2011汽车发动机盘点:1月燃效为25.5km/L,12月达到30.2km/L

2011-12-27 17:54:24来源: 日经汽车技术

      2011年的热门话题是EV(电动汽车)及HEV(混合动力车),因此汽车使用的汽油发动机不易受到关注,但今年却是近年来罕见的发动机“丰收之年”。日本国内汽车厂商推出了许多燃效方面值得关注的发动机。

1月20日——来自浜松的消息

  铃木1月20日上市了配备新发动机“R06A”的轻型车“MR Wagon”。计划以“MR Wagon”为开端,将包含“Jimny”在内的轻型汽车的发动机全部换成新机型。上一代发动机“K6A”问世于1994年,这是铃木时隔17年推出新发动机。该公司的轻型车用发动机经过如此长期的连续生产收回了设备投资资金,获得了良好的经济效益。反过来说,R06A也是一款瞄准未来17年的发动机。

  新发动机通过将“K6A”原为68mm的缸径减小至64mm,缩小了燃烧室。采用日本特殊陶业公司提供的M10火花塞,将大于“K6A”的阀门安装在了较小的缸径内。自然吸气型两轮驱动车的10·15模式燃效为25.5km/L。在2011年1月,这是一个当时十分值得自豪的数字,连记者也未曾预料到,到2011年底汽油发动机的燃效竟然能够达到30km/L。

  在随后的3月10日,铃木在“MR Wagon”中追加了带怠速停止机构的车型,将10·15模式燃效提高到了27.0km/L。配备怠速停止机构对燃效作出了极大贡献。另外,本文以下介绍的车型全部带有怠速停止机构。

6月30日——来自广岛的消息

  马自达6月30日推出了配备新一代汽油发动机“SKYACTIV-G1.3”的“德米欧”(图1)。10·15模式燃效达到了30km/L。这是一款1.3L排量直喷汽油发动机。压缩比在量产汽油发动机中达到了全球最高的14,从而提高了热效率

  

图1:“德米欧”配备的“SKYACTIV-G1.3”

    SKYACTIV-G本来使用4-2-1合并型排气歧管。其设计方针是,通过避免排气干扰,完全排出燃烧后的气体来减轻爆震,从而提高压缩比。德米欧是局部改进,因无法改变车身尺寸,所以不能安装4-2-1排气系统。因此,采用了4-1歧管,放弃了对燃效、动力性能及价格的追求。虽在动力性能及价格上作出了少许妥协,但却优先提高了燃效。

9月20日——来自池田的消息

  大发工业9月20日上市了JC08模式燃效为30km/L起的轻型车“Mira e:S”。10·15模式燃效为32km/L。比原来的“Mira”提高了40%。在比铃木率先一步完成换代的“KF”发动机的基础上,将压缩比由10.8提高到了11.3。通过减小燃烧室顶部壁面的厚度、缩短到达冷却水的传热距离,降低了壁面温度、抑制了爆震。

  发动机采用测量燃烧室内离子的“离子电流燃烧控制”技术来控制EGR(废气再循环)量。测量离子电流的传感器是原来就有的火花塞。将火花塞用于本来的目的——点火之后,通过燃烧冲程向火花塞施加电压。在燃烧状态下,燃烧室内会产生离子,因此如果向火花塞和燃烧室壁面之间施加电压,就会流过与燃烧压力几乎相同特性的离子电流。利用这一原理可判断燃烧是否恶化。

  大发的发动机采用尽量增加EGR量来减少发动机泵吸损失的方针进行控制。但EGR量过多的话,燃烧状态就会恶化,最终造成失火。迄今为止都是在防止燃烧状态恶化的范围内留出余地进行控制的。由于可通过离子电流传感器来监控燃烧恶化情况,因此能够进行更加“具有进攻性”的控制,从而增加了EGR量。

9月27日——再次来自广岛的消息

  e:S发布一周之后,马自达局部改进了“Axela”,并为前轮驱动车型配备了“SKYACTIV-G2.0”发动机。配备15英寸轮胎的车型燃效为20km/L(10·15模式)和17.2~17.6km/L(JC08模式),在2.0L级汽油车中排在首位。

  Axela还提高了动力性能,最大扭矩为194N·m/4100rpm,最高输出功率为113kW/6000rpm。0-100km/h的加速时间比上一代车型缩短了7%,100-120km/h的加速时间缩短了22%。包括消费税在内,车辆价格为166万~267万8000日元。配备SKYACTIV发动机的车型虽然提高了燃效和动力性能,但掀背车“20C-SKYACTIV”和“20S-SKYACTIV”、轿车“20C-SKYACTIV”三款车型的价格不变,只有轿车“20E- SKYACTIV”上涨了1万日元。

  与德米欧一样采用了4-1排气系统。德米欧通过对外部EGR进行水冷以减小爆震,从而实现了压缩比14,而Axela只对内部EGR进行了水冷,从而将压缩比减小到了12。德米欧只追求燃效,而Axela则实现了燃效、动力性能以及价格的平衡。推出具备4-2-1排气系统的真正SKYACTIV是2012年需要解决的问题。

10月20日——来自冈崎的消息

  三菱汽车10月20日局部改进了“RVR”,并改用1.8L排量SOHC发动机“4J10”(图2)。还在随后的10月27日,为“Galant Fortis”及“Galant Fortis Sportback”配备了相同的发动机并进行了局部改进。在确保与之前使用的DOHC发动机“4B10”相同的输出功率及扭矩的情况下提高了燃效。车型比较多,平均来说10·15模式燃效提高了12%,JC08模式燃效提高了13~15%。

  

图2:“RVR”等配备的“4J10”

    连续可变吸气阀门机构的特点是可供SOHC发动机使用,以及可用一个机构改变提升量和正时。使用凸轮的可变吸气阀门机构有德国宝马的“VALVETRONIC”、丰田的“VALVEMATIC”以及日产的“VVEL(Variable Valve Event & Lift)”等,但这些机构均用于DOHC发动机,可改变的最多只是提升量。虽然正时会稍有改变,但达不到发动机要求的幅度,因此同时使用了可改变凸轮轴和链轴之间相位关系的机构。这时只能选择DOHC方式。这是因为,使用在SOHC上相位可变的机构时,吸气相位改变则排气也会同样改变。

  三菱通过改进凸轮的配置,使得随着提升量的减小,开阀及闭阀时期都会更早。此次通过将DOHC改为SOHC而减小了汽缸盖,由此抵消了因嵌入可变机构而变大的部分,发动机控制在了与以往基本相同的高度上。此次是局部改进,发动机罩等未变,与以前相同。

12月13日——再次来自浜松的消息

  铃木12月13日上市了“Alto Eco”(图3)。此次改进了1月刚刚面世的“R06A”发动机,并将其配备在该车上,从而实现了比“Mira e:S”的30.0km/L稍高的JC08模式燃效,达到了30.2km/L。尽管两款车型的JC08模式燃效只有0.2 km/L之差,10·15模式燃效相同,但却使Mira e:S在不到3个月的时间内让出了燃效排名第一的宝座。

  

图3:“Alto Eco”配备了经过改进的“R06A”发动机

    发动机通过将支撑曲柄轴的轴瓦宽度比此前减小10%减小了接触面积,从而降低了摩擦阻力。这都是放弃与增压发动机共用,采用专用曲柄的功劳。活塞裙的树脂涂层以往为均匀涂布状态,而此次则改为了波浪形图案。这样一来,润滑油会积存在没有树脂的部分。因为是波浪形,所以在上死点,润滑油积存在上凸位置,在下死点则积存在下凸位置,形成稳定的油膜。再加上接触面积缩小,因而摩擦损失有所减小。

  三条活塞环中,顶环和油环从CrN(氮化铬)改成了DLC(类金刚石碳)涂布。这样就可以在怠速停止后重新启动等难以形成油膜的情况下减小摩擦阻力。

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编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2011/1227/article_4920.html
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