隨著石油資源緊缺及環(huán)境污染的日益加重，各國開始不斷收緊汽車燃油消耗及排放標準，于是，更為節(jié)能環(huán)保的車輛開始受到人們的青睞。對于已有百年多歷史的內燃機而言，想要繼續(xù)保持其旺盛的生命力，就必須在節(jié)能減排技術上有所突破。

從整車廠和零部件供應商在發(fā)動機領域的技術創(chuàng)新來看，小型化發(fā)動機早已成為各家追逐的焦點。相對而言，更小的、功率密度更大的發(fā)動機能夠降低摩擦損失，從而提升整車燃油經濟性。此外，在中國1.6L及以下小排量發(fā)動機還能享受購置稅減半的優(yōu)惠政策。

何為發(fā)動機小型化?

發(fā)動機小型化即通過減小發(fā)動機排量或減少氣缸數(shù)量，在提高燃油效率的同時減少尾氣和溫室氣體排放。全球排放法規(guī)和不斷提高的燃油經濟性標準同時推動著傳統(tǒng)發(fā)動機向著小型化的路線發(fā)展。目前，這項技術被整車廠廣泛應用于輕型汽油發(fā)動機中。有測試數(shù)據(jù)顯示，發(fā)動機小型化可以提升20%到30%的燃油效率。

然而在降低油耗和排放量的情形下，小型化發(fā)動機如何在實際行駛過程中保證其動力性能不被削弱?業(yè)界對發(fā)動機小型化最大的疑問在于其動力性能是否足夠強勁，這也是影響小型化發(fā)動機在終端市場表現(xiàn)的根本原因。關于制約發(fā)動機小型化市場表現(xiàn)的因素，蓋世汽車將在后期的專家訪談中深入講解，本篇不做過多贅述。

發(fā)動機小型化相關技術

更少氣缸數(shù)的更小型的發(fā)動機之所以成為可能，離不開渦輪增壓技術、汽油直噴技術、可變氣門正時等關鍵零部件技術作保障。下面將簡要解析這些技術的工作原理，并分析各項技術的存在的優(yōu)勢和劣勢。

渦輪增壓技術

渦輪增壓(Turbocharger)是利用發(fā)動機排放出的廢氣沖擊渦輪來壓縮進氣，從而提高發(fā)動機的動力和燃油效率。

眾所周知，燃油在發(fā)動機內點燃需要氧氣，氧氣越多燃燒越充分，發(fā)動機工作也就越好。渦輪增壓作為汽車發(fā)動機的一種進氣形式，其主要作用就是壓縮空氣，提高發(fā)動機進氣量，從而提高發(fā)動機的功率和扭矩，讓車子更有勁。同時，使燃油燃燒更加充分，提高燃油經濟性和降低尾氣排放。

一臺發(fā)動機裝上渦輪增壓器后，其最大功率與未裝增壓器的時候相比可以增加40%甚至更高。這樣也就意味著同樣一臺的發(fā)動機在經過增壓之后能夠產生更大的功率。拿我們最常見的1.8T渦輪增壓發(fā)動機來說，經過增壓之后，動力可以達到2.4L自然吸氣發(fā)動機的水平，但是耗油量要比1.8L自然吸氣發(fā)動機稍高。

優(yōu)勢：

1、擁有良好的加速持續(xù)性，后勁十足。最大扭矩輸出的轉速范圍寬廣，扭矩曲線平直。

2、提高燃油經濟性，降低尾氣排放。

3、利用廢氣的能量，不消耗發(fā)動機的動力。

劣勢：

1、平順性有待提升，低速時渦輪不能及時介入，有一定的滯后性。渦輪遲滯、動力輸出不線性是渦輪增壓最大的缺點。

2、使得整個系統(tǒng)溫度提高，需要額外解決高熱影響。為解決高熱影響，需要使用耐高溫抗氧化的冷卻和潤滑介質，加裝冷卻器等。

3、后期養(yǎng)護費用較高。

因此，在使用渦輪增壓發(fā)動機時，需要著重考慮發(fā)動機油品的挑選和換油周期。渦輪增壓器中的關鍵軸承需要用發(fā)動機油進行潤滑，用發(fā)動機冷卻液進行冷卻。絕大多數(shù)設計都允許發(fā)動機冷卻液泵在熱停車后再持續(xù)工作幾分鐘，用來為渦輪護蓋降溫。由于渦輪是由發(fā)動機尾氣所驅動的，因此渦輪護蓋可能會變得紅熱。此外，由于機油都有其既成的流動路徑，因此在發(fā)動機關閉時，機油就會經由這些流道排空。如果沒有適當?shù)睦鋮s和排空，軸承上的發(fā)動機油就會燃燒(焦化)，變成焦油，阻塞機油的流道，從而導致渦輪出現(xiàn)災難性的故障。

汽油缸內直噴技術

缸內直噴，顧名思義就是直接將燃油噴入氣缸內與空氣混合的技術。與傳統(tǒng)歧管噴射的意義不同，缸內直噴將噴射壓力更進一步提高，使燃油霧化更加細致，真正實現(xiàn)了精準地按比例控制噴油并與進氣混合，同時消除了缸外噴射的缺點。在發(fā)動機低轉速低載荷時，延遲噴射，在活塞進行壓縮沖程最后階段時噴射，利用空氣渦流，使燃油聚集在火花塞附近，分層燃燒實現(xiàn)節(jié)油的目的，但當發(fā)動機轉速上去，載荷上去時，還是要提前噴射，在吸氣沖程就將燃油噴射進去，使油氣均勻混合燃燒。

此外，噴嘴位置、噴霧形狀、進氣氣流控制，以及活塞頂形狀等特別的設計，使油氣能夠在整個氣缸內充分、均勻的混合，從而使燃油充分燃燒，能量轉化效率更高。相比于傳統(tǒng)的PFI(port fuel injection歧管噴射)發(fā)動機，GDI發(fā)動機燃油消耗可減少20%到50%。

優(yōu)勢：

1、燃油燃燒更充分，能量轉化效率更高。

2、更加精準地控制發(fā)動機進氣量與噴油時機，促進節(jié)能環(huán)保。

3、缸內直噴的瞬態(tài)反應快，啟動也比較快。

劣勢：

1、燃燒室處于富氧環(huán)境，易產生氮氧化物。

2、燃燒溫度較低，三元催化器并不能達到很好的工作溫度，對有害介質的轉化不完全。

3、對于油品適應能力差，汽油中的硫會毒害氮氧化物催化裝置。

可變氣門正時技術

發(fā)動機可變氣門正時技術“VVT”(Variable Valve Timing)，通稱是“可變氣門正時”。其工作原理就是根據(jù)發(fā)動機的運行情況，調整進氣、排氣的量，控制氣門開合的時間和角度，使進入的空氣量達到最佳，從而提高燃燒效率。

通俗點來說，四沖程汽油機分為吸氣、壓縮、做功、排氣這四步流程，由于發(fā)動機工作時的轉速很高，四沖程發(fā)動機的一個工作行程僅需千分之幾秒，這么短促的時間往往會引起發(fā)動機進氣不足，排氣不凈，造成功率下降。因此，就需要利用氣流的進氣慣性，氣門要早開晚關，以滿足進氣充足，排氣干凈的要求。[!--empirenews.page--]

既要兼顧引擎在低速區(qū)的扭矩特性，又想榨取高速區(qū)的功率特性的情形下，一種對氣門升程進行調節(jié)的裝置即“可變氣門正時技術”應運而生。該技術既能保證低速高扭矩，又能獲得高速高功率，對引擎而言是一個極大的突破。到今天幾乎每家企業(yè)都有了自己的可變氣門正時技術，如豐田開發(fā)的VVT-i，保時捷開發(fā)的 Variocam，現(xiàn)代開發(fā)的DVVT……一系列可變氣門技術雖然商品名各異，但其設計思想卻極為相似。

優(yōu)勢：

通過控制進行配氣，改變進氣門的打開與關閉時間，可以提高進氣充量，使發(fā)動機的扭矩和功率可以得到進一步的提高。

劣勢：

1、中段轉速扭矩不足。

2、由于多搖臂和凸輪組機構的介入，發(fā)動機運轉噪音大。

3、維修使用的成本也大幅增加。

可變排量技術

可變排量技術又稱氣缸休眠技術，是指當發(fā)動機工作在小負荷狀態(tài)時，通過一系列的“手段”讓部分氣缸停止工作(休眠)，剩余的氣缸正常工作，該技術能將發(fā)動機的6缸燃燒智能切換成3缸燃燒，達到節(jié)省燃油、降低排放的雙重功效;當急加速或爬坡需要加大動力時，可變排量技術又會啟動所有汽缸，快速提升發(fā)動機的動力輸出能量。

要讓氣缸休眠(不工作)，眾多廠商主流的方式是斷油+斷氣。對于現(xiàn)在的電噴發(fā)動機來說，“斷油”相對簡單，因為燃油噴嘴其實是電磁閥。電磁閥通電則噴油，不通電就不噴油。“斷氣”相對復雜。因為發(fā)動機的進、排氣門是氣體進入、排出氣缸的必經之路。所以，只要讓進、排氣門不打開，就可以實現(xiàn)“斷氣”。

目前各廠商有著各自的辦法，如本田的方法是通過塞柱的移動，斷開搖臂與凸輪軸之間的聯(lián)動關系，讓搖臂不再頂開進、排氣門，實現(xiàn)“斷氣”。

優(yōu)勢：

低油耗，省油錢，對于小排量經濟型轎車效果明顯

劣勢：

1、消費者購車、用車成本增加，氣缸休眠技術使用了更為復雜的發(fā)動機機械構造以及與之匹配的控制策略，必定會帶來整車成本的提升，而這些必然會轉嫁到消費者身上。

2、復雜的技術帶來了發(fā)生故障的可能性，也會提高維修保養(yǎng)成本。

自動啟停技術

發(fā)動機自動啟停技術，是指在車輛行駛過程中臨時停車(例如等紅燈)的時候，自動熄火。當需要繼續(xù)前進的時候，系統(tǒng)自動重啟發(fā)動機的一套系統(tǒng)。它的核心技術在于自動控制熄火和啟動，這項技術可以有效降低發(fā)動機怠速空轉的時間，這在城市走走停停的交通狀況下可以一定程度降低排放提高燃油經濟性。

智能起停“stop—start”系統(tǒng)的起停功能在鑰匙通電時默認自動開啟，當車速降低至限值以下、處于空擋狀態(tài)和離合器踏板完全松開時，將開啟自動停機系統(tǒng)。當發(fā)動機成功啟動后，在一定的時間內，駕駛員沒有任何踏板和擋位操作，則系統(tǒng)會認為駕駛員暫無起步出發(fā)的意圖，發(fā)動機會自動停機。這個時候壓縮機同時也停止工作，當松開剎車踏板繼續(xù)前進的時候，發(fā)動機又自動啟動。

優(yōu)勢：

節(jié)油、省錢。

劣勢：

1、若堵車時間較長，長時間的走走停停勢必會給起動機增加負擔。

2、一些車型的啟停邏輯不是很好，介入時間拿捏不準。

3、啟動時噪音和震動較大。

發(fā)動機自動啟停技術設計的初衷是為了環(huán)保節(jié)能，在理論環(huán)境下它也確實可以達到這個目標。但如果結合我國的路況——堵車時間較長，長時間的走走停停勢必會給起動機增加負擔。所以，在長時間擁堵時，最好將自動啟停功能關閉，這樣更有利于延長起動機和蓄電池的壽命。