改变进气量和燃烧形式 打造节油发动机

    现在，汽车发动机设计技术不断提高。针对市场上几款节能发动机产品，西安长安大学汽车学院动力工程学主任蹇小平，就节能原理进行了分析。

    ■可变气门驱动改善发动机进气量

    发动机运行的两个关键因素是空气和燃油，因此，各种有着“节油因素”的发动机多从这两个方面进行改善。

    首先来说改善进气量的发动机。汽车发动机进入气缸的空气流量由气门把握，为了能让更多的空气进入气缸，以便充分燃烧燃油，以及根据发动机的负荷来供给燃油，设计人员设计出了可变气门驱动机构。

    当进入发动机的空气达到一定量时，就能确保发动机内的燃油充分燃烧。蹇小平说，从汽车发动机设计原理上，有两种可变气门驱动形式，即可变气门正时和可变气门升程。例如，目前丰田汽车常用的“VVT-i”技术，本田常用的“I-VTEC”技术。

    可变气门正时按照发动机的负荷变化，控制气门进气时间由短到长呈线性变化，使发动机的动力输出顺畅平滑，减少油耗。蹇小平说，丰田轿车大都装配了“VVT－i”字样的发动机。VVT意思是“可变气门正时”，采用电子控制单元（ECU）控制后，丰田起了一个名称叫“智慧型可变气门正时系统”。VVT－i是一种控制进气凸轮轴气门正时的装置，它通过调整凸轮轴转角配气正时进行优化，从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、燃油经济性，降低尾气的排放。

    另外一种可变气门升程就是改变气门的开启角度，代表发动机有本田的“I-VTEC”。可变气门升程就是按照发动机的负荷控制气门开合角度，在低负荷时减少气门的升程，高负荷时增加气门的升程。让发动机在高转速时能提供足够的马力，低转速时提供够大的扭矩。除了可变气门正时和可变气门升程外，还有一种“停阀”的气门工作方法，如本田的“H-VTEC”。

    ■涡轮强制增加进气量改善燃油燃烧

    通过涡轮强制增加进气量，来改善燃油燃烧形式。目前市场上流行的涡轮增压器(Tubro)、TSI等发动机技术，凭借燃料在发动机气缸内充分燃烧并对外输出功率，在低负荷时确保了低油耗。

    涡轮增压器利用发动机排出的废气作为动力，来推动涡轮室内的涡轮(位于排气道内)，涡轮又带动同轴的叶轮（位于进气道内），叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气，再送入气缸。当发动机转速加快，废气排出速度与涡轮转速也同步加快，空气压缩程度就得以加大，发动机的进气量就相应地得到增加，就可以增加发动机的输出功率了。

    涡轮增压的最大优点，表现为在不增加发动机排量的基础上，大幅度提高发动机的功率和扭矩。一台发动机装上涡轮增压器后，其输出的最大功率可增加大约40％甚至更多。蹇小平说，目前大众汽车推出了TSI（涡轮机械增压发动机）技术是非常先进的，但是国内的TSI发动机通常没有机械增压功能。

    TSI是把一个涡轮增压器和机械增压器一起装到一台发动机里面。蹇小平说，涡轮增压发动机在较低和较高转速时都有一个动力的空挡，为了进一步提高发动机的效率，增加一个机械增压装置，并让它在低转速时加大进气压力。而涡轮增压器的尺寸可以再大一些，去弥补高转速时的动力空挡，从而达到一个从低到高转速的全段优异动力表现。另外，涡轮增压器由于废气涡轮的惯性，会有发动机相应的迟滞现象。而机械增压器则是由发动机转轴直接带动，能够随着发动机转速变化而迅速且线性地改变转速。大众1.4升直喷汽油发动机首先搭载了这套系统，它的最大功率达到了惊人的170马力。

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