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盤點發(fā)動機10大傳統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

2015-07-27 08:42 性質(zhì):轉(zhuǎn)載 作者:中汽技術(shù)信息 來源:中汽技術(shù)信息
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根據(jù)政府和汽車行業(yè)內(nèi)專業(yè)人士的說法,歷史悠久的內(nèi)燃機將很有可以繼續(xù)存在很長一段時間。雖然汽車電氣化的推動者們預(yù)測內(nèi)燃機即將走向...

  根據(jù)政府和汽車行業(yè)內(nèi)專業(yè)人士的說法,歷史悠久的內(nèi)燃機將很有可以繼續(xù)存在很長一段時間。雖然汽車電氣化的推動者們預(yù)測內(nèi)燃機即將走向終點,但是美國能源信息署認為到2035年,99%的輕型和重載車輛,特別是商用車,都將依然搭載傳統(tǒng)內(nèi)燃機。

  為了保持石化燃料技術(shù)在商用車和乘用車上不斷升級,創(chuàng)新技術(shù)持續(xù)應(yīng)用,相關(guān)研究也一直沒有間斷。提高內(nèi)燃機的效能是改善車輛燃油經(jīng)濟性的一種最有發(fā)展前景、最具成本效益的短中期方法,實驗測試表明當前發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性可以提高超過50%,甚至達到75%。

  政府部門積極推廣插電式混合動力系統(tǒng),不過卻沒有達到預(yù)期效果,美國平均每年銷售1650萬輛汽車,其中的99%仍然是傳統(tǒng)的內(nèi)燃機車型?;旌蟿恿筒咫娛交旌蟿恿囆碗m然使用了電氣化系統(tǒng),但內(nèi)燃機依然是不可或缺的重要組成部分。目前新一代鋰離子電池正處在研發(fā)階段,若能成功應(yīng)用在混合動力車上,未來汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢還很難預(yù)測,但現(xiàn)在其正處于技術(shù)瓶頸階段,內(nèi)燃機的地位仍然穩(wěn)固。

  美國聯(lián)邦平均燃油經(jīng)濟性法規(guī)要求在2025年之前,新車燃效要達到54.5英里/加侖,從而促使汽車制造廠商推進電氣化進程。采用這樣的標準并不能完全降低內(nèi)燃機市占率,其實僅僅有1%到3%的車輛無法達到該要求必須添加插電式混合動力系統(tǒng)。

  美國現(xiàn)在可正常行駛在道路上的轎車和卡車總計2.53億輛,根據(jù)能源部的數(shù)據(jù),美國范圍內(nèi)超過60%的石油燃料消耗和25%的溫室氣體排放都是由車輛產(chǎn)生的。權(quán)威專家們極力推薦利用插電式技術(shù)來改善車輛造成的環(huán)境污染問題,汽車行業(yè)投入大量資金進行技術(shù)研發(fā),不過特斯拉等公司帶來的挑戰(zhàn)也是前所未有的。

  政府部門沒有把所有精力都放在插電式電池技術(shù)上,除此之外還推進氫燃料電池、替代能源和創(chuàng)新內(nèi)燃機的研發(fā)。根據(jù)密歇根大學(xué)交通運輸研究所的調(diào)查,從2007年10月到2015年6月,美國范圍內(nèi)銷售新車的燃油經(jīng)濟性從5.3英里/加侖增加到了25.4英里/加侖,而那些可以讓1加侖燃油推動汽車前行超過50英里的技術(shù)也即將應(yīng)用在量產(chǎn)車型中。

  無論喜歡與否,燃油經(jīng)濟性都是政治、環(huán)境等方面的一個綜合性話題,內(nèi)燃機必須在這種大形勢下找到一個合適的立足點。汽車制造廠商往往都有大量的技術(shù)儲備,來滿足各種各樣日趨嚴格的燃油經(jīng)濟性和二氧化碳排放量法規(guī)要求。根據(jù)美國環(huán)保署報告,先進的發(fā)動機技術(shù)幫助提高燃油效能,節(jié)省了車輛整個壽命周期的運營成本,相關(guān)效能和成本評估是依照16.6萬英里的使用期限、2.81美元/升的燃油價格完成的,對比標準為燃油經(jīng)濟性22英里/加侖的汽車。

1.增壓進氣系統(tǒng)

  簡單來說,機械增壓和渦輪增壓技術(shù)是壓縮更多空氣的兩種辦法,燃燒室中的燃油量也因此相應(yīng)增多。第二次世界大戰(zhàn)中的一些戰(zhàn)斗機曾經(jīng)使用了增壓技術(shù),而技術(shù)的產(chǎn)生還要追溯到更早時期?,F(xiàn)在通過計算機輔助技術(shù)的推廣,更小尺寸的發(fā)動機和增壓條件下輸入更多燃油及空氣變成了現(xiàn)實。

  增壓進氣系統(tǒng)的引入,使得小排量發(fā)動機的動力和自然吸氣大排量發(fā)動機輸出的動力相當,同時又能夠滿足法規(guī)要求的燃油經(jīng)濟性和二氧化碳排放量測評標準。增壓技術(shù)是保證發(fā)動機動力輸出和燃油效能的權(quán)宜之計,當然具體可以節(jié)省多少燃油是因人而異的,需要參考駕駛者的操控風(fēng)格。

  燃油效能提升:2%到6%。

  壽命周期節(jié)省費用:400到1300美元。

2.停缸技術(shù)

  車輛越來越多地采用自動化系統(tǒng)控制的技術(shù),在高速公路等低負載工況下,能夠讓一臺八缸發(fā)動機的其中四個氣缸停止運轉(zhuǎn),或者六缸發(fā)動機中的其中三個氣缸停止運轉(zhuǎn)。停缸技術(shù)又可以稱作“多重排量”、“按需排量”、“主動燃油管理”、“可變氣缸管理”技術(shù)等。這種技術(shù)理念是非常實用的,舉例來說一輛額定功率450馬力的雪佛蘭CorvetteC7在高速路上行駛,燃油經(jīng)濟性數(shù)據(jù)達到30英里/加侖燃油,這是以前很難想象的事情。

  燃油效能提升:4%到10%。

  壽命周期節(jié)省費用:800到2100美元。

3.汽油發(fā)動機燃油直接噴射系統(tǒng)

  該先進技術(shù)的幫助下,燃油直接噴射到進氣道中,然后與空氣形成燃油混合氣,吸卷進入氣缸中。類似技術(shù)還包括“氣缸直接噴射”和“火花點火直接噴射”,可以讓燃油混合氣的溫度更低一些,形成更高的燃氣壓縮比,從而進一步提高動力性能和燃油效能。

  燃油效能提升:2%到3%。

  壽命周期節(jié)省費用:400到600美元。

4.可變氣門正時和升程

  進氣閥門控制新鮮空氣流入氣缸,排氣閥門控制廢氣流出氣缸。進氣閥門和排氣閥門什么時刻打開,以及打開多長時間都影響著發(fā)動機效能。參考發(fā)動機當前轉(zhuǎn)速和負載狀況,可變氣門正時和升程系統(tǒng)自動優(yōu)化閥門開啟時刻和舉升時間。與傳統(tǒng)配時固定的氣門舉升系統(tǒng)相比,創(chuàng)新系統(tǒng)在各種工況下的燃油效能更高??勺儦忾T正時和舉升系統(tǒng)包括可變氣門驅(qū)動技術(shù)、可變凸輪正時技術(shù)、凸輪配氣相位技術(shù)、電子升程控制技術(shù)等。

  燃油效能提升:1%到11%。

  壽命周期節(jié)省費用:200到2300美元。

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