2011年全球最新汽车技术盘点之发动机篇

EcoBoost发动机1.0升版本探秘

　　福特再次拓展其EcoBoost™高性能发动机家族阵容，主要针对北美市场推出新款1.0升EcoBoost™三缸发动机。这是福特有史以来开发的第一款三缸发动机，也是排量最小的福特发动机。

　　1.0升EcoBoost发动机的最大功率将达120马力，最大转矩输出152牛·米；与绝大部分1.6升自然吸气汽油发动机（例如福特自己的1.6升Duratec发动机）相比，两方面性能都已经达到相同水准或有所超越。

　　该发动机采用多项先进技术，曲柄连杆机构采用偏置曲轴（Offset Crankshaft）布局，活塞往复运动所在的轴线的延长线不经过曲轴中心，可减少做功冲程期间活塞与汽缸壁的摩擦，能够使燃烧更充分；还有诸如涡轮增压、燃油直喷和双独立可变凸轮正时Ti-VCT（Twin Independent Variable Camshaft Timing）等技术。

GM：汽油直喷压燃技术用于轻型柴油引擎

　　威斯康星大学和通用汽车团队在联合研究中发现，低温燃烧LTC（Low Temperature Combustion）机制下，高速汽油直喷压燃技术用于低负荷柴油发动机具有可行性。

　　汽油直喷压燃，即GDICI（Gasoline Direct Injection Compression Ignition）技术，当前正处于进一步研究探索阶段，以将其用于柴油发动机，降低其氮氧化物和颗粒物PM（Particulate Matter）的排放量。

　　目前已经获得一定成果，例如上止点TDC（Top Dead Center）处带喷射正时（Injection Timing），汽油燃料压燃延迟间隔越大，则发动机可承受负荷越高，而排放烟雾量反而越低，同时在氮氧化物、碳氧化物、未燃碳氢化合物UHC（Unburned Hydrogen Carbon）排放和燃油消耗方面未有任何折中。

Scuderi发动机测试出64mpg油效

　　Scuderi集团开展了一项计算机模拟测试，将Scuderi发动机与欧洲“高燃油经济性”级别车辆动力进行对比。结果显示，如果Scuderi发动机采用废气涡轮增压技术和空气混合技术，可以达到美国标准63.5 mpg燃油效率，折合每100千米行程油耗3.7升，二氧化碳排放水准为85克/千米。

　　Scuderi发动机属于分循环设计，具有两个高压冲程——压缩冲程（Compression Stroke）和做功冲程（Power Stroke）；以及两个低压冲程——吸气冲程（Intake Stroke）和排气冲程（Exhaust Stroke）。做功冲程属于被动工作（Positive Work），换而言之气体膨胀产生能量推动机械工作。而吸气冲程、排气冲程和压缩冲程则属于消极工作（Negative Work），也就是说发动机消耗能量推动机械做功。

2012款别克君越V6发动机减重20磅

　　2012款别克君越的动力选择范围内包含一款新型3.6升V6发动机。该发动机采用气缸盖和尾气歧管一体化设计，起到了减重、降排、除噪等效果；而修改后的进气口改善了进入燃烧室的气流特性，扩大的进气阀门和新型延寿凸轮轴则提高了空气流量，提升了发动机的动力输出。

　　增大的进气阀门与更长的开启时间是增大进气流量的保证，不过通常藉此换来的功率增长需要以提升的油耗作为代价。为改善折中效果，设计师优化了发动机的燃油系统。

　　轻量化组件与增强手段综合作用下，3.6升V6发动机减重幅度20.5磅，在未折中燃油经济性的前提下增加23马力功率输出。

里卡多开发CoolR重载车动力燃烧技术

　　里卡多汽车公司和布莱顿大学（University of Brighton）协作设计并评估一套先进分循环（Split-cycle）燃烧系统，以降低重载车辆碳排放总量。该项可行性研究名为CoolR，最主要的技术特点是采用了低温喷射（Cryogenic Injection）等温压缩（Isothermal Compression）。

　　里卡多分循环发动机概念主要内容包括：压缩过程中注入液氮LN2（Liquid Nitrogen），从而抑制温度上升，并增加总质量；用发动机能量制造液氮（制造效率是关键参数）；能量恢复机制从尾气中将热量转移到压缩空气内。

　　CoolR概念技术的目标在于采用喷射液态制冷剂的方式达到相同的热动力增益效果。考虑到制冷剂使用过程中的能耗，最终热效能改进幅度将达到40%左右。这一效果明显胜过当前同样处于开发阶段的其他前景较好的技术，例如基于温差发电/热电（Thermo-electric Generation）技术的尾气余热能量恢复概念，以及有机郎肯循环（Organic Rankine Cycle）低温废热发电技术等。

2012款别克车型全面应用燃油直喷技术

　　2012款别克采用2.0升Ecotec Turbo发动机，全面应用燃油直喷技术，具有强劲的低转速转矩特性和高可靠性。

　　缸内燃油直喷为实现稀薄燃烧设下基础；在车辆匀速巡航或其他低负荷情况下，发动机可以进入进入超稀薄或“精实”（Ultra lean）状态。此时进气冲程中的发动机只能吸进空气，直到压缩冲程才由喷油嘴供应燃料，将燃油节约效果再推进一个层次，还能使动力曲线更加平顺。

　　直接向燃烧室喷射燃油在燃油蒸发过程中可降低压缩混合气体的温度，这有利于提高压缩比，增大点火提前量，并减少燃油消耗。

　　别克君威Turbo车型采用带燃油直喷技术的2.0升Ecotec Turbo发动机之后，最大功率输出达到220马力，超过同级别竞争对手讴歌TSX达19马力，而2000rpm转速条件下转矩高出88磅·英尺；公路油效达到32mpg，高于讴歌TSX的28mpg。

科迈罗的气缸盖及尾气歧管一体化铸铝设计

　　在车辆设计生产中，高功率输出、低燃油消耗和低尾气排放等性能往往在一定程度上相互抵触，难以周全。2012款雪佛兰科迈罗配备的3.6升燃油直喷V6发动机则较好地实现了三种性能之间的协调，其手段在于采用了新气缸盖设计，使之与尾气排放歧管集成，采用一体化铸铝部件打造。

　　新款V6发动机含有两套排气歧管-气缸盖一体化部件，每套部件取代了原先的多个零部件，包括：一个带有六个螺栓的铸铁排气歧管，一个垫圈（Gasket）以及一个带有三个螺栓的防热罩。通过取消并替代原有的零部件，新设计消除了垫圈故障的潜在可能，同时达到每台发动机减重13磅（约折合6千克）的效果。

　　减重之后，2012款雪佛兰科迈罗2LS车型按照EPA估算标准，公路燃油经济性提升至30mpg。

沃尔沃开发动能恢复系统KERS飞轮技术

　　沃尔沃汽车正与其他厂商机构联合开发动能恢复系统KERS（Kinetic Energy Recovery System）飞轮技术，用于收集制动过程中的能量。公司称该技术可将四缸发动机动力提升至六缸发动机水平，同时还能降低油耗20%。

　　飞轮最外层为飞轮容器（Flywheel Containment）。中心为钢制轮毂（Hub），在轮毂之外是轻质高强度碳纤维材料制成的轮辋/轮缘（Rim）。由于采用了碳纤维材料，因而整个飞轮的重量控制在6千克水平，其直径为20厘米。飞轮容器内部为真空，可以将飞轮的旋转动能的摩擦损失降至最低。

　　新系统作用于后驱动轴。当制动操作执行后，受内燃发动机驱动的前轮动力将关闭。在车辆制动后的能量作用延迟中，制动操作吸收车辆动能，转移到飞轮上，可使飞轮高速旋转，其转速峰值高达每分钟60000转。当车辆重新起动时，飞轮的旋转动能又通过特殊设计的传动系统再次转移到后车轮。飞轮中的能量可用于车辆再加速过程，或者当车辆达到巡航速度时提供维持运行效果。

大陆集团为未来汽车提供一系列新驱动系统

　　大陆集团正通过两条主要途径开发未来不同驱动系统技术。其一：通过废气涡轮增压系统、新型喷射及点火系统、优化设计需求调节燃料泵等创新技术手段，提高传统驱动系统的工作效率。其二：通过安装动力电子设备、电动马达和作为核心部件的能量储存装置等方式，提升驱动总成的电气化水平。

　　发动机和传动系统控制：新型发动机管理系统EMS 3（Engine Management System 3）不仅能够用于各类喷射系统，同时也可以与混合动力技术整合集成。

　　公司还为双离合器传动系统推出机电控制（Electromechanical Control）技术，并业已将产品投入批量生产，与液压控制系统竞争。机电控制用于干式双离合器传动系统，这也是世界首创。

　　喷射和燃油系统：大陆集团在燃油共轨系统、高压泵和喷射阀等方面处于世界领先位置。甚至最微量的燃油都要经过准确测量获得绝对精度。大陆的工序让汽油和柴油喷射系统在整个寿命期内都可保持高准确度、高强度和高可靠性。此外，下一代需求导向燃油泵也将大幅改进燃油消耗特性。

沙伯协同IAV为EV动力总成开发新材料

　　沙伯基础创新塑料（SABIC Innovative Plastics）宣布与德国IAV（Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr）达成协议，共同为电动车及插电式混合动力车的动力总成零部件开发新材料。

　　沙伯基础创新有多款新材料能够取代原先的钢材用于电池外罩和框架，典型产品包括改性聚苯醚Noryl GTX*树脂和聚对苯二酸丁二酯Valox*树脂。与通常的玻璃或矿物填充树脂相比，Noryl GTX*树脂的密度大约降低25%。如果作为电动车电池框架和外罩材料，能够推动其轻量化进程。

　　混合动力车的电池组额定输出电压越高，则逆变器、电子控制装置、电池管理系统等电子部件产生的电磁波越发强烈，其电磁干扰/EMI（Electromagnetic Interference）和射频干扰/RFI（Radio Frequency Interference）的屏蔽功能则愈显重要。沙伯基础创新公司的LNP* Faradex*复合材料具有良好的EMI/RFI屏蔽能力，可代替较重的金属板层与镀层。