五问 高效燃烧 为省油而生的发动机技术

1 目前主流的发动机技术

[爱卡汽车 技术 原创]

    随着油价不断上涨，很多朋友在买车的时候都不得不往省油的方向想，小倨同学上次跟王教授请教了CVT自动变速箱，这次再次跟王教授请教运用在发动机上有利于省油的技术。下面一起来看看目前我们主流车型上那些为了高效燃烧的发动机技术。

    目前油价紧张，石油这种不可再生的资源越来越紧张，汽车的保有量几何级数的增加使得汽车工程师们不得不往节能省油的方向想。就连顶级跑车品牌法拉利，也迫于欧洲关于碳排放的相关政策规定重新推出3.8升V8双涡轮增压发动机，运用在新车Caliafornia T上，这是自从1987年推出F40之后，时隔27年再次使用涡轮增压发动机。涡轮增压发动机虽然没有自然吸气发动机输出动力时的那种顺畅和线性的感觉，却在动力方面提高了，又在油耗方面降低了，一举两得。

    我知道很多车迷其实不会喜欢涡轮增压发动机，因为一副普通的涡轮增压器会在介入发动机工作的时候给驾驶者带来突兀的加速感。那么我们把目光放到其他地方看看，那些同样可以起到省油作用的发动机技术。

    这一期我们讲讲四种跟省油有关的发动机技术，分别有发动机启停技术，DVVT发动机技术，缸内直喷技术，还有马自达最近主打的创驰蓝天技术。这些分别从发动机的工作时间，进排气的配合，燃料的供给和燃烧压缩比等方面进行改进，他们只有一个目的，就是让燃料在发动机里面高效的燃烧，起到节能的作用。

    首先，我们看看很多中高级车都普及了的发动机自启停技术。发动机自启停技术就是在车辆行驶过程中临时停车（例如等红灯）的时候，发动机自动熄火。当需要继续前进的时候，系统自动重启发动机的一套系统。

    对于装备自动变速器的车型，自动启停系统的工作方式如下：

    行驶中只要直接踩制动踏板，车辆完全停止大概两秒钟后发动机就会自动熄火，一直踩着制动踏板，发动机就会保持关闭。只要一松开刹车，或者转动方向盘，发动机又会马上自动点火，立即又可以踩油门起步，整个过程都处于D档状态。

    为了解决一直踩住刹车过于疲劳的问题，只要把AUTO HOLD电子手刹也一并开启，那么发动机只会在轻踩油门踏板之后才启动，右脚就不需要一直踩住刹车了。

    千万别少看这样一个小小的动作，这套系统能在城市工况下达到15%的节油能力。一年下来，还是能省下一顿吃饭的钱的。既省了自己钱包又能给环保出一份力，这套系统在欧洲已经相当普遍了。

2 提高燃烧效率有效省油

    DVVT全称是：Dual Variable Valve Timing.意思是进排气气门连续可变正时技术。采用DVVT技术的发动机比目前市场上较多采用的进气门正时技术的发动机更高效、节能、环保。DVVT技术可降低油耗5%，同时动力提高10%，可达2.0排量的动力指标，废气排放达到国家Ⅳ级标准；通过控制发动机燃烧室之中的汽油与空气混合气体达到最合适的空燃比，还可明显改善怠速稳定性从而获得较好的舒适性。

    DVVT是指连续可变气门正时技术，根据发动机的不同工作状态，通过调节气门关闭的时机，从而提高发动机的动力性能，提高燃油经济性。凡是有质量的东西都有惯性，被吸入发动机气缸的空气也因惯性，进气过程结束后保留进入气缸的趋势。这时如果延迟气门关闭时间，气缸可吸入更多的空气，可以提高体积效率。其结果是延迟气门关闭时间越长，高转速下的性能就越高；反之越是提前关闭气门，低转速下的运转越稳定，扭矩越大。

    缸内直喷又称FSI(Fuel Stratified Injection)，即燃料分层喷射技术，代表着传统汽油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将汽油喷入进气歧管。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，所以希望喷油嘴能够直接将燃油喷入汽缸。

    这套由柴油发动机衍生而来的科技目前已经大量使用在包含大众（含奥迪）、宝马、梅赛德斯-奔驰、通用以及丰田车系上。各厂商的缸内直喷技术英文缩写：大众：TSI（其中T代表涡轮增压）、奥迪：TFSI/FSI、梅赛德斯-奔驰：CGI、宝马：GDI、通用：SIDI、福特：GDI、比亚迪：TI。

    SKYACTIV是马自达一系列基于现有汽车工业技术的新技术集合，其中包括了柴油机、汽油机、变速器、车身和底盘技术。SKYACTIV的中文名称叫做“创驰蓝天”，目前阶段SKYACTIV技术依然以内燃机为主，在量产的汽油引擎里，压缩比首度达到14.0：1。高压缩燃烧大幅提升引擎的工作效率，油耗与扭力比过去提升15%以上。

    我们在这里就只讨论发动机技术部分，马自达在最新的发动机上采用4-2-1排气，还有燃烧室和活塞顶部都经过独特设计。4-2-1式排气延长了排气行程，导致排出气体不容易倒灌到其他气缸，有效降低排气温度，减少排气残留，防止爆震。带凹孔的活塞头也是创驰蓝天发动机部分的重要部件，主要作用同样是为了解决爆震问题。它可以做到更均匀的油气混合、缩短燃烧时间、降低冷却损失等，有效提高了能效。

    并且采用电子气门、活塞变小、减少冷却损失，还有使用铝合金缸体，这些都会对改善燃烧、发动机减重有所帮助。

    其实还有一点大家普遍忽略的，就是采用创驰蓝天技术而研发的发动机是采用阿特金森循环的原理。简单来说，阿特金森发动机的特点是使燃烧在气缸中的油/气混合物的体积膨胀得更大，借此让动力装置能更高效地利用燃油。

    现在的阿特金森循环发动机使用电子控制装置和进气阀定时装置，通过推迟进气门关闭，在压缩冲程从进气门排出部分燃气，减少进气量，从而实现膨胀比大于压缩比，提高燃油利用率，达到节油的目的。这也是为什么现在马自达推出的CX-5 SUV百公里油耗可以降到最低6.6L/100km。

    小结：能起到高效燃烧、节能减排作用的发动机技术远不止这些，在这里只做简单初步的介绍，其实想减少油耗，跟驾驶者自身的驾驶习惯有很大的关系，我们在平时应该养成良好习惯，譬如在停车等人的时候应该把发动机关闭；在市区驾驶时不要大脚油门又立刻重踩刹车，温柔的驾驶方式也能在油耗方面有很好的改善。这一期就讲到这里，希望大家在路上驾驶时有个轻松愉快的心情。