二、传统能源先进科技1、火花塞控制压燃技术(SPCCI)

用于车辆上的内燃机大致分为两种,柴油机与汽油机,由于柴油与汽油两者的化学性质不同,所以他们的点燃方式是完全不同的,柴油在高压的情况下会自行燃烧,而汽油传统方式下只能通过火花塞进行点燃,为了使汽油机拥有柴油机的优势且改进了柴油机的缺点,汽油机使用了均质压燃技术,到目前,马自达公司对传统均质压燃技术进行相应的实用化并推出市场,发明了火花塞控制压燃技术。

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汽油机均质压燃技术借鉴了柴油机的工作原理,利用压力形成一个适合发生燃烧的空间,并在一瞬间将燃烧室内的汽油混合气完全点燃,由于汽油自行发生燃烧的条件非常苛刻,于是马自达将传统汽油机的火花塞引入,使得均质压燃技术(HCCI)变得容易实现。

马自达的SKYACTIV-X发动机在创造高压环境的同时,火花塞辅助将混合气点燃,与传统的点燃不同,传统的火花塞点火并不能保证燃烧室内的汽油被同时点燃,完全燃烧需要一个过程,而SPCCI技术可以做到混合气瞬间完成燃烧。

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采用了火花塞控制压燃技术的马自达SKYACTIV-X发动机在性能以及环保领域有了长足的进步,高达18:1的压缩比,50%的热效率傲视群雄,在性能有了10%的提升情况下,油耗降低了20%—30%,在车用内燃机方面,马自达走在了世界的前列。

2、可变压缩比技术(VCR)

为了使发动机在低负荷区间和高负荷区间有更好的工作情况,扩大在高热效率区行驶的空间,改变压缩比是一种直接且有效的方式,但由于技术上存在的问题,难度很高。

改变压缩比其实就是改变燃烧室的容积,而改变燃烧室容积又分两种方式,直接改变与间接改变,下面简单讲述这两种方式的优缺点与代表:

(1)直接改变(萨博 SCV)

作为曾经发动机技术龙头企业,萨博(SAAB)在21世纪初还未破产时,曾研发出一款可直接改变内燃机燃烧室的发动机,该款发动机的核心技术是在缸体和缸盖之间安装楔形滑块,缸体可以沿滑块的斜面运动,使得燃烧室与活塞顶面相对位置发生变化,从而直接改变了燃烧室的容积。

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萨博的SCV发动机可以实现压缩比范围从8:1—14:1之间的转换,发动机在小负荷时采用高压缩比,在大负荷时采用低压缩比,采用了该技术的1.6L五缸发动机在油耗方面比同级产品降低了30%。

(2)间接改变(日产VC-T)

由于改变缸体结构直接改变燃烧室的方法缺点明显,驱动缸盖需要额外的动力,其次橡胶密封装置的耐用性低,所以导致通过直接改变缸体结构的发动机不是好的选择和研究方向。

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而日产的VC-T发动机是由位于曲轴下部的传动臂、控制轴、谐波传感器组成,当需要改变压缩比时,谐波传感器转动,并驱动传动臂,传动臂使控制轴转动,控制臂转动会将下部连杆向上推动,改变了多连杆角度,连杆长度随之发生改变,间接改变了燃烧室容积。

日产的VC-T发动机已经用在了日产的多个车型上面,该款发动机在有效的提升了动力的情况下,相应的降低了油耗,是内燃机科技的代表作之一。

3、发动机闭缸技术(ECCT)

发动机闭缸技术是指发动机在特定情况下可以关闭发动机部分 汽缸的技术,由于车辆在低速低负荷状态不需要 汽缸全部工作时产生的功率,所以采用关闭发动机工作 汽缸的方式,从而达到环保和提高燃油经济性的目的。

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别克昂科威S的2.0T发动机就是采用了闭缸技术

关于发动机闭缸技术,目前大规模采用的是对特定 汽缸断油并停止其气门运动,但问题在于这种技术存在一定的弊端,这样会使热量分布不均,导致缸体发生变形,因此需要一定的热管理系统来调节温度;最好的方法是在断油断气的情况下将废气引入不工作的 汽缸内,用来保持温度,但该技术存在一定难度

发动机闭缸技术最早用于四缸以上的多缸发动机,目的也是为了使其在城市工况下拥有更好的燃油经济性,但随着技术的发展,闭缸技术开始应用于四缸甚至三缸发动机上。

4、飞轮动能回收系统(KERS)

F1赛车领域一直都是汽车工业金字塔塔尖的存在,但随着近几年来环保问题日益严峻,F1赛车运动不得不遵循,毕竟发动机转速达两万转的F1赛用发动机民用参考性过低,KERS技术正是F1运动顺应社会趋势,保证其先进性的重要一步。

KERS系统实际上是将车身的动能转化为势能,在某一特殊时刻,再将储存的势能以动能的形式加以释放,与混动的动能回收不同,混动车辆的动能回收与内燃机车辆发动机制动的目的相似,在降低制动距离的同时,达到了节省能量的目的。

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当F1赛车在制动的过程中,车身动能会通过无级变速箱传入飞轮,此时处于真空盒中的飞轮被驱动,高速旋转积蓄能量,而当赛车需要提速时,飞轮积蓄的能量再由无级变速箱反向释放,并在主变速箱的输出端与引擎动力合并输出给驱动轮。

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对于F1赛车而言,时速高的情况下踩下刹车,该系统会储存大量的能量,降低再次加速时的油耗,而考虑这一系统的实用价值,由于大多数情况下都是低速行驶,每次踩下刹车后,所储存的能量会较少,但能量可以累积,达到一定数量后能量会被用于再一次的加速,可以降低油耗并加快提速。

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