![]() ![]() 汽車(chē)節能、環(huán)保技術(shù)在發(fā)動(dòng)機開(kāi)發(fā)中的關(guān)鍵作用 伴隨汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量快速增長(cháng)而來(lái)的是大氣污染和石油消耗。先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機技術(shù)在汽車(chē)節能、環(huán)保技術(shù)開(kāi)發(fā)中起著(zhù)關(guān)鍵的決定性的作用。與美國上世紀90年代中實(shí)施的聯(lián)邦排放法規相比,于2007年全面實(shí)施的新聯(lián)邦排放法規將要求汽車(chē)氮氧化物排放降低幅度高達95%,碳氫排放物降低幅度高達84%。而于此同時(shí),與排放相關(guān)的系統及零部件耐久性要求達到12萬(wàn)英里。2007年美國聯(lián)邦排放標準中第五分組碳氫排放極限約為歐Ⅳ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Ⅳ排放的一半還低)。這越來(lái)越嚴格的排放法規和人們對節能認識的加深,使得高效率、低排放車(chē)用發(fā)動(dòng)機技術(shù)的開(kāi)發(fā)受到高度的重視,從而促使傳統的內燃機技術(shù)不斷創(chuàng )新。如汽油機直噴技術(shù)、可變氣門(mén)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等等。由于各國國情的不同,在環(huán)境保護及節能方面所側重的技術(shù)也有所區別。日本出于國土資源的因素,微型車(chē)輛、經(jīng)濟型車(chē)的比例較高,小排量發(fā)動(dòng)機就既能滿(mǎn)足節能環(huán)保的要求,又能給這類(lèi)車(chē)提供足夠的驅動(dòng)力;而在歐洲,由于柴油便宜,熱效率遠高于汽油機,使消費者容易接受柴油機驅動(dòng)的汽車(chē)要比汽油機驅動(dòng)的同類(lèi)汽車(chē)貴1000-2000美元的事實(shí)。另外,柴油機的低速扭矩遠勝于汽油機,這也使偏愛(ài)汽車(chē)運動(dòng)感的歐洲人更將直噴柴油機視為高科技的代表?,F在的西歐,超過(guò)35%的新車(chē)銷(xiāo)售是柴油機。在發(fā)動(dòng)機節能環(huán)保新技術(shù)開(kāi)發(fā)的同時(shí),人們不能忽視燃油特性對發(fā)動(dòng)機技術(shù)普及的巨大影響。汽車(chē)尾氣的凈化完全依賴(lài)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,使催化器的轉換效率大幅度下降。根據燃油含硫量法規,歐洲柴油機的含硫量在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的普遍應用創(chuàng )造了條件。在美國,隨著(zhù)含硫量的降低,直噴柴油機在輕型車(chē)上的應用的條件日趨成熟,所有的跨國汽車(chē)公司都在開(kāi)發(fā)針對北美市場(chǎng)的高速直噴柴油機,以待近幾年后投入市場(chǎng)。 渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(Turbo) 在寶來(lái)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(chē)型上,都裝有渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(Turbo)。增壓技術(shù)是一種提高發(fā)動(dòng)機進(jìn)氣能力的方法。它通過(guò)采用專(zhuān)門(mén)的壓氣機,預先對進(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(mǎn)足燃料的燃燒需要,從而達到提高發(fā)動(dòng)機功率的目的。在不增加發(fā)動(dòng)機排量的基礎上,可大幅度提高功率和扭矩。但渦輪工作有遲滯現象,并且保養費用高。 機械增壓發(fā)動(dòng)機(Su—percharger) 北京奔馳E200K路虎攬勝運動(dòng)版等車(chē)型上,都裝有機械增壓發(fā)動(dòng)機。機械增壓的壓縮機直接被發(fā)動(dòng)機的曲軸帶動(dòng),它的優(yōu)點(diǎn)是響應性好。但是它本身需要消耗一部分能量,因此機械增壓不能產(chǎn)生特別強大的動(dòng)力,尤其是在高轉速時(shí),從而影響到發(fā)動(dòng)機轉速的提高。它響應性好完全沒(méi)有渦輪的遲滯現象,可以在任何時(shí)候都能輸出源源不斷的扭力。但高轉速時(shí)會(huì )產(chǎn)生大量的摩擦,從而影響到轉速的提高,并且噪音大。 汽油直噴技術(shù)(FSI) 汽油機直噴技術(shù),就是將汽油通過(guò)高壓(約100大氣壓)供油系統將汽油直接噴到燃燒室內與空氣混合、燃燒。GDI在電子噴射和控制技術(shù)取得長(cháng)足發(fā)展后,于上世紀90年代后期開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)。與傳統的多點(diǎn)氣道噴射的汽油機相比,GDI有四大顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn):能有效降低發(fā)動(dòng)機的未燃碳氫化合物的排放,因為GDI技術(shù)避免了氣道噴射汽油機在冷起動(dòng)時(shí)燃油在氣道壁面沉積的問(wèn)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,從而達到缸內完全燃燒的目的;使汽油在燃燒室內霧化、蒸發(fā),降低了燃燒室內空氣的溫度,從而增加了燃燒室內空氣的質(zhì)量;因汽油蒸發(fā)降低了充氣的溫度,使發(fā)動(dòng)機設計師有可能提高發(fā)動(dòng)機的壓縮比,提高發(fā)動(dòng)機的熱效率;GDI使發(fā)動(dòng)機能很容易實(shí)現分層燃燒。奧迪A4 2.0T、奧迪A6 2.0T等車(chē)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)機稀燃技術(shù)的一種。什么叫稀燃?顧名思義就是發(fā)動(dòng)機混合氣中的汽油含量低,汽油與空氣之比可達1:25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,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?chē)?。在大幅提高了燃油的?jīng)濟效率的同時(shí)增加發(fā)動(dòng)機的功率。但對油品的要求十分苛刻。 共軌柴油噴射系統 共軌柴油噴射是近年來(lái)工程師們開(kāi)發(fā)的使柴油燃油在極高的壓力下噴入氣缸內的一種新技術(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計使稀燃柴油機運行得更加平穩、安靜,而柴油機也更加干凈。由于采用了共軌燃油噴射技術(shù),某些在歐洲銷(xiāo)售的緊湊型轎車(chē),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)濟性,其耗油僅為90mpg。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的特定目標區使燃油燃燒得更加充分。通用汽車(chē)公司雪佛蘭分部的Du-ranmax V-8柴油機是美國第一臺用在載貨車(chē)上的共軌直噴柴油發(fā)動(dòng)機,這項技術(shù)使該柴油機運行得比以前的柴油機更為平穩和安靜。美國于2004年實(shí)行新排放標準,新標準規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)的柴油機技術(shù)也很難滿(mǎn)足這種要求,因此,柴油車(chē)在美國市場(chǎng)上不會(huì )出現像歐洲市場(chǎng)那樣快速增長(cháng)的銷(xiāo)售勢頭,除非美國調整其將于2004年開(kāi)始實(shí)行的新排放標準。為了解決排放問(wèn)題,現在許多零部件供應商正在積極研究一種后處理系統,如裝在排氣系統里的可燒掉有害排放物的電氣點(diǎn)火觸媒裝置。為了滿(mǎn)足新的排放標準,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(chē)的排氣污染是一項綜合性工作,在這項工作中完善柴油機技術(shù)才是至關(guān)重要的。寶來(lái)1.9TDI、奧迪A6 2.5TDI、華泰、現代、特拉卡2.9CRD等車(chē)型上,都裝有共軌柴油噴射系統。共軌式柴油噴射系統將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過(guò)程彼此完全分開(kāi)。電磁閥控制的噴油器替代了傳統的機械式噴油器,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)機的轉速無(wú)關(guān),可在一定范圍內自由設定。它的特點(diǎn)是很好經(jīng)濟效率,并且低速扭矩可以獲得很好的動(dòng)力。但發(fā)動(dòng)機產(chǎn)生的噪音和震動(dòng)大。 可變氣門(mén)定時(shí)技術(shù)(VVT) 可變氣門(mén)定時(shí)技術(shù)是汽油發(fā)動(dòng)機技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)里程碑。VVT指的是發(fā)動(dòng)機氣門(mén)升程和配氣相位定時(shí)可以根據發(fā)動(dòng)機工況作實(shí)時(shí)的調節。這一技術(shù)使發(fā)動(dòng)機設計師無(wú)需再在低速扭矩與高速功率之間作抉擇,實(shí)時(shí)的氣門(mén)定時(shí)調整使得同時(shí)顧及低速扭矩與高速功率成為可能。連續可變氣門(mén)定時(shí)技術(shù)加上先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機控制策略,可以巧妙地實(shí)現可變壓縮比。如在大負荷時(shí),發(fā)動(dòng)機容易發(fā)生自然引起的爆震,通過(guò)推遲進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉的時(shí)間來(lái)達到降低有效壓縮比的目的,從而避免爆震。而在中小負荷時(shí),爆震不再是個(gè)問(wèn)題,可以通過(guò)調整氣門(mén)關(guān)閉時(shí)間達到提高有效壓縮比的目的,從而使發(fā)動(dòng)機在中小負荷時(shí)有優(yōu)異的熱效率??勺儦忾T(mén)技術(shù)也可使汽油機排放品質(zhì)達到更好的水平。本田雅閣、本田CR-V、豐田花冠、馬自達6、新歐藍德、寶馬325等車(chē)型上,都裝有可變正時(shí)氣門(mén)技術(shù)(VVT-iVECT)。發(fā)動(dòng)機可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù)是近些年來(lái)被逐漸應用子現代轎車(chē)上的新技術(shù)中的一種,發(fā)動(dòng)機采用可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù)可以提高進(jìn)氣充量,使充量系數增加,發(fā)動(dòng)機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)濟效率的同時(shí)增加發(fā)動(dòng)機的功率。但對油品的要求十分苛刻。 可變排量技術(shù) 另一項最近兩年開(kāi)始投入市場(chǎng)的汽油機技術(shù)就是切缸工作循環(huán),或稱(chēng)為可變排量??勺兣帕考夹g(shù)就是根據汽車(chē)動(dòng)力的需求來(lái)實(shí)時(shí)決定發(fā)動(dòng)機的有效排量,使做功的汽缸總是處于大負荷狀態(tài),從而達到節能環(huán)保的目的。這一技術(shù)適用于中大排量、V型布置的發(fā)動(dòng)機,如本田的V6、通用的V8及戴—克的們2汽油機。美國福特汽車(chē)公司利用最先進(jìn)的電腦控制技術(shù),開(kāi)發(fā)出可變排量發(fā)動(dòng)機(VDE),并準備將這種發(fā)動(dòng)機安裝在福特汽車(chē)公司以后生產(chǎn)的轎車(chē)和卡車(chē)上,以改善汽車(chē)的燃油經(jīng)濟性。這種發(fā)動(dòng)機技術(shù)最適合多汽缸的發(fā)動(dòng)機使用。對子12缸發(fā)動(dòng)機來(lái)說(shuō),采用這種技術(shù),及D相當于安裝了兩個(gè)獨立的6缸發(fā)動(dòng)機,可以根據駕駛的需要讓一臺發(fā)動(dòng)機運行,而讓另一臺處于怠速狀態(tài)。這樣,就可以隨時(shí)調整發(fā)動(dòng)機的排氣量,從而減少能源的消耗。據介紹,可變排量發(fā)動(dòng)機并不是一項新的汽車(chē)技術(shù)。通用汽車(chē)公司早在80年代就在凱迪拉克上配備過(guò)可變排量發(fā)動(dòng)機,但當時(shí)的機型未能達到它應該達到的性能標準。因為發(fā)動(dòng)機經(jīng)常產(chǎn)生較大的噪聲,且從8缸轉換成4缸的過(guò)程也非常不穩定,偶爾還會(huì )被卡死在一種狀態(tài)下無(wú)法調節。造成這種問(wèn)題的原因并不是可變排量發(fā)動(dòng)機本身的技術(shù)有問(wèn)題,而是當時(shí)的電腦芯片不能完成每秒200次的計算功能。 燃燒速率控制滑片 類(lèi)似的設計思想在Toy-ota和Ford的發(fā)動(dòng)機上有所體現。汽油機在怠速和小負荷時(shí),燃燒室內殘余廢氣所占的比例很高,會(huì )導致點(diǎn)火困難、火焰傳播速度慢,這會(huì )負面影響發(fā)動(dòng)機的排放及效率。而另一方面,在一般城市交通中,汽車(chē)發(fā)動(dòng)機絕大部分時(shí)間是在中、小負荷及怠速狀況。優(yōu)化汽油機在這些狀態(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(guò)促進(jìn)燃燒室內在火花塞附近創(chuàng )造穩定的、容易點(diǎn)燃的空氣燃油混合比,通過(guò)增加燃燒室湍流的強度達到節能環(huán)保的目的。發(fā)動(dòng)機在怠速或小負荷時(shí),發(fā)動(dòng)機電子控制器會(huì )實(shí)時(shí)調節滑片在發(fā)動(dòng)機進(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,在燃燒室內形成有序的渦流。在著(zhù)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。 氣缸節能技術(shù) 80年代初期,凱迪拉克曾努力設計一種變排量氣缸發(fā)動(dòng)機,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)機上的失敗使變排量發(fā)動(dòng)機技術(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2001年新款V12S級高級轎車(chē)和CL單排座雙門(mén)廂式車(chē)身小轎車(chē)上裝備了節能氣缸。在默謝臺斯的這種氣缸控制系統里,計算機控制的對開(kāi)式搖臂可隨時(shí)在發(fā)動(dòng)機不需要最大能量時(shí)使凸輪軸斷開(kāi)氣閥,關(guān)閉某一側的氣缸。通用汽車(chē)公司在2004年采用伊頓公司開(kāi)發(fā)的新氣缸節能技術(shù)。新的氣缸節能裝置首先在其現生產(chǎn)的V8載貨車(chē)發(fā)動(dòng)機上應用。據稱(chēng),載貨車(chē)裝用該節能裝置后可使燃油經(jīng)濟性提高6%—12%。 轉子發(fā)動(dòng)機 馬自達RX-8等車(chē)型上,都裝有轉子發(fā)動(dòng)機。殼體的內部空間(或旋輪線(xiàn)室)總是被分成三個(gè)工作室。在轉子的運動(dòng)過(guò)程中,這三個(gè)工作室的容積不停地變動(dòng),在擺線(xiàn)形缸體內相繼完成進(jìn)氣、壓縮、燃燒和排氣四個(gè)過(guò)程。每個(gè)過(guò)程都是在擺線(xiàn)形缸體中的不同位置進(jìn)行,這明顯區別于往復式發(fā)動(dòng)機。它的特點(diǎn)是燃油經(jīng)濟效率高、發(fā)動(dòng)機結構簡(jiǎn)單、振動(dòng)小率。用在RX-8上的新一代轉子發(fā)動(dòng)機命名為RENESIS,比馬自達公司以前的產(chǎn)品結構緊湊、重量減輕、動(dòng)力更強,排放達到了歐IV標準。裝于RX-8上的水冷、雙轉子發(fā)動(dòng)機,每個(gè)型腔的排量為0.654L。新系列發(fā)動(dòng)機可以提供兩種動(dòng)力輸出級,一個(gè)是最大功率為141kW(7000r/min)、最大扭矩為220Nm的發(fā)動(dòng)機,它的0-l00km/h加速時(shí)間僅為7.2s,最高車(chē)速可達223km/h。而另一款高性能版本的RX-8動(dòng)力輸出數據則更加驚人,170kW(8200r/min)的最大功率、211Nm(5500r/min)的最大扭矩,使它的0-100km/h加速時(shí)間僅為6.4s,最高車(chē)速則升至228km/h,無(wú)愧于跑車(chē)的稱(chēng)號。 全鋁發(fā)動(dòng)機 我們日常所說(shuō)的全鋁發(fā)動(dòng)機是指缸蓋和缸體都是鋁合金制造的發(fā)動(dòng)機。而缸蓋是鋁合金,缸體是鑄鐵的發(fā)動(dòng)機,一般我們還是稱(chēng)作鑄鐵發(fā)動(dòng)機?,F在,全鋁發(fā)動(dòng)機已經(jīng)在大量的車(chē)型上被采用,在國外,羅孚的k系列發(fā)動(dòng)機,寶馬的M52直列六缸發(fā)動(dòng)機,日產(chǎn)的VQ發(fā)動(dòng)機,捷豹的-AJ-V8發(fā)動(dòng)機、奔馳的V6和V8發(fā)動(dòng)機、通用的LSl和北極星V8發(fā)動(dòng)機、標致的2升四缸發(fā)動(dòng)機和通用的新型直列四缸發(fā)動(dòng)機等等都是采用鋁合金制造。國內的許多小排量發(fā)動(dòng)機也逐步采用全鋁發(fā)動(dòng)機,如國產(chǎn)鈴木系列的發(fā)動(dòng)機G13、K14等。甚至包括一些國產(chǎn)發(fā)動(dòng)機也采用鋁合金材質(zhì)了,最著(zhù)名的就是東安動(dòng)力開(kāi)發(fā)的468發(fā)動(dòng)機,這款發(fā)動(dòng)機被配備在哈飛路寶和昌河愛(ài)迪爾上,獲得了很大的成功。很早以前的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機就開(kāi)始大規模采用全鋁缸蓋了。缸蓋的重量并不大,所以汽車(chē)制造商喜歡它并不是因為它重量輕,而是因為它有更好的散熱性能。隨著(zhù)發(fā)動(dòng)機技術(shù)的發(fā)展,四氣閥結構成為發(fā)動(dòng)機的主流設計趨勢。與一起的兩氣閥發(fā)動(dòng)機相比,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,氣缸體采用全鋁設計比氣缸蓋要晚得多。氣缸體是發(fā)動(dòng)機上最重的部分,因而使用鋁合金材料可以減輕發(fā)動(dòng)機的重量,從而達到減輕整車(chē)重量的目的。這一點(diǎn)對于前置前驅車(chē)型來(lái)說(shuō),顯得尤為可貴,當然在另一方面,由于材料價(jià)格和加工工藝的區別,采用鋁合金缸體的發(fā)動(dòng)機會(huì )增加一些成本。發(fā)動(dòng)機的響應性與發(fā)動(dòng)機部件的運動(dòng)慣性是分不開(kāi)的,發(fā)動(dòng)機的運動(dòng)部件包括曲軸、活塞、連桿等。由于曲軸要求瞬間強度非常高,所以只能采用高強度鋼來(lái)制造?;钊蜎](méi)有曲軸這樣的局限了,在高轉速發(fā)動(dòng)機上,通常都是用鋁合金來(lái)制造活塞。更輕的活塞重量能產(chǎn)生更高的發(fā)動(dòng)機轉速,從而能獲得更大的動(dòng)力輸出。使用鋁合金來(lái)制造活塞,成本并不是非常昂貴,主要問(wèn)題是出在摩擦阻力上。在發(fā)動(dòng)機運轉的時(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是很高的,它比鋁和鑄鐵之間的摩擦系數要高得多。這樣一來(lái),如果全鋁缸體配合全鋁活塞,發(fā)動(dòng)機運轉的時(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。這種設計可以解決這一矛盾,當然也會(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)機采用全鋁設計,在鋁合金的氣缸體內鑲上了一個(gè)鑄鐵的缸套,當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)機要小得多,因此它的動(dòng)力得到了很大程度的提高。不僅如此,這臺發(fā)動(dòng)機還能獲得更輕的重量和更小的運勁慣性,改善了車(chē)子的加速性、操控性和經(jīng)濟性。后來(lái),這種方法被許多配備了高轉速發(fā)動(dòng)機的汽車(chē)所采用。還有一個(gè)解決辦法,就是采用增強型金屬纖維氣缸套(FRM)。本田在它的NSX3.2升發(fā)動(dòng)機上采用了這個(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(guò)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,所以它的強度非常大(相當于整個(gè)缸體的強度)。鈦是一種重量很輕,強度很大的材料,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用在了汽車(chē)上,不過(guò)僅限于高性能的運動(dòng)轎車(chē),因為只有這些汽車(chē)才會(huì )為了提高性能而不計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(lái)制造連桿,以提高發(fā)動(dòng)機的轉速。騏達SWIFT、雨燕、奧迪A8等車(chē)型上,都裝有全鋁發(fā)動(dòng)機。有兩種材質(zhì)發(fā)動(dòng)機最大的不同就是重量,全鋁合金發(fā)動(dòng)機比鑄鐵發(fā)動(dòng)機可以輕一半的重量。本來(lái)轎車(chē)的總重量就不高,發(fā)動(dòng)機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的增強。而發(fā)動(dòng)機的重量也直接影響車(chē)輛的行駛性能,由于一般轎車(chē)多為前輪驅動(dòng),如前艙重量過(guò)重,車(chē)輛拐彎時(shí)會(huì )引起過(guò)多轉向,并且制動(dòng)距離也會(huì )加長(cháng)。它的特點(diǎn)是可以輕一半的發(fā)動(dòng)機重量,能有效降低燃油消耗和提高操控表現。但鋁制材料價(jià)格昂貴。 啟動(dòng)機一發(fā)電機技術(shù) 首次在本田Insight和豐田Prius等混合動(dòng)力車(chē)上使用的整體式啟動(dòng)機一發(fā)電機是一種節油無(wú)污染裝置,在這個(gè)裝置里啟動(dòng)機和發(fā)電機合為一體。當汽車(chē)停車(chē)燈亮時(shí),發(fā)動(dòng)機關(guān)閉,施加的制動(dòng)力使裝置轉入發(fā)電機工作狀態(tài),電流輸入蓄電池;當駕駛員踏下加速踏板時(shí),該裝置在幾秒鐘之內重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機。據有關(guān)方面預測,美國的所有汽油電力混合動(dòng)力汽車(chē)最終都要裝上這種整體式啟動(dòng)機一發(fā)電機裝置。據估計,通用2004年在其全尺寸的皮卡上裝備這種啟動(dòng)機一發(fā)電機整體裝置使其燃油經(jīng)濟性提高15%。 油、電、氫混合動(dòng)力技術(shù) 混合動(dòng)力車(chē)屬于電動(dòng)汽車(chē),采用傳統的內燃機和電動(dòng)機作為動(dòng)力能源,通過(guò)混合使用熱能和電能兩套系統開(kāi)動(dòng)汽車(chē)?;旌蟿?dòng)力系統的最大特點(diǎn)是油、電發(fā)動(dòng)機的互補工作模式。在起步或低速行駛時(shí),車(chē)子僅依靠電力驅動(dòng),此時(shí)汽油發(fā)動(dòng)機關(guān)閉,車(chē)輛的燃油消耗量是零;當車(chē)輛行駛速度升高(一般達40km/h以上)或者需要緊急加速時(shí),汽油發(fā)動(dòng)機和電機同時(shí)啟動(dòng)并開(kāi)始輸出動(dòng)力;在車(chē)輛制動(dòng)時(shí),混合動(dòng)力系統能將動(dòng)能轉化為電能,并儲存在蓄電池中以備下次低速行駛時(shí)使用。日本馬自達汽車(chē)公司于去年年底展出了一款全新的普力馬混合動(dòng)力概念車(chē),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(chē)本身就具備了混合動(dòng)力車(chē)的特征,它內部有一個(gè)內燃發(fā)動(dòng)機,從電動(dòng)機獲得助力,所需電力則是來(lái)自剎車(chē)等操作而產(chǎn)生并被儲存在一個(gè)大電池中的電能。同時(shí),馬自達還嘗試著(zhù)將這種電動(dòng)引擎和一種本身就是混合動(dòng)力引擎的內燃發(fā)動(dòng)機結合在一起,后者既能使用汽油、也能使用氫氣作為燃料。公司花費了數年的時(shí)間開(kāi)發(fā)出這種雙燃料內燃發(fā)動(dòng)機,并表示已經(jīng)可以進(jìn)行批量生產(chǎn)。 天然氣驅動(dòng)技術(shù) 天然氣驅動(dòng)技術(shù),已經(jīng)廣泛應用于許多車(chē)型中,具備了較高的經(jīng)濟性能,例如歐寶汽車(chē)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”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)機款減少大約30%,而比汽油發(fā)動(dòng)機款則可減少大約50%。而且車(chē)上的天然氣罐由高強度鋼制成,其天然氣傳輸管線(xiàn)也由不銹鋼制成;同時(shí)由于因沖撞導致天然氣泄漏的危險較低,而且天然氣比汽油易燃性低,所以與普通車(chē)輛相比,著(zhù)火的危險性更低。 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(chē)能源發(fā)展的趨勢之一。所謂車(chē)用乙醇汽油,就是把燃料變性乙醇和汽油以適當比例(我國目前實(shí)行10%的乙醇參混比例)調配而成的一種新型清潔車(chē)用燃料。采用該技術(shù)的車(chē)型,具備較高的燃油經(jīng)濟性以及低排放的特性。其中美國通用薩博汽車(chē)更是推出了一款SaabBioPower混合動(dòng)力概念車(chē),該車(chē)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(lái)生物能源科技領(lǐng)域獲得了新的突破。 氫燃料電池驅動(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)家們能夠將這種潔凈蓄能系統真正地應用于汽車(chē),那么大多數汽車(chē)上使用的內燃發(fā)動(dòng)機將成為歷史。燃料電池通過(guò)化學(xué)反應將氫轉化成電能,這種化學(xué)反應的唯一副產(chǎn)品是熱量和水蒸氣。電能供應給電機來(lái)驅動(dòng)汽車(chē)。該項技術(shù)依靠氫和氧的化學(xué)反應釋放能量,相對于內燃機驅動(dòng),燃料電池驅動(dòng)的效率更高,污染更低,甚至是沒(méi)有污染,它排出的僅有純凈的水蒸氣。實(shí)際上從60年代起,航天工業(yè)就已經(jīng)使用這種燃料電池了。該技術(shù)已應用于部分試驗車(chē)輛和為某些建筑物提供電能。但由于氫燃料電池動(dòng)力汽車(chē)成本高,而且給電池補氫的“補給站”數量很少,目前商業(yè)化推廣還為時(shí)過(guò)早。而美國通用汽車(chē)公司和戴姆勒—克萊斯勒公司不久前便與美國能源部簽署合約,計劃在將來(lái)5年內開(kāi)發(fā)氫燃料電池動(dòng)力汽車(chē)。其中,梅賽德斯—奔馳A級“F-Cell"便是采用了該技術(shù)的代表車(chē)型之一,該車(chē)將整個(gè)燃料電池系統置于夾層地板裝置中,應用65千瓦異步電動(dòng)機加以驅動(dòng),這使其輸出范圍可達到72千瓦(97馬力)。其時(shí)速最高可至140公里,行程達162公里。汽車(chē)工業(yè)目前面臨的挑戰是如何向燃料電池供給大量的氫。通用汽車(chē)公司相信自己已經(jīng)找到了一條捷徑可將其燃料電池汽車(chē)推進(jìn)。他們采取了從汽油中提取氫的方法,這樣可使駕駛汽車(chē)的人利用國家現有的燃油供給基礎設施。通用汽車(chē)公司正在研究設計一條實(shí)用的汽油改造線(xiàn),估計,該項目將耗資數10億美元。通用汽車(chē)公司希望自己能成為第一家賣(mài)出100萬(wàn)輛汽車(chē)的公司。其他一些汽車(chē)制造廠(chǎng)商,如:福特、戴姆勒-克萊斯勒、本田等公司也正在抓緊研制氫燃料汽車(chē)和甲醇燃料汽車(chē)。這兩種燃料都需要新的供應基礎設施。只有完善這兩種燃料供應的基礎設施,才能使人們廣泛地接受使用氫燃料汽車(chē)和甲醇燃料汽車(chē)。 純電力驅動(dòng)技術(shù) 顧名思義,使用了該項技術(shù)的車(chē)型將以純電力作為其動(dòng)力源,這類(lèi)車(chē)型具備極高的環(huán)保性能,但其存在維護費用極高,在短期內難以普及。其中,最具代表性的便是由法國Venturi公司開(kāi)發(fā)設計的Fetish跑車(chē),而且該車(chē)目前已經(jīng)投入量產(chǎn)。Fetish跑車(chē)采用了動(dòng)力系統中置的形式,雖然電動(dòng)馬達的電壓還不到60千瓦,但是它卻能達到14000轉/分的高轉速,并能輸出241匹的最大馬力。一次充電能夠行駛350公里,電池充電時(shí)間也非???,充10分鐘電就能跑上16公里 |
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