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中國靠甚么造出先進發動機

时间:2019-11-11 来源网站:天津汽车网

中国靠甚么造出先进发动机

1提发动机,言必称功率、扭矩,仿佛这些数据才能表明1台发动机的水准,所以,当奇瑞宣布新推出的1.5T汽油发动机的“热效率”达到37.1%,并号称“中国第一”时,很多人感到新鲜和疑惑:为什么提“热效率”这是发动机的新指标

▲奇瑞公布的E4T15B发动机“热效率”到达37.1%

发动机热效率,不是甚么新鲜概念,相反,它是比功率、扭矩更基础的一个概念虽然这在中国的汽车传媒圈儿不算热词,日本专业媒体却是终年挂在嘴边——“热效率”,是业界衡量发动机技术水平的一个重要数据(什么是热效率容下文慢慢细说)

日本汽车界最近关于“热效率”的热点话题,是丰田去年底公布了一款全新设计的2.5升自然吸气汽油发动机,热效率到达了惊人的40%这款发动机的亮点是使用了“高速燃烧”技术,而热效率40%,是目前量产汽油发动机的“全球最高水平”(这款发动机与混动系统搭配,热效率还能再高一点,能到41%)

▲丰田最新的2.5升自然吸气汽油发动机最大热效率达到40%,是目前全球最高水平

日本的丰田和马自达公司,正在积极研发“HCCI”(大意为“均质压燃”),这类技术不用火花塞点火,而是用类似柴油机的“压燃”方式,听说,“压燃”方式可以把汽油发动机的热效率提高到50%左右

汽油发动机热效率达到50%,不光是日本某个汽车公司的目标,它已上升到日本“国家战略”层面,是日本汽车厂商与科研人员联合起来,“代表日本,与世界展开竞争”的一个目标

在提高发动机燃烧效率方面,日本汽车厂商不是单打独斗,而是选择了联合研发由日本丰田、本田、日产、铃木等八家车企和一家研究所共同成立的“汽车内燃机研究协会(AICE)”,在2014年启动了提高发动机燃效和消减尾气排放的基础研究,研究经费一半来自各个车企,一半来自日本产业经济省

▲日本主要汽车厂商联合起来,进行发动机基础技术的研究

这项基础研究中,更有日本东京大学、早稻田大学等一流大学的参与,所以,这是一项日本“产、学、官”结合的国家层面的战略性创新行动

事实上,“革新性燃烧技术”是日本政府推动的国家战略项目中的一个部份,这个项目正是与上述AICE合作进行通过这1项目,把日本汽车厂商和大学的研究人员集结在一起,向热效率50%这1世界性困难发起挑战

日本人为何特别重视发动机的热效率热效率到底能代表什么

内燃发动机的工作原理,是把燃油燃烧产生的热量,转化为机械能燃油在气缸内爆燃,推动活塞上下运动,活塞再通过连杆,带动曲轴转动起来,汽车的动力正是来源于此燃油燃烧产生的热能,真正能转化成机械能的目前只有百分之三十几,大部分都被排放或消耗掉了

转化成的机械能,与燃油燃烧产生的能量之间的比例,就是所谓发动机的热效率用发动机驱动的汽车,完全是“因热而动,因热而停”(刹车是把机械能转化成热能),热效率,正是衡量发动机效率最基础的一个数据,其它的诸如功率、扭矩,都是建立在这1数据基础之上这好比数学是基础学科,数学水平不行,物理、化学、软件、统计等等学科注定会落后

日本把发动机的热效率放到这么高的位置上去研究,道理正是如此

再接开头的话题,奇瑞汽车宣布新款的1.5T发动机,热效率到达了37.1%,这是一个甚么水平呢

从全球范围看,目前各汽车厂商的主力发动机,除丰田新的2.5升自吸发动机和本田新的1.5T(L15B7,热效率38%)个别尖子生,热效率多在33%到37%这1区间丰田目前大规模装车的1.2T和2.0T发动机,是2014年开始推出的“高热效力发动机群”中的两款,热效率在36%左右;同期推出的1.3升和1.5升自然吸气发动机,热效率到达了38%(涡轮机的热效率低一些,是由于要避免增压时产生爆震,设定了比较低的压缩比)

▲丰田目前的主力涡轮增压汽油发动机,热效率在36%左右

对了,大众的目前的主力发动机1.4T(EA211),热效率是37%;据报道,大众研发的新1.5T发动机热效率可以到达37.5%,将来可能会替换1.4T成为新的主力发动机

这样看来,奇瑞新款1.5T发动机(E4T15B)的热效率达到37.1%,确切是个相当不错的成绩,这也是目前中国品牌中已经量产的热效率最高的发动机

奇瑞的这款发动机是怎样提高热效率的

先来看看发动机工作时,“热”是怎样丢掉的

首先,汽油在气缸内是不能完全燃烧的,燃烧不充分,就说明有一部分汽油的能量并没有转化成热能

汽油在气缸内燃烧后,只有一小部分热能转化成发动机曲轴转动的机械能,大部分都浪费掉了最直观的浪费,是排气时通过尾气管排走了;同时,发动机都有散热系统,随时通过冷却液的循环,把热量带到散热器中让风吹走这两部分热量的损失你心疼也没办法,只要发动机正常工作,就要眼睁睁地看着宝贵的热量消失在风中

气缸内运动部件之间的摩擦,也会消耗一部分能量,比如活塞与气缸壁之间会高速磨擦,机械能又转化成热能流失了

还有就是发动机进、排气过程中造成的能量损失,所谓“泵气损失”

▲汽油燃烧以后产生的热能,会从各种途径损失掉,只有小部分转化成有效动力

提高发动机的热效率,主要努力方向,一是控制“燃烧”,让汽油尽可能地充分燃烧;二是下落机械磨擦;三是改良进气和排气

从奇瑞目前表露的资料看,这款E4T15B发动机并没有采用“超高压缩比”、“淡薄燃烧”等前沿技术,乃至没有引入时下流行的“缸内直喷”,它到达高燃效的途径,更多地是对现在主流技术的优化

一是对涡轮部份的优化这款发动机的涡轮是与全球涡轮主要供应商霍尼韦尔共同开发的,亮点是采取了低磨擦的轴承和低惯量的涡轮等,目的是为了让涡轮响应速度更快,压缩气体的效力更高

涡轮增压,对热效率提升的主要贡献是减少“泵气损失”——涡轮增压,就是把利用排气的能量,把新鲜空气紧缩后向气缸里输送,在发动机“进气”方面可以帮忙

▲奇瑞新的1.5T发动机的涡轮部分,是与霍尼韦尔共同开发的

还有就是采取了与进气歧管集成在一起的水冷式中冷器,这套中冷器是与全球汽车零部件主要供应商法雷奥合作开发的涡轮增压必备中冷器,由于空气1压缩就会升温,高温空气进入气缸会恶化燃烧效果水冷式就比风冷式散热效力高,中冷器跟进气歧管集成,可以缩短进气管路——总之,“水冷”加“短进气管路”,在降低“泵气损失”和改善燃烧方面有效果

发动机的ECU是与汽车电子巨头博世合作开发的ECU相当于发动机的大脑,它搜集各种传感器的信号,并控制着发动机的进气、喷油、点火、排气等,ECU是否是足够“聪明”,直接决定着发动机的工作效率

从奇瑞披露的这些资料中,我们大致可以看出:奇瑞在发动机方面的路数,就是与供应商合作开发,涡轮、中冷、ECU之类的重要技术,都来自于几个全球主要的零部件供应商

日本汽车厂商在提高发动机燃效方面,用的是“连横”策略;奇瑞联合各零部件厂商开发新的发动机,用的则是“合纵”的办法奇瑞的这类做法,似乎是目前中国品牌造出先进发动机一个不错的思路很多汽车先进技术都掌握在零部件供应商手中,这些供应商在各自的领域内深耕多年,有着很深的成就与优秀的供应商合作开发,可以把一些先进的技术“整合”到一起,也算是一种捷径吧

一些全球重要零部件供应商在某些跨国汽车巨头的操纵之下,曾对中国品牌汽车弄过“技术封锁”(某知名涡轮增压器供应商就在某巨头授意之下,曾谢绝向某中国汽车公司提供涡轮增压器)时过境迁,中国品牌汽车迅速成长,在行业中的话语权不断提升,这些全球零部件巨头现在非常乐意跟中国汽车公司做生意,也愿意把新技术带来,与中国汽车公司分享

日本汽车厂商的“连横”,意在弄发动机燃烧方面的基础研究,一旦有所突破,会带来热效率方面的一个大提升这类“团结”精神实在让人羡慕,但貌似也不好模仿(倒不完全是能不能“团结”的问题,以我们目前在发动机方面的技术积累和相干的基础科研水平,要自食其力追逐世界一流尚需时日)我们能期待的,就是中国的汽车厂商,通过“合纵”的办法,跟世界一流的零部件供应商合作,引入新的技术和研究成果,早日造出世界一流的发动机

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