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1、技术前沿1 82 0 0 6 . 6更加省油和更加环保的发动机一直是汽车业界孜孜以求的,在能源日益紧张的今天,人类的可持续移动性成 为 全 世 界 汽 车 厂 家 的 一 个 严 峻 挑战。目前来说, 解决之道总体上分3种阶段:首先是尽量提高现有内燃机的燃油效率, 接下来是混合动力, 最终迎来彻底摆脱石油的氢经济时代。很显然, 我们离第三阶段还有很长的道路,混 合 动 力 车 也 还 仅 仅 处 于 发 展 的 初期。在一方面努力寻求彻底解决之道的同时,全世界的汽车工程师们在提高现有内燃机燃油效率方面也不断有惊喜。F S I直喷式 汽油 发 动 机 技 术 显 然就是一例。第 一 代 汽 油
2、直 喷 发 动 机 价 格 偏高,当柴油发动机的直喷技术在世界上很多地区已经 形成标准的时候 , 汽油发动机直喷技术的发展还处于很初级的阶段。“ 第一代汽油直喷发动机还不能满足人们的高期望值。” 雷诺发言人托马斯梅因格勒说道。在他看来, 第一代发动机在减少能耗方面虽然已经卓有成效, 但是同时价格也偏高。这同时也解释了为什么法国人将他们装配在雷诺梅甘娜和拉古娜车型上的发动机又重新从市场上收回的原因,而这些发动机是欧洲第一批汽油直喷式汽油发动机。现在整个汽车行业都将燃油的燃烧方式从增加氧气比重调整为一种更为合理均匀的燃油空气比值,在发动机研究上进行新的尝试的时机似乎已经成熟: 奥迪工程师克里斯蒂安
3、埃格尔迈尔期望所谓的F S I发动机也能够在市场 上 大 获 全 胜 , 就 像1 6年 前 的T D I柴油发动机一样。荣获了汽车发动机奥斯卡 “ 年度最佳发动机” 大奖的奥迪2 . 0 T F S I发动机正是F S I技术和涡轮增压结合的成果。据埃格尔迈尔介绍,这样的结合能够完 全 发 挥 汽 油 直 喷 技 术 的 优 势 ,“ 汽油直喷 技 术 可 以 给 发 动 机 带 来 更高的效率却不用更多的能耗;而涡轮增压则能使发动机在低转速下保持高扭矩。 ” 这位工程师解释道。 也就是说,这样的发动机可以减少驾驶者换挡的次数并且节省燃油。除此之外,此项技术也为未来减少汽车 尾 气 排 放
4、方 面 奠 定 了 基 础 , 使得汽车不用加装尾气净化器就可以符合欧洲号有害气体排放标准。在满 负 荷(油 门 全 开) 情 况 下, 进气管全开, 均匀注油模式, 形成均匀燃烧, 满足动力需要。部分 负 荷 时(油 门 半 开) , 进 气 管半开, 分层注油模式, 形成 稀 薄 燃 烧,节约燃油。在 西 门 子 公 司 配 件 商V D O董 事克劳斯埃格尔看来, 汽油直喷发动机在 节 省 燃 油 方 面 还 有 更 大 的 潜 力 空间,在未来有望节省燃油2 0 %甚至更多。“ 这样一来汽油发动机与柴油发动机的竞争力就不相上下了。” 埃格尔说道。而发动机工程师们对于将来汽油发动机在与柴
5、油机的竞争中重新占据上风更是充满了信心。在谈到汽油直喷发动机的市场前景时,来自博世的莱昂哈德表示:“ 汽油直喷 发 动 机 会 在 市 场 上 取 得成功,就像柴油直喷发动机一样。到了2 0 0 8年,在欧洲市场上卖出的五分之一的发动机将会是汽油直喷发动机。”根据德国交通管理联邦局的调查数据显示,2 0 0 5年第一季度 德国所有新上牌的车辆中有4 4 . 5 %是使用汽油发动机的,同比去年增加了3 . 5个百分点。“ 从长远来看, 两种不同概念的发动机的竞争将会不分上下。” 巴姆堡汽车 经 济 研 究 所 的 沃 尔 夫 冈迈尼西教授总结道。由于共轨高压喷射柴油系统的发明,令柴油发动机在与汽
6、油发动机的较量中一度明显处于领先地位, 不过,受此启发,汽油直喷技术也开始得到业界真正的重视。而以大众和奥迪为代表的厂家则吹响了汽油发动机反击的号角: 运用第二代燃油直喷技术, 汽油发动机高能耗的缺点得到了很好的改善, 大大缩小了与柴油机的差距。其实,汽油直喷的概念并不是由大众和奥迪提出,而是由三菱汽车公司最早提出的。近来, 许多厂家已开始开发汽油直喷技术。大众/奥迪( F S I )、博世( M o t r o n i c M E D 7 )、 奔驰( C G I )和菲亚汽油发动机的新生汪云青/文F S I直喷式发动机技术未来前景: 与柴油直喷发动机一样成功不加装净化器即可满足欧标准汽油直
7、喷发动机节油仍有空间中国新技术新产品精选设计原理:动力性与经济性兼备2 0 0 6 . 61 9技术前沿A 6 L4 . 2F S I q u a t t r o与A 6 L4 . 2q u a t t r o对比4 . 2F S I 4 . 2V 8改善幅度最大功率3 5 0马力3 3 5马力4 . 5 %最大扭矩4 4 0 N m4 2 0 N m4 . 8 %9 0 k m / h油耗8 . 7 L9 . 2 L5 . 7 %本 技 术 是 由2 0多 种 化 学 元 素 组成, 在反应釜中设置多层石墨盒, 其内部设有红外线电器装置,用来引燃与预热石墨反应堆,使若干种类金属石墨元素,在反
8、应堆中进行有层次的反应。而反应堆的外层壳体与内层壳体之间为真空层,使其隔绝温度保持不受大量损害, 起保温作用。当中心装置的红外线电热元件发生热量时,将外部进入的氧化剂混合气体受热后进入反应堆内部接触化学介质,开始金属原子反应。原子反应分吸热、 氧化、 还原三个过程, 为了防止生成中间的化合物, 其中投以某种还原剂,为了维持其持久的反应,并投以活化剂使原子与原子间发生激烈的碰撞运动,而产生持久不息的高温气体。原子间的碰撞是属于“ 体积功” , 它不属于核分裂功, 无放射性的危害。当“ 体积功” 发生化学反应,始态和终态的情况都具有相同的温度, 除做“ 体积功” 外, 不做其它功。此时物系所吸收或
9、放出的热量称为化学反应的热效应,它是具有恒容恒压的物理性能。因此它的化学反应为两种: 恒容热效应、 恒压 热 效 应 , 在 体 积功不变的情况下, 进行化学反应。本技 术 是 通 过 消 耗 较 少 的 物 质 ,获得大量的热能,它可替代煤炭等化石燃料, 解决我国的能源短缺, 造福人类,促进我国乃至世界的经济进步和社会发展,具有极其重要的划时代意义。技术概述反应堆的化学反应是在一个完全封闭的容器内进行,容器主要放置2 0多 种 化 学 元 素 及 金 属 石 墨 反 应 体 、 电加热管、 电加热片、 阳极板、 阴极板, 通过 电 加 热 管 和 电 加 热 片 向 反 应 釜 加热, 当温
10、度逐步升高时, 向反应釜中通入氧化剂,使反应釜中发生氧化还原反应。通过控制氧化剂向反应釜的输入量可控制氧化反应速度,从而控制反应产生热量的速度。反应原理置于石墨盒中的物质,可分四种成份, 一是性质活跃的活化元素; 二是化学能转为绿色新能源技术特( J T S )等都是汽油直喷技术的代表。不过技术最成熟, 应用最普遍的, 当然还是大众和奥迪。自2 0 0 1年6月起, 奥迪的F S I汽油直喷技术在世界上堪称最严峻的耐久性测试中就展现出了非凡的潜力。接下来, 搭载F S I发动机的奥迪R 8在勒芒大赛中多次夺魁。所 谓F S I, 是F u e l S t r a t i f i e d I n
11、 j e c t i o n的词头缩写, 意指燃油分层喷射, 是直喷式汽油发动机领域的一项革命性技术。将燃油直接喷射入气缸的F S I发动机相比将燃油喷射至进气歧管的传统发动机, 动力性显著提高的同时(约1 0 %)燃油消耗可降低1 5 %。汽油直喷发动机的特点是可采用两种不同的注油模式,即分层注油和均匀注油模式。在部分负荷 (油门半开) 的情况下, 形成所谓的 稀 薄 燃 烧,节约燃料; 而在满负荷 (油门 全 开) 情况下, 发动机采用所谓的均匀燃烧, 满足动力需要。汽油直喷发动机之所以能够实现分层注油,是因为它可控制燃烧室内的注油过程,并在完成触发之前直接注入燃料。这样就可大幅度减少燃烧
12、所需的燃料这是实 现F S I发 动 机经济效益最重要的先决条件。奥 迪 最 新 的V 8 4 . 2 F S I发 动 机 , 采用每缸四气门设计,具备按需控制燃油供给、 可变进气歧管、 进排气凸轮轴连续可调等先进装置系统。这款奥迪最新V 8 4 . 2 F S I发动机最大输出功率可达2 5 7千瓦 (3 5 0马力)/6 8 0 0转, 最大输出扭矩4 4 0牛米/ 3 5 0 0转,配备该发动机的国 产 奥 迪A 6 L 0 7年 型4 . 2 F S I q u a t t r o从 静 止 加 速 到1 0 0公里/小时仅需6 . 4秒; 而9 0公里/小时等速油耗却仅为8 . 7
13、升/百公里。奥 迪3 . 2 F S I V 6发 动 机 在6 5 0 0转/分钟时输出最大功率1 8 8千瓦 (2 5 5马力) ;在3 2 5 0转/分钟时即可达到最大扭矩3 3 0牛米。搭 载7速m u l t i t r o n i c无 级/手 动 一体 式 变 速 箱 的 国 产 奥 迪A 6 L 0 7年 型3 . 2 F S I从静止加速到1 0 0公里/小时仅需7 . 7秒,其最高时速可达2 4 0公里/小时;9 0公里每小时等速油耗仅为7 . 4升/百公里。而 搭 载t i p t r o n i c自 动/手 动一体式变速箱的国产奥迪A 6 L 0 7年型3 . 2 F S I -q u a t t r o全 时 四 驱 车 型 从 静 止 加 速 到1 0 0公里/小时仅需7 . 1秒, 最高时速更是高达2 4 4公里/小时;9 0公里每小时等 速 油 耗 也 仅 为7 . 9升/百 公 里 。中国新技术新产品精选F S I是如何实现稀薄燃烧的?奥迪4 . 2 F S I V 8发动机奥迪3 . 2 F S I V 6发动机
