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2017十大节能汽车技术

2017/2/14 9:21:09来源: 河源汽车网

前些天笔者在整理车企新车规划时发现,很多车企计划在2017年推出新能源车型,而关注下近期的相关新闻,例如吉利被爆与Swatch合作开发电动车高性能电池、上汽集团拟投入72亿元募集资金用于新能源汽车项目等,也都无不证实车企在新能源汽车领域所作的努力。而如果说车企这些举动与油耗和排放标准的加严不无关系,那么同样不能忽略的是,车企们在传统汽车领域也在频出“高招”,而其中那些正在节能减排方面发挥重要作用的技术同样值得浓墨重彩。因此,盖世汽车近日根据市场关注度、市场影响力等整理出2017十大热门汽车节能技术,现与您共享!

1、缸内直喷

与传统的歧管喷射不同的是,缸内直喷(GDI)就是将燃油喷嘴安装于气缸内,直接将燃油喷入气缸内与进气混合。喷射压力进一步提高,使燃油雾化更加细致,同时,喷嘴位置、喷雾形状、进气气流控制,以及活塞顶形状等特别的设计,使油气能够在整个气缸内充分、均匀的混合,能量转化效率更高,增加发动机工作效率同时提升燃油经济性。

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点评:早在50-70年代,缸内直喷技术便已经存在,但是最终因电控技术尚不成熟、成本过高、氮氧化物排放不达标等一些原因而被搁置下来。如今,随着车企技术能力的提升,加之油耗标法规的推动,搭载缸内直喷发动机的车型在市场上越来越常见。业内人士指出,未来三到五年时间内,车企基本都会采用这一技术。不过,相比传统的进气道喷射式发动机(PFI),采用GDI技术虽然降低了燃油消耗,但其颗粒物排放却大于传统的PFI,而从技术人员对此的反馈来看,这似乎并不是大问题,通过后处理或其他技术是可以解决的。

2、自动停缸

停缸技术也称为可变排量技术,是指发动机在部分负荷下运行时,通过相关机构切断部分气缸的燃油供给、点火和进排气,停止其工作,使剩余工作气缸负荷率增大,以提高效率,降低燃油消耗。

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点评:近两年,通用、本田、克莱斯勒、大众、福特、奔驰等多家企业都在其新车型上搭载了这一技术。并且随着各种计算机及电子控制装置在汽车上的大量应用,这一技术本身也越来越完善,应用范围也从大排量发动机逐渐扩展到了小排量发动机上。当然,停缸技术在实际应用中也有难点,例如实现气门关闭的停阀机构、空间布置和切换速度等必须适用于目标发动机,另外停缸也会导致发动机和整车的振动与噪声(NVH)性能恶化,而由此所带来的软硬件的增加又会导致停缸发动机成本的增加。不过基于这一技术可以有效节省能耗,车企们已经设法推出各种方案来解决这些问题。

3、分层燃烧

分层燃烧的好处在于热效率高、节流损失少、有限的燃料尽可能多地转化成工作能量。其基本原理是,发动机在吸气行程活塞到达下止点时,ECU控制喷油嘴先进行一次小量的喷油,使气缸内形成稀薄混合气,而在活塞压缩到上止点时再进行第二次喷油,利用活塞顶的特殊结构让火花塞附近出现混合气相对浓度较高的区域,然后利用这部分较浓的混合气引燃汽缸内的稀薄混合气,从而实现气缸内的稀薄燃烧,这就可以用更少的燃油达到同样的燃烧效果,使得发动机的油耗更低。

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点评:了解缸内直喷的人士大多对分层燃烧也有所耳闻,从技术的角度来看,两者关系匪浅:缸内直喷是分层燃烧的实现基础,而分层燃烧又是缸内直喷能够省油的重要手段。目前,国外许多车企都有自己的缸内直喷分层燃烧发动机,而就国内来说,也有一部分车企在此方面在做相关的尝试,但由于分层燃烧对于油品的要求较高,所带来的成本也相对较高,此外还需解决氮氧化物的排放问题等,目前其在国内的应用还不是很广泛。不过,随着国内油品质量的提升等方面的进步,此类适应高效低耗趋势的发动机会有不错的前景。

4、阿特金森循环

1882年,英国工程师JamesAtkinson(詹姆斯·阿特金森)在使用奥托循环(四冲程循环)内燃机的基础上,通过一套复杂的连杆机构,使得发动机的压缩行程大于膨胀行程,这种巧妙的设计,不仅改善了发动机的进气效率,也使得发动机的膨胀比高于压缩比,有效地提高了发动机效率,这种发动机的工作原理被称为阿特金森循环。

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点评:目前,这一技术除了应用在马自达的创驰蓝天发动机上,更为普遍的应用是在混动车型上,如丰田系的普锐斯、卡罗拉、雷凌等混动版,雷克萨斯的CT200、RX450h混动版等。这主要是因为,其与混动系统结合所发挥的作用更为明显:车辆起步阶段,通过电动机驱动可以保证动力性能。而在中高速匀速行驶时,由于阿特金森循环发动机的热效率高,又可以有效提高燃油经济性。未来几年,随着市面上混动车型的逐渐增加,阿特金森循环发动机的应用无疑也会越来越多。

5、可变气门正时系统

传统发动机的气门正时系统,是一种配气相位即气门开启关闭一成不变的机械系统,这种配气系统很难满足发动机在多种工况对配气的需要,不能满足发动机在各种转速工况下均输出强劲的动力要求。而可变气门正时系统(VVT)是一种改变气门开启时间或开启大小的电控系统,通过在不同转速下为车辆匹配更合理的气门开启或关闭时刻,来增强车辆扭矩输出的均衡性,提高发动机功率并降低车辆的油耗。

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点评:整体来看,可变气门正时系统已经成为了比较大众化的技术,目前市场在售的车型已经有很大部分的发动机装配了这一系统。就国内自主品牌来说,虽说这方面技术水平不一,但也取得了不少的进展。而在具体的技术应用上,各厂家的做法有所不同,其中双可变气门正时技术是近两年较常见的方式,具体来说,它是通过可变气门正时系统与可变气门升程技术结合的方式,为发动机在各种工况和转速下提供更高的进、排气效率。

6、可变气门升程

传统汽油机发动机的气门升程——凸轮型线设计是对发动机在全工况下的平衡性选择。其结果是发动机既得不到最佳的高速效率,也得不到最佳的低速扭矩。但得到了全工况下最平衡的性能。而“可变气门升程”技术(VVL),就是利用一系列的手段,让气门打开的深度可以根据发动机不同的转速二改变:低速时,减小气门开启深度,可以提升气缸里的真空度,加快气流速度;高速时,气流速度已经足够大,那么就加深气门开启深度,加大进气量。这样一来,就可以实现高低速发动机性能的兼顾了。

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点评:正如以上所说,可变气门正时技术几乎已成为当今发动机的标准配置,然而它对动力提升的帮助不大,而将其与可变气门升程技术有效的结合起来时,则可为发动机在各种工况和转速下提供了更高的进、排气效率,弥补其缺憾。不过,由于“可变气门升程”相比VVT要更复杂,制造精度、耐用性等要求也更高,因此目前市面上该技术的代表企业还主要以本田、英菲尼迪、三菱等相对有实力的车企为主。

7、自动启停

自动启停系统是一套可以自动控制发动机熄火和点火的系统。搭载发动机自动启停技术的车辆,在行驶途中临时停车时会自动熄火。当需要继续前进时,系统会自动重启发动。它能够尽量降低发动机怠速空转时间,减少不必要的燃油消耗,降低排放提高燃油经济性。

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点评:对于自动启停,业内人士已然十分熟悉了。由于具有提升燃油经济性的作用,这一系统已然成为很多新推出车型的一个必备配置。但是这一系统自推出至今也受到了不少的诟病,损伤发动机、体验差等问题频受车主吐槽,并且在实际使用中节油效果也受到了质疑。而换个角度来看,大部分车企仍旧在新车型中标配了这一技术,例如一汽丰田已上市的新款威驰、东风标致全新308,以及即将上市的长安CX70T等。可见车企还是十分看好这一技术,至于以上所提到的负面问题,相信他们也是有信心解决的。

8、电动助力转向系统

电动助力转向系统(EPS)主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元(ECU)等组成。其原理是:转矩传感器与转向轴(小齿轮轴)连接在一起,当转向轴转动时,转矩传感器开始工作,把输入轴和输出轴在扭杆作用下产生的相对转动角位移变成电信号传给ECU,ECU根据车速传感器和转矩传感器的信号决定电动机的旋转方向和助力电流的大小,从而完成实时控制助力转向。因此它可以很容易地实现在车速不同时提供电动机不同的助力效果,保证汽车在低速转向行驶时轻便灵活,高速转向行驶时稳定可靠。

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点评:相关数据显示,欧美市场目前EPS的普及率达80%以上,国内市场仅占30%左右,未来基本会以每年两位数的速率实现跳跃式增长。需要指出的是,不仅电动车在标配EPS,传统内燃机汽车同样在积极采用这一先进技术,市场上已经出现了很多搭载这一系统的车型,例如东风日产轩逸、传祺GA3S视界、别克英朗等等。

9、制动能量回收

制动能量回收系统是指一种应用于汽车或者轨道交通上的,能够将制动时产生的热能转换成机械能,并将其存储在电容器内,在使用时可迅速将能力释放的系统。制动能量回收系统包括与车型相适配的发电机、蓄电池以及可以监视电池电量的智能电池管理系统。该类型车辆在制动或惯性滑行中释放出的多余能量,并通过发电机将其转化为电能,再储存在蓄电池中,用于之后的加速行驶。这个蓄电池还可为车内耗电设备供电,降低对发动机的依赖、发动机油耗及二氧化碳排放。

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点评:制动能量回收是现代电动汽车与混合动力车重要技术之一,也是当前整车和零部件企业所大肆宣传和积极研发的技术。目前,博世、大陆、法雷奥等国际零部件企业已经有这方面的技术储备,并且已投入实际应用。国内汽车零部件企业也在进行积极的研发,并取得了一定的进展。另外从目前来看,该系统一般可实现能量回收10%~20%,至于具体可回收多少,则与电池性能、车辆运行状态等有关。

10、微混合动力系统

在混合动力系统中,根据电动机的功率占据整个系统输出功率的比重可分为微混、中混和全混三种,其中为混合动力系统是指以发动机为主要动力源,电机作为辅助动力,具备制动能量回收功能的混合动力汽车。

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点评:近两年,业界对于微混合动力的关注度可以说是前所未有的,一方面油耗及排放法规的加严使业界对一切可能对此有益的方案引起注意;另一方面,48V微混系统的火热以及企业相关规划的落实也确实让业界看到了微混合动力在当前所能够发挥的重要作用;此外,相对于中混以及全混动力系统,微混系统更容易实现,也更具备成本优势。从相关企业的布局来看,微混合动力系统也将是未来几年的重要节能方式。

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