭矩变动接近于 6 缸发动机的程度（图6）。事实上，当活塞的速度变化接近正弦曲线时，窜缸混合气与冷却损失增加。其原因是由于接近等容燃烧，活塞顶面受到长时间高燃烧气体压力的作用。正弦曲线形状的活塞速度变化是理想的，但也偶然
13、遇到问题。活塞敲缸得以大幅度降低，是因为爆发冲程的前半期曲轴连杆大致保持垂直状态。垂直的曲轴连杆不会产生使活塞向气缸壁挤压的分力，所以活塞与气缸之间的摩擦能够降低 44%。但是，在排气冲程的前半期与压缩冲程的前半期，曲轴连杆发生很大倾斜，活塞对气缸壁产生挤压。然而，排气冲程前半期或压缩冲程前半期，作用于活塞顶面的压力比爆发冲程前半期显著降低，活塞与气缸间的摩擦也随之降低。类似的降低活塞敲缸的措施已经付诸实用。偏置式曲轴就是例子。在这种场合，为了减少爆发冲程时曲轴连杆的倾斜角，使曲轴在横向上与气缸中心轴线形成偏置。由于曲轴连杆不能保持垂直，所以可以说，采用这种方式以降低活塞与气缸之间的摩擦，其效
14、果不及日产汽车公司的可变压缩比机构。当然，只有使曲轴发生偏置才易于减少摩擦损失，所以近来采用这种技术的实例增多。http:/ 3 个，通过降低活塞与气缸之间的摩擦损耗防止整个发动机摩擦损耗增大。提高可变压缩比机构的关键技术日产开发的可变压缩比机构不仅能使压缩比进行连续变化，而且大幅度降低二次振动，减少摩擦损耗。当然，日产可变压缩比机构必须采用专用的气缸体。其主要原因是不仅增加了连杆（连接件）的数量，而且气缸体必须设有控制轴。如果从功能上来看，这与带有平衡轴的发 动机的气缸体是一样的。特别在当今采用紧凑型平衡器系统安装在气缸体下方，并由螺栓予以紧固的方式，而当初的平衡轴是安装在气缸体上，是带有平
15、衡轴发动机的专用气缸体。因此如果增加的连杆（连接件）的成本与紧凑型平衡器系统相同的话，那么，这是一种具有竞争力的技术。日产开发的可变压缩比机构是用于涡轮增压发动机，在 100km/h 的定速行驶时，其燃油耗可降低 13，而且在高压缩比时燃烧性能良好，即使在大量废气再循环下燃烧性能稳定。此外该种技术还在考虑其他方面的应用可能性。其中之一就是在柴油机上的应用。众所周知，柴油机为了确保起动性，而采用高压缩比但是在起动以后就不需要高压缩比。在这种场合，可变压缩比是有效的方法，或许使柴油机成为与汽油机一样的具有轻量化特点的发动机。在汽油机中是按照燃料的辛烷值自动调节最佳压缩比。就是说，采用辛烷值低的标准
16、汽油能够降低压缩比，而采用辛烷值高的优质汽油时能够提高压缩比。如果应用爆震传感器，则按照辛烷值而很容易自动调整压缩比。这是比采用延迟点火以防止爆震，在热效率方面具有更有利的防止爆震的方法。在自然吸气式发动机中可考虑按照负荷要求调节压缩比。这是在低负荷时提高压缩比，在高负荷时降低压缩比的方法。但是，在这种场合，为了提高压缩比调节的响应性，要配备高功率的执行作动器。其电力消耗与可变压缩比所获得的燃油耗降低的效果互相抵消，因此是不可实现的。当然，除此之外还有多种可变压缩比应用的例子。例如，可变气门正时可以提高扭矩、降低燃油耗或排放，并应用于米勒循环（Miller cycle）发动机上获得效果相同。通
17、过可变压缩比与其他可变系统的配合或许会产生更大的优点。但是令人遗憾的是，日产的可变压缩比机构何时能投产尚未决定。现任雷诺公司总裁的戈恩先生对新技术的实用化持有慎重的观点。如果要把这种可变压缩比技术付诸使用，其开发预算将达数亿日元。http:/ - 汽油机即使不增压也能轻松地达到比增压柴油机还高的升功率 - 增压会导致成本增加 - 汽油机采用废气涡轮增压会给排放带来不利影响 - 汽油机增压容易引发爆震 如果汽油机不考虑通过转移工况点来优化燃油经济性，那么确实没有必要采取增压。但是近年来汽油机的燃油经济性越来越受人关注，同时相当一部分用户对汽车动力性的要求也日益高涨，所以汽油机增压越来越受到人们的
18、关注。 为了充分发挥缩小排量以提高增压汽油机燃油经济性的潜力，同时控制爆震，不影响排放，最佳的解决方案是采用可以随着工况而改变的压缩比。相比之下，自然吸气汽油机采用可变压缩比的意义不大；柴油机根本不需要采用可变压缩比。 可变压缩比方案比较 图 1 示出了一些基本方案的原理。其中，方案（1）将气缸和气缸盖相对于曲轴移动一个位置，发动机气缸体在一定程度上“掀开”了盖子，因而压缩比可以变动，不久前已由SAAB 公司付诸实施。方案（2）与此类似，但借助于气缸盖里面的副活塞来改变燃烧室容积。这种结构已经在两气门发动机上实现了，不过在四气门气缸盖上很难实施这个方案。方案（3）利用压缩高度可变的活塞改变压缩
19、比。方案（4）利用一个偏心的曲柄销或一根http:/ 1，只有燃烧室形状可变的方案会对燃烧室的几何形状干扰到不可接受的地步，其他方案对燃烧室几何形状的干扰不明显。 比较调节机构所受的力，其中折迭式曲轴箱体（活动气缸盖和气缸筒）的效果不好，因为调节机构本身的原理决定了它处在力流之中。在连杆分成两段的方案中，受力情况比较有利，但是操纵杆的偏心轴受到的力矩相当大。其余几个方案都比较好，其中的可变活塞（连杆）方案仅在当时的气体力和惯性力可用于调节压缩比，而且系统是自动稳定的情况下才比较好。在惯性力方面，活塞和连杆的调节系统有缺点，因为这种系统使得作往复运动的质量增加了。在连杆分成两段的方案中，除了往复
20、运动的质量提高了以外，运动学方面的改变还会导致惯性力增大，以致在三缸和四缸机中必须进行强制性的惯性力平衡。 压缩比的可调节性，除了与作用在调节机构上的力有关以外，也与机构是否易于接近有关。这方面，气缸盖中的副活塞和通过偏心器调节的方案特别有利。 在制造费用方面，对各种方案的制造过程相对于原型发动机的改变进行了评估。分成两段、且带有操纵机构的连杆以及布置在气缸体内的折迭式机构对原型发动机的影响最大；其他方案带来的影响比较小。关于安装空间的考虑表明，在采用折迭式机构的方案中，进气侧和排气侧必须跟着转过一个角度。反之，在连杆分成两段的方案中，侧置的操纵机构对发动机主尺寸的影响就成为一种缺点。 曲轴移
21、位的方案特别有利的原因是，发动机主尺寸和安装空间的紧凑性都可以保持不变。这个方案几乎不需要改变安装空间就可以在原型发动机上实施。 可变压缩比汽油机实例 SAAB 公司气缸盖相对于曲轴箱侧转实现可变压缩比的增压汽油机 SAAB 公司的可变压缩比技术缩写为 SVC（SVC=Saab Variable Compression）。SVC 概念一个重要的优点是，它不必对已经经过实践考验的四气门技术的燃烧室进行改造，就能够实现可变压缩比。燃烧室的设计对于燃烧过程具有重要意义。而燃烧过程又对废气排放、燃油消耗以及发动机功率具有直接的影响。因此，新的 SVC 概念能够与已有的技术兼容，http:/ SVC 发
22、动机的过程中从传统的动力总成中继承了尽可能多的基本零部件。这台可变压缩比的增压汽油机的技术数据见表 2。 SVC 发动机跟传统发动机的主要差别在于，它分割成了上、下两部分。可以通过液压调节装置使上部相对于下部转过一个角度，从而调节压缩比（见图 2）。上部叫做整体气缸盖，包含着气缸盖和做成一体的气缸筒，见图 3。下部就是曲轴箱，由机体、曲轴、连杆和活塞组成。上、下两部分之间通过橡胶密封件跟曲轴箱隔开，所以不会有机油喷出。跟标准发动机相比，上、下两部分之间的分割面降低了大约 20cm。 这台小小的 1.598 升 SVC 五缸发动机采用机械增压器，大致达到了 3.0 升自然吸气式发动机的功率和扭矩
23、水平，然而油耗比后者降低了三分之一左右。同样引人注目的还有废气排放方面的优点：二氧化碳（CO2）排放跟油耗成正比下降，而一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOX）都满足当今世界上已经生效的以及正在拟议中的一切法律条文的规定。FEV 公司曲轴偏心移位实现可变压缩比的增压汽油机 这项技术的核心是曲轴的偏心支承。曲轴支承在偏心器中，偏心器支承曲轴的孔中心线和它的旋转中心线并不重合，两者之间的距离称为偏心度，见图 4。利用一台标定功率为 200W 的永磁激励无刷同步电机通过偏心器上的扇形齿轮带动偏心器转动，曲柄中心线就会相对于气缸盖的位置发生改变，因而可以连续地调节压缩比。压缩比可在 8
24、:1 和 16:1 之间进行调节。调节时间在减小压缩比时为 0.1s，在提高压缩比时为 0.3s。http:/ 5。驱动侧的离合器单元也适合于采用双质量飞轮的起动机/发电机或者集成的起动机/发电机。气缸缸数对此影响不大。借助于偏心器调节压缩比的原理也可以用于 V 形发动机，V 形发动机中 V 形角对压缩比的影响很小，其影响可以通过软件中点火时刻的自适应功能得到补偿。 这台 1.8 升 VCR（可变压缩比）发动机扭矩达 300Nm，功率达 165kW，升功率超过90kW/L。将这台样机装在一辆成批生产的汽车上进行试验，结果表明，样车在新欧洲行驶循环中相对于固定压缩比的原型车油耗降低 7.8%，排
25、放满足欧洲 4 号排放法规要求。对这台概念发动机进行了摩擦、功能和磨损方面的试验及超过 400 小时的耐久试验后，证明发动机样机的摩擦与成批生产的原型机曲柄连杆机构没有什么差别（因为平行的曲柄传动机构的传力元件是用滚针支承的），无论机械噪声还是燃烧噪声都不显著。 可变压缩比与缩小排量和高增压概念相结合会因为它所要求增添的零部件而使得制造成本增加，但是由此形成的优点使得这种做法变得很值得。偏心曲轴移位的方案还有以下优点：对燃烧室几何形状的影响很小；调节机构需要的力比较小；惯性力没有改变；摩擦http:/ 可变压缩比带来的好处 汽油机采用可变压缩比的最大好处在于燃油经济性，此外还有许多其它好处。
26、适合于多元燃料驱动 可变压缩比使得汽油机在所用燃料种类方面非常机动灵活，因为可变压缩比汽油机总是以最适合于所选用的燃料的压缩比工作。如果可变压缩比汽油机采用其辛烷值超过汽油的燃料工作，那么上述优点就会变得更大。例如，甲醇是一种经常被用来代替汽油的代用燃料，其马达法辛烷值为 88，而研究法辛烷值为 108。因此，在高转速下，甲醇达到了实际上跟汽油相同的抗爆震性；而在低转速下则相反，它的抗爆震性远远超过汽油。可变压缩比汽油机概念能够充分利用这种高抗爆震性，更好地利用燃料的能量。 有利于降低排放 为了使催化转化过程能够顺利地进行，三效催化转化器必须达到 400左右的工作温度。冷发动机起动后需要经历一
27、段所谓的“起燃时间”才能达到这一温度，大约是 1 至 2分钟。在起燃时间尚未结束之前，三效催化转化器对排放的净化转化作用十分有限。采用可变压缩比汽油机概念，与推迟点火一样，能够降低热效率进而提高单位排量的废气热流量，迅速地加热三效催化转化器，就可以缩短起燃时间，明显地降低冷起动和暖机阶段排放。 在部分负荷工况，针对 HC 随着压缩比增大而升高的现象，一方面，由于本概念可以接受较大的排气再循环率，因而能够更多地降低 NOX 排放；另一方面，在较高负荷下通过提高压缩比能够提高热效率，增大扭矩，可以部分地替代混合气加浓的程度，因而降低对混合气加浓的要求，这样就可以扩大闭环控制的工况范围，进一步降低有
28、害物质 CO 和 HC 的排放。 提高运行稳定性 传统的固定压缩比汽油机在冷机怠速阶段为了加热三效催化转化器，要大幅度地减小点火提前角以降低热效率。这样一来就会明显地降低扭矩，有可能使得发动机运行不稳定。在全负荷工况为了减少增压汽油机的爆震倾向性也要依靠减小点火提前角。但是，过多地减小点火提前角会导致扭矩过多地下降，使得发动机运行不稳定。 可变压缩比汽油机可以先通过减小压缩比在一定程度上降低热效率，然后根据实际的转速变动情况在较小范围内调节点火提前角，使得发动机在冷机怠速和全负荷时平稳地运行。另外，通过提高压缩比可以提高扭矩，抵消高的排气再循环率给发动机运行带来的负面效应。汽油发动机技术 7
29、大趋势与汽车造型设计流行趋势的日新月异相比，近 10 年来车用汽油发动机技术升级主要体现在为适应环保法规而引入的排放后处理以及电控系统的优化升级方面，总体技术框架并未获得革命性突破。北京理工大学车辆与交通工程学院国家重点专业实验室主任葛蕴珊与清华大学汽车工程系的副教授帅石金归纳出近年来汽油发动机技术进步的 7 大趋势。 普及技术：多气门技术与顶置凸轮轴 多气门：老式发动机大多采用每缸 2 气门，一进气一排气；目前汽车发达国家最新推出的车型，发动机多采用单缸四气门和五气门，前者两进两排，后者三进两排。一般说气门多的发动机更先进，其进排气效率高，动力更强，同等条件下油耗会低一些；但多气门发动机维修
30、难度较大，达到最大扭矩转速也往往更高，起步加速未必超过 2 气门发动机。 http:/ 5000rpm 以上，为保证进排气效率，都采用了顶置式气门装置。顶置凸轮轴按照凸轮轴的数目，分为单顶置凸轮轴（SOHC）和双顶置凸轮轴（DOHC），由于中高档轿车发动机一般是多气门及 V 形汽缸排列，需采用 DO 鄄 HC 分别控制进、排气门。 领先技术：涡轮增压、可变气门正时与双火花塞 涡轮增压：在排量一定情况下，若想提高发动机功率，最有效的方法是增加燃料并提供足够支持燃烧的空气。涡轮增压由发动机排出的废气带动涡轮高速旋转，再通过一系列机械传动机构，推动风扇为发动机压入更多空气。 可变气门正时：也称可变配
31、气相位。发动机在一些工况下会出现难以解决的矛盾，例如如何保证低转速时的扭矩输出和高转速时的功率输出及在这些工况下的燃油消耗等问题，用单个节气门控制的燃油供给方式是难以完满解决的。最好的方式就是通过可变进气管道、可变压缩比和可变气门的升程和正时来解决这个问题。 双火花塞：适用于排量较小的车型，国内典型的车型是飞度 1.3 的 iDSI 智能双火花塞顺序点火系统，每个汽缸有两个火花塞对角布置，实现顺序相位点火控制。双火花塞的设计使点火的效率更高，同时提高了发动机的压缩比，使燃烧效率得到提升。国外使用该技术的车型包括阿尔法罗米欧 156 等。 前沿技术：缸内直喷与可变进气歧管长度 缸内直喷：缸内直喷
32、通过均匀燃烧和分层燃烧，实现燃油消耗降低，比常规发动机节油 10%以上，动力性能同时大幅提升。目前欧洲市场上销售的拉古娜 II2.0 IDE 与奥迪A42.0LFSI 等运动版车型均采用了缸内直喷技术。日本版第十二代皇冠装备的 3GR-FSE 发动机本已采用了缸内直喷技术，但一汽丰田出于对中国油品质量的担心，在国产版使用了3GR-FE 发动机，使得缸内直喷技术与中国消费者擦肩而过。 可变进气歧管长度：燃烧所必须的空气通过进气歧管进入汽缸。较长的进气歧管使发动机在低转速下获得较大的扭矩，但在高转速下却会出现较低的最大输出功率；较短的进气歧管使发动机在低转速下获得较小的扭矩，但在高转速下却会出现较
33、高的最大输出功率。通过双级可变进气歧管，可以保证在相应的转速范围内具有有效长度，保证低转速具有较大的扭矩的同时，在高转速区也具有较高的最大输出功率，保证发动机在高速行驶时具有较好的加速性。 可变进气歧管长度技术与中国消费者没有太大关联，国际上用该技术的包括宝马 7 系和蓝博基尼等少数车型。 汽车最新科技之 增压发动机类型及代表车型发动机是汽车的心脏，如何让这颗心脏更加强劲有力一直是车厂和改装车迷们竞相追逐的目标。为了提高发动机的动力输出工程师想出了很多办法，包括之前汽车最新科技系列介绍过的燃油直喷发动机，这里我们来说一说汽车工程师的另一杰作-增压发动机。无论是赛车场或是改装车间，增压器都是我们
34、经常接触的字眼，它们仿佛是支兴奋针剂，一提起就令人热血沸腾。但大部分车友对“增压”也只是知晓而谈不上精通。下面我们将对增压器进行一些深入的讲解，或许能对您今后的选车或改装提供一些参考。增压发动机的基本工作原理http:/ Charge)我们平时最常见的增压方式就是涡轮增压装置了，增压器与发动机无任何机械联系，实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与祸轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧
35、更多的燃料，相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。一般而言，加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大 20%30%。但是废气涡轮增压器技术也有其必须注意的地方，那就是泵轮和涡轮由一根轴相连，也就是转子，发动机排出的废气驱动泵轮，泵轮带动涡轮旋转，涡轮转动后给进气系统增压。增压器安装在发动机的排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，由机油来进行润滑，还有冷却液为增压器进行冷却。 因此相比普通自然吸气发动机技术难度较大，价格和维护保养的费用也
36、相应要高一些。机械增压(Super Charge)/KOMPRESSOR(德语机械增压)代表车型：奔驰 C200K(参数配置 图库)、路虎揽胜 4.2(参数配置 图库)优点：没有滞后或超前，动力输出更为流畅缺点：消耗部分引擎动力，导致增压效率不高机械增压的原理跟涡轮增压一样，但不是利用废气推动增压机的叶片，而是用皮带连接引擎的曲轴，利用引擎运转来带动增压器内部叶片转动。因此增压器内部叶片转速与引擎转速是同步的，即使是在低转速时就会开始进行增压，但缺点是会增加引擎负荷 ( 因为是引擎带动涡轮机运转 )，增压值也没涡轮增压的大。所以机械增压动力没有涡轮增压来的狂暴，比较温和，没有涡轮延迟的问题。但
37、缺点是机械增压汽靠皮带带动，驱动力还是引擎，因此不利于油耗表现。车厂为了改善此现象，并且让增压力道能在最需要时发挥作用，加装电磁阀和离合器，也让增压器在特定的转速以上时离合器才开始接合、拖动机械增压器，但如此一来多少会有如涡轮增压器的迟滞感。凡此种种都需要经年月积累，才能摸出门道和细节掌控的地方，也正是因此越是没有把握的项目，车厂就越不喜欢触及，免得不小心砸了招牌，久而久之，涡轮增压于机械增压的流派也就自然产生。机械增压共分为 3 类：离心式机械增压(Centrifugal Superchargers)这种机械增压与涡轮增压很像，只不过它不是用发动机的废气驱动，而是用发动机的皮带带动。它和涡轮
38、增压增压原理相同，吸入空气靠离心力把空气加压，以达到压缩空气的目的。基本式机械增压(Roots Superchargers)你经常能在美国的 60 到 70 年代的肌肉车上看到看到这东西，它从发动机盖上的突非常明显。这种机械增压将空气吸入增压器内部，有两个螺旋状叶片将空气压缩，之后送到进气歧管里。这种机械增压能提供强大的扭矩输出。它在美式加速比赛和街道竞赛中十分流行。http:/ Superchargers)这个形式的增压器是基本型的派生出来的，而且也长得很像，但它们的吸气压缩方式却截然不同。当空气被吸入增压器时，被螺旋状叶片强压入进气歧管内。这种形式的增压器对于提升各个转速的马力都很有效。机
39、械增压与涡轮增压优缺点对比两种增压方式各有好处也各有缺点，以涡轮增压来说，理论上，是要气缸本体当初设计时，气缸壁够厚、耐得住压力，只要增加涡轮增压器本体的尺寸和数量，增压力道几乎可以无限制增加。最有名的例子，就是当年 HONDA 车厂提供给麦凯伦一级方程式车队的涡轮增压引擎，排气量不过才 1500CC，但马里输出可以高达吓死人的 1500 匹！而法拉力车队的舒马赫所拥有的著名 bugattieb110 超级跑车，排气量 3.5 升，但这具V12 的心脏，由四颗涡轮转子串联。马里输出也可高达 560 匹。不过凡事有利就有弊，靠涡轮增压增加动力输出虽然轻而易举，但伴随着增压所产生的高热必须妥善处理
40、，高热会影响两部分，一个是负责直接冷却和润滑的机油，它会因为受到高热而快速氧化。因此涡轮增压引擎必须选用耐高温、抗氧化好的优质机油，而且机油更换周期会相应缩短，才不容易产生氧化物。通常车厂的对应之道是通过加装机油冷却器，来避免油温过高、提早结束机油的使用寿命，这就是为什么设计的精密一些的涡轮增压车，除了机油压力表外还会有一个机油温度表。好让车主随时注意机油的情况。另外一个受高温影响的是冷却系统，在进气部分。为了增加进气的含氧量，涡轮增压车大多会增加进气冷却器(Inter-Cooler)俗称中冷的方式，来降低压缩空气的温度，冷却水箱、接温器也会适当加大、提高散热效率，所以近年来已经很少听说涡轮增
41、压引擎有散热不良的情况了。涡轮增压+机械增压代表车型：大众 Golf GT 1.4TSI优点：发动机输出功率大、燃油消耗率低，适合全部工况缺点：结构复杂，成本过高传统的涡轮增压和机械增压都存在着不如人意的地方。机械增压有助于低转速时的扭力输出，但是高转速时功率输出有限。而废气涡轮增压在高转速时拥有强大的功率输出，但低转速时则力不从心。发动机的设计师们于是设想着把机械增压和涡轮增压结合在一起，来解决两种技术各自的不足，同时解决低速扭矩输出的问题和高速功率输出的问题。这项技术在 1985 年的蓝奇亚 S4 赛车被采用，并获得了巨大的成功。但由于双增压系统结构复杂，不易与发动机匹配，对于发动机零部件的制造要求也较高，因此，目前只在个别车型上实现了应用。2005 年，大众开始将这一套技术装配量产的民用车型上。高尔夫(参数配置 图库)1.4 TSI 车型，就装配了这套系统被称
