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内燃机引擎被用于汽车,已经有一百多年历史了,期间除了更大的排量、更强的性能,厂商也一直不遗余力地提高发动机的效率,特别是近四十年来对油耗、排放的指标更加重视。在这一个多世纪里,工程师们都用了哪些降低油耗、提升燃效的办法呢?

内燃机历史

内燃机的出现可以追溯到1860年,至今已经150多年历史,最初的内燃机是煤气机,这种机器热效率不到5%,功率也不超过6KW。

时间来到1867年,尼古拉斯·奥托提出了一种四冲程循环的内燃机,这种内燃机就是我们熟知的汽油机,当时的热效率提高到了11%左右;

到了1892年,鲁道夫·迪塞尔提出了一种压燃式四冲程内燃机,就是我们现在熟知的柴油机,当时直接将热效率提高了一倍。

100多年以来,内燃机结构并没有发生大的变化,但是内燃机的效率,动力,排放却一直在进步。

因为从内燃机的各个零部件结构,材料以及加工工艺;到电气化控制手段,再到燃烧方式都经历了大的革命。

比如: 结构的优化,让发动机“身材”越来越好。新材料的运用,使得内燃机轻量化;并将热损失降低到极限。控制手段的多样化,使得发动机总是运行在最合理的工况。燃烧方式以及燃料的的优化,使得每一滴油总是发挥最佳效果。

结构的革命

其实早期的内燃机跟我们现在看到的并没有多大的变化,气缸活塞连杆曲轴这些都在,但是关键部件都进化了。

早期的汽油机是化油器式的,利用空气流带入汽油,这种燃油供给方式虽然简单成本低,但存在燃油分配不均等一系列问题,落后的汽油喷射系统跟不上日益严格的性能和排放要求,我国早在2001年停止了化油器类轿车的售卖,所以有了现在喷油器的广泛运用。

油泵

对于汽油机来说,油泵并没有柴油机那么重要,因为汽油机喷油压力并不高,即使是直喷汽油机,也只需要提供不超过15个大气压的压力。

但对于柴油机而言:油泵的发展对于柴油机的进步起了莫大的作用。由于柴油蒸发性和流动性都较差,因此柴油机需要较高的喷油压力,早期的柴油机背负着“傻大黑粗”的名声,而喷油泵提供的高喷射压力能够提高雾化质量,减少碳烟生成。

比如博世第一代共轨系统喷射压力达到140MPa,最新一代可达到200MPa。

高压共轨系统的出现,对于柴油机的燃效改观是巨大的。

进气方面

在这方面,百多年来无非是增压以提高进气压力,从而提高升功率。

另外,可变配气系统技术如可变气门正时(VVT);可变凸轮机构(VCS)也可以算是百多年来,工程师在提高能效上做的努力吧。


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