1、動力洶涌澎湃，回顧汽車發(fā)動機技術(shù)發(fā)展史字體大?。捍?| 中 | 小 2009-06-13 20:41 - 閱讀：11 - 評論：0 汽車整體技術(shù)日新月異，而作為汽車的心臟發(fā)動機技術(shù)的進步顯得更受關(guān)注。如今介紹一輛汽車的發(fā)動機時：可變氣門正時技術(shù)，雙頂置凸輪軸技術(shù)，缸內(nèi)直噴技術(shù)，VCM汽缸管理技術(shù)，渦輪增壓技術(shù)，等等都已經(jīng)運用的相當廣泛；在用料上也是往輕量化的方向發(fā)展：全鋁發(fā)動機目前的應用已經(jīng)非常廣泛；汽車的污染也是不可避免，于是新能源技術(shù)，包括柴油機的高壓共軌，燃料電池，混合動力，純電動，生物燃料技術(shù)也已經(jīng)有普及的趨向，但回顧一下發(fā)動機的歷史或許更能理解這一百多年來汽車技術(shù)所發(fā)生的巨大變革。十

2、佳發(fā)動機VQ35汽車技術(shù)的迅猛發(fā)展從我國的汽車教材也能看出端倪：新技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)讓汽車教材難以跟上步伐！如今大部分汽車教材還是以東風汽車的發(fā)動機來作為范例，而東風發(fā)動機還是帶化油器的老式發(fā)動機，與如今全電子化的發(fā)動機簡直就隔了幾個世紀?；氐狡嚨钠鸩诫A段，那時的汽車被馬車嘲笑，污染嚴重，但起步的意義卻非同尋常。汽油機之前的摸索階段蒸汽機汽車1858年，定居在法國巴黎的里諾發(fā)明了煤氣發(fā)動機，并于1860年申請了專利。發(fā)動機用煤氣和空氣的混合氣體取代往復式蒸汽機的蒸汽，使用電池和感應線圈產(chǎn)生電火花，用電火花將混合氣點燃爆發(fā)。這種發(fā)動機有氣缸、活塞、連桿、飛輪等。煤氣機是內(nèi)燃機的初級產(chǎn)品，因為煤氣發(fā)

3、動機的壓縮比為零。1867年，德國人奧托（Nicolaus August Otto）受里諾研制煤氣發(fā)動機的啟發(fā)，對煤氣發(fā)動機進行了大量的研究，制作了一臺臥式氣壓煤氣發(fā)動機，后經(jīng)過改進，于1878年在法國舉辦的國際展覽會上展出了他制作的樣品。由于該發(fā)動機工作效率高，引起了參觀者極大的興趣。在長期的研究過程中，奧托提出了內(nèi)燃機的四沖程理論，為內(nèi)燃機的發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ)。德國人奧姆勒和卡爾本茨根據(jù)奧托發(fā)動機的原理，各自研制出具有現(xiàn)代意義的汽油發(fā)動機，為汽車的發(fā)展鋪平了道路。1892年，德國工程師狄塞爾根據(jù)定壓熱功循環(huán)原理，研制出壓燃式柴油機，并取得了制造這種發(fā)動機的專利權(quán)。奔馳的單缸二沖程汽油發(fā)動機

4、奔馳1號上用的是二沖程發(fā)動機1886年被視為汽車的誕生日，那輛奔馳一直為人所津津樂道。但是其動力單元卻實在“寒酸”：第一輛“三輪奔馳”搭載的臥式單缸二沖程汽油發(fā)動機，最高時速16KM每小時。這就是第一輛汽車的發(fā)動機，那時勇敢卡爾奔馳的夫人駕駛這輛奔馳1號上坡還需要兒子推車，當然沿途不停的熄火，轉(zhuǎn)向也不靈，回娘家100公里的路程硬是走了一整天。四沖程發(fā)動機的應用四沖程發(fā)動機工作圖四沖程發(fā)動機其實早就由德國人奧托研制出來了。但應用的汽車上不得不提戴姆勒，他由于協(xié)助奧托研制四沖程發(fā)動機的原因而成為了第一個將四沖程發(fā)動機裝上汽車的人。顯然，從四沖程到二沖程是個巨大的進步。四沖程發(fā)動機的平衡性與燃燒效率

5、都更加好。如今的汽車發(fā)動機技術(shù)已經(jīng)基本全部用的是四沖程技術(shù)。而在發(fā)動機的基本運行方式確定后，卻有人又向傳統(tǒng)發(fā)出了挑戰(zhàn)。轉(zhuǎn)子式發(fā)動機馬自達堅持的轉(zhuǎn)子發(fā)動機1957年，德國人汪克爾發(fā)明了轉(zhuǎn)子活塞發(fā)動機，這是汽油發(fā)動機發(fā)展的一個重要分支。轉(zhuǎn)子發(fā)動機的特點是利用內(nèi)轉(zhuǎn)子圓外旋輪線和外轉(zhuǎn)子圓內(nèi)旋輪線相結(jié)合的機構(gòu)，無曲軸連桿和配氣機構(gòu)，可將三角活塞運動直接轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動。它的零件數(shù)比往復活塞式汽油少40%，質(zhì)量輕、體積小、轉(zhuǎn)速高、功率大。1958年汪克爾將外轉(zhuǎn)子改為固定轉(zhuǎn)子為行星運動，制成功率為22.79千瓦、轉(zhuǎn)速為5500轉(zhuǎn)/分的新型旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機。該機具有重要的開發(fā)價值，因而引起各國的重視。日本東洋公司

6、（馬自達公司）買下了轉(zhuǎn)子發(fā)動機的樣機，并把轉(zhuǎn)子發(fā)動機裝在汽車上，可以說，轉(zhuǎn)子發(fā)動機生在德國，長在日本。如今轉(zhuǎn)子發(fā)動機依然只是馬自達一家公司在用，不知道馬自達這門獨門技術(shù)何時能全面開花。發(fā)動機的工作形式確定后，就是發(fā)動機技術(shù)的完善了，隨著時間的推移，好多發(fā)動機的經(jīng)典設計都已經(jīng)不能滿足人們的需求了?；推魇桨l(fā)動機化油器最早誕生于1892年，由美國人杜里埃發(fā)明。隨著技術(shù)的演進，化油器功能愈加完備，直到上個世紀中后期，化油器已經(jīng)分為五部分：主供油系統(tǒng)、起動系統(tǒng)、怠速系統(tǒng)、大負荷加濃系統(tǒng)（省油器）和加速系統(tǒng)。五部分的作用在于：根據(jù)發(fā)動機在不同情況下的需要，將汽油氣化，并與空氣按一定比例混合成可燃混合氣，

7、及時適量進入氣缸。即將淘汰的化油器化油器的優(yōu)點有：能夠?qū)?nèi)燃機的油氣比控制在理想的水平上，不論天候、溫度，永遠進行著一成不變的工作。而且化油器的成本低、可靠度高，維修、保養(yǎng)容易。當然化油器也存在許多弱點：比如，在冷車啟動、怠速運轉(zhuǎn)、急加速或低氣壓環(huán)境等，這樣固定的供油方式實際上并無法全面滿足引擎的運轉(zhuǎn)需求，甚至可能因而產(chǎn)生黑煙、燃燒不全與馬力不足等狀況。因此，2002年起，中國已經(jīng)明令禁止銷售化油器轎車，此后所有車型都改用電噴發(fā)動機。當然目前在馬路上跑的還有化油器式的發(fā)動機，隨著時間的推移，化油器式發(fā)動機將徹底退出歷史的舞臺。電噴發(fā)動機電噴提供最早出現(xiàn)于1967年，由德國保時捷公司研制的D型電

8、子噴射裝置，隨后被用在大眾等德系轎車上。這種裝置是以進氣管里面的壓力做參數(shù)，但是它與化油器相比，仍然存在結(jié)構(gòu)復雜，成本高，不穩(wěn)定的缺點。針對這些缺點，波許公司又開發(fā)了一種稱為L型電子控制汽油噴射裝置，它以進氣管內(nèi)的空氣流量做參數(shù)，可以直接按照進氣流量與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系確定進氣量，據(jù)此噴射出相應的汽油。這種裝置由于設計合理，工作可靠，廣泛為歐洲和日本等汽車制造公司所采用，并奠定了今天電子控制燃油噴射裝置的雛形。大眾1.8T電噴發(fā)動機目前為止，電噴系統(tǒng)的行車電腦會隨時偵測引擎溫度、進氣流量、轉(zhuǎn)速變化、震動狀況，并依照實際需求調(diào)整供油量與點火時間，因此在動力輸出、燃油經(jīng)濟與排污表現(xiàn)上可以取得相當不錯

9、的平衡。同時為了增加發(fā)動機進氣量，提高燃油效率，發(fā)動機從早期的單點噴射，演化至多點噴射，氣門數(shù)量從兩個增加至五個。目前最先進的當屬搭載VVT可變氣門技術(shù)的電噴發(fā)動機。總體而言，電噴供油系統(tǒng)的最大優(yōu)點就是燃油供給之控制十分精確，讓引擎在任何狀態(tài)下都能有正確的空燃比，不僅讓引擎保持運轉(zhuǎn)順暢，其廢氣也能合乎環(huán)保法規(guī)的規(guī)范。然而，電噴供油系統(tǒng)并不是最科學的。由于內(nèi)燃機構(gòu)造的先天限制，電噴噴嘴安裝在氣門旁，只有在氣門打開時才能完成油氣噴射，因此噴射會受到開合周期的影響，產(chǎn)生延遲，因而影響電腦對噴射時間的控制。不過好在這一問題已經(jīng)被缸內(nèi)直噴技術(shù)解決了。缸內(nèi)直噴發(fā)動機近兩年，當歐美廠商意識到電噴技術(shù)的研發(fā)已

10、經(jīng)進入瓶頸期，于是缸內(nèi)直噴技術(shù)成為了各大廠商的主攻方向。目前市場上備受關(guān)注的缸內(nèi)直噴發(fā)動機包括：奧迪FSI缸內(nèi)直噴發(fā)動機、凱迪拉克SIDI雙模直噴發(fā)動機。與電噴發(fā)動機相比，缸內(nèi)直噴發(fā)動機的噴油嘴被移到了汽缸內(nèi)部，因此缸內(nèi)油氣的量不會受氣門開合的影響，而是直接由電腦自動決定噴油時機與份量，至于氣門則僅掌管空氣的進入時程，兩者則是在進入到汽缸內(nèi)才進行混合的動作。由于油、氣的混合空間、時間都相當短暫，因此缸內(nèi)直噴系統(tǒng)必須依靠高壓將燃油從噴油嘴壓入汽缸，以達到高度霧化的效果，從而更好的進行油氣混合。此外，缸內(nèi)直噴系統(tǒng)的燃燒室、活塞也大多具有特殊的導流槽，以供油氣在進入燃燒室后能夠產(chǎn)生氣旋渦流，來提高混

11、合油氣的霧化效果與燃燒效率。一般而言，應用了缸內(nèi)直噴技術(shù)的發(fā)動機要比同排量的多點噴射發(fā)動機的峰值功率提升10%至15%，而峰值扭矩能提升5%至10%。這樣的提升，可謂是一種質(zhì)變，而單靠增加氣門數(shù)量是難以達到這一效果的。發(fā)動機新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)：在發(fā)動機的工作方式和噴油方式確定后，發(fā)動機的進化之路并沒有終止，在發(fā)動機技術(shù)的完善上一代一代的汽車人在做著不懈的努力。有些完善甚至都沒辦法記錄。很顯然現(xiàn)在的發(fā)動機運轉(zhuǎn)更加平順了，抖動也不是那么激烈了。燃油經(jīng)濟性也更好了，馬力更足了。而這些都是依賴于新技術(shù)的運用。為了改善進氣就有了：本田的ECVT,豐田的VVT-I,現(xiàn)代的CVVT，通用的DVVT等可變氣門正

12、時技術(shù)；為了獲得更好的空燃比，就有了大眾的TFSI分層噴射技術(shù)，VIS可變進氣道技術(shù)，渦輪增壓中冷技術(shù)等等；為了使環(huán)境污染最小在排氣管里又增加了氧傳感器，三元催化轉(zhuǎn)化器，以及廢棄在循環(huán)技術(shù)。目前，由于環(huán)境污染的惡劣影響，對汽車尾氣排放的要求也越來越高，老氣的發(fā)動機技術(shù)淘汰已經(jīng)成了必然，更多充分利用能源的技術(shù)也在不停的研發(fā)當中。同時由于全球能源危機的巨大影響，更加節(jié)能的新能源技術(shù)必將在發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展上書寫重重的一筆。附：發(fā)動機相關(guān)知識發(fā)動機就是一個能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)，即將汽油(柴油)的熱能，通過在密封汽缸內(nèi)燃燒氣體膨脹時，推動活塞作功，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，這是發(fā)動機最基本原理。發(fā)動機所有結(jié)構(gòu)都是為能量轉(zhuǎn)換

13、服務的，雖然發(fā)動機伴隨著汽車走過了100多年的歷史，無論是在設計上、制造上、工藝上還是在性能上、控制上都有很大的提高，其基本原理仍然未變，這是一個富于創(chuàng)造的時代，那些發(fā)動機設計者們，不斷地將最新科技與發(fā)動機融為一體，把發(fā)動機變成一個復雜的機電一體化產(chǎn)品，使發(fā)動機性能達到近乎完善的程度，各世界著名汽車廠商也將發(fā)動機的性能作為競爭亮點，那么什么是發(fā)動機性能呢？發(fā)動機的分類現(xiàn)代高科技在發(fā)動機上得到完美的體現(xiàn)，一些新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)廣泛應用在發(fā)動機上。如V12、V8、V6發(fā)動機：它們均指氣缸排列成V型，這種發(fā)動機充分利用動力學原理，具有良好的平穩(wěn)性，增大發(fā)動機排量，降低發(fā)動機高度。如：AudiA860使用

14、W12-12缸V型排列發(fā)動機，BENZS600使用V12-12缸IV型排列發(fā)動機等。一般情況下，按照排量大小的不同發(fā)動機分為三缸、四缸、六缸、八缸幾種類型。目前1.3L-2.3L排量的車大多采用直列四缸發(fā)動機，其特點是體積小、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便；2.5L以上的排量一般采用多缸設計，其中有直列六缸，如寶馬；也有呈一定角度分兩邊排列的V型六缸發(fā)動機，可有效果降低震動和噪音，如別克車系；一般來說排量越大，發(fā)動機的功率就越高。但現(xiàn)在也有些小排量的車通過渦輪增壓、多氣門、可變正時器等技術(shù)來提高功率。發(fā)動機的性能發(fā)動機性能參數(shù)也就是最能體現(xiàn)發(fā)動機工作能力的參數(shù)，主要包括：排量、最大功率、最大扭矩。關(guān)于排量

15、：排量往往與發(fā)動機功率聯(lián)系在一起，排量的大小影響著發(fā)動機功率的高低，通常也把它作為劃分高、中、低檔車的標準。什么是排量呢？大家都清楚，活塞在氣缸內(nèi)作往復上下運動，這樣往復運動必然有一個最高點和最低點，活塞從最低點到最高點所掃過的氣缸容積，稱為單缸排量，所有氣缸排量總和稱為發(fā)動機排量，很顯然3.0的排量對你來說應該心滿意足了。關(guān)于最大功率與最大扭矩：這往往是大家最容易混淆的兩個概念，有人認為車的功率越大，力就越大，其實不然。同樣300匹馬力，在跑車上可以讓車跑到250公里小時以上的速度，但在一部貨柜車上，可能最多只有150公里小時的速度，但它能拖動30-40噸重的貨柜。這里面的奧秘就在于兩部車的

16、扭矩有很大的不同，簡單來說，功率表現(xiàn)在高轉(zhuǎn)速，在發(fā)動機性能曲線圖上，隨著轉(zhuǎn)速上升而明顯上升，它決定了車子能跑多快，扭矩不一定在高轉(zhuǎn)速時發(fā)揮，在曲線圖上較為平直，它可以決定車行駛時的力量，包括加速性。在解讀發(fā)動機參數(shù)時，需要注意的是，不要單看功率有多大，同時也要看到扭力參數(shù)，并注意當發(fā)動機處于最大功率、最大扭矩時的轉(zhuǎn)速，當然以轉(zhuǎn)速值稍低為好。汽車的魅力都在它的動感，而動感的靈魂卻在發(fā)動機，發(fā)動機發(fā)展到今天，已經(jīng)非常完善，很難想象失去發(fā)動機的日子，汽車會是一個什么樣子。豐田在美國不是一夜之間就成功的”1965年新型C orona上市，特別是1968年新型花冠上市以后,豐田在美國的銷售量直線上升，1

17、969年達到13萬輛。進入70年代后,豐田汽車在美國的銷量更進一步大幅增長，特別是1975年的石油危機，成全了豐田全美的銷售冠軍。斯蒂文說，豐田在美國正式銷售以來，一直致力于提升產(chǎn)品競爭力。他們的銷售策略從來不是針對某個競爭對手，而是面對消費者，不斷研究市場需求。他們在美國銷售的29種車型，款款都有專門的消費對象。上世紀80年代，美日之間出現(xiàn)嚴重的貿(mào)易摩擦。1980年，美國參院通過了關(guān)于限制日本汽車進口的決議，1981年，豐田開始主動限制向美國的乘用車出口。1984年,豐田與通用汽車在加尼福尼亞州建立合資公司努米（Nummi），采用豐田方式生產(chǎn)。為豐田生產(chǎn)的產(chǎn)品掛Corona商標，為通用生產(chǎn)的

18、產(chǎn)品掛旁帝亞克商標。投產(chǎn)后兩年，就成為全美國效率最高的汽車制造廠。繼努米之后，1986年豐田又在美國肯塔基州和加拿大建立了工廠，1996年在印第安納、2002年在新墨西哥、2003年在得克薩斯建了整車制造廠。此外，還在西弗吉尼亞、亞拉巴馬以及加拿大等地建立了一批零部件廠，豐田在北美的工廠達到了10個。2010年還將在密西西比州建第11個工廠。目前為止，豐田在美國直接投資已達156億美元，直接間接創(chuàng)造了近40萬個就業(yè)崗位。努米工廠的投產(chǎn)，是豐田美國業(yè)務由出口主導型轉(zhuǎn)向當?shù)厣a(chǎn)為主的分水嶺。1987年豐田向北美直接出口的汽車數(shù)量開始逐年減少，同時在北美生產(chǎn)的汽車數(shù)量卻逐年增加。1986年生產(chǎn)量為2

19、0萬輛，1997年達到90萬輛，2002年累計產(chǎn)量達到1000萬輛，2005年累計產(chǎn)量達1500萬輛。努米工廠被視為豐田在美業(yè)務的里程碑工程。近日，記者有幸參觀了位于美國肯塔基州辛辛那提的豐田工廠。該廠1988年1月投產(chǎn)，總投資55億美元，占地750萬英畝，相當于160個足球場大小，是豐田在美國建立的第一家獨資工廠。豐田最暢銷的車型凱美瑞就是在這里生產(chǎn)，此外還生產(chǎn)Solara、Avalon兩種車型，日產(chǎn)能力約2000輛，產(chǎn)品銷往美國、加拿大、墨西哥等北美市場，2006年該廠生產(chǎn)了50.4萬輛整車和53萬臺發(fā)動機。工廠有員工7000多人，其中日籍雇員工只有36名，僅占全廠員工人數(shù)的05，豐田重視

20、在美國的本地化，可見一斑。工廠總經(jīng)理斯蒂夫（SteveStAngelo）告訴我們，他們的產(chǎn)品供不應求，工廠一般只有15天的存貨?，F(xiàn)年52歲的斯蒂夫，原先在通用汽車工作了30年，2005年退休后就聘于此。在1994年至1996年間，作為通用的員工，他兩度在努米工廠與豐田專家“肩并肩工作”過6個月，對“豐田生產(chǎn)方式”有著特別深刻的體會。他說他們制造方面和銷售商有著非常好的關(guān)系，銷售方面提出什么要求，他們都能及時改進，比如今年銷售商要求增加混合動力車的供應量，他們就將凱美瑞混合動力的比例提高到35。據(jù)了解，豐田在美國有研發(fā)人員1000多名?，F(xiàn)在他們生產(chǎn)的車子地產(chǎn)化率達到75，350家零部件供應商分布

21、在全美各地，其中有90家在肯塔基州。該廠工人平均工資每小時30美元，此外還有其他福利。“公司要成功，經(jīng)銷商必須是成功的”豐田最重要的市場是美國東海岸的加州地區(qū)，豐田在美國的市場份額是15.5，而在加州則超過20。豐田北美銷售公司（TMS）是南加州收入最高的公司，公司負責公共事務的副總裁JamesELentz說：“銷售商是豐田美國極其重要的部分，公司要成功，經(jīng)銷商必須是成功的，必須要保證他們有穩(wěn)定的利潤并能很好發(fā)展”。豐田在美國有1215家豐田品牌的銷售商，215家雷克薩斯銷售商，直接雇用員工35萬人，間接就業(yè)人數(shù)達38.6萬人。洛杉磯的LongoToyota是豐田全球最大的銷售商，在洛杉磯有7

22、7家專賣店，40年來銷量一直排名第一，2006年銷售新車28866輛，其銷量是第二名的三倍。它的銷售員能講31種語言，可以接待不同民族和國家的客戶。JamesELentz說：“豐田生產(chǎn)方式已經(jīng)滲透到了供應商中”。目前豐田在北美銷售的品牌有三個： T O Y O T A 、LEX U S、Scion，銷售29 款車型。最暢銷的車是凱美瑞，也是全美銷售量最多的車型，1988年以來，已累計銷售了512萬輛。今年6月份銷量達到46萬輛，占全美16.1份額。LEXUS品牌在美國的銷售也相當出色，最近十年，銷量由不足10萬輛增長到近30萬輛，成為北美銷量第一的豪華品牌。與此同時，美系豪華車品牌林肯、凱迪拉克，則在自己家門口由30多萬輛降至不足15萬輛。最近推出的雷克薩斯LS600hL是豐田第一輛售價超過10萬美元的車。近年來，豐田混合動力車銷量在美國市場的增長尤為迅速，2004年為5萬多輛，2006年便增加到近20萬輛，今年預計還將增長94。在豐田的乘用車中，普銳斯銷量排第三位，緊次于凱美瑞和花冠。今年5月，普銳斯銷量在全美排第九位，比沃爾沃、凱迪拉克