nike回到未来简版价格:奥迪发动机技术

来源:百度文库 编辑:中财网 时间:2024/04/29 23:46:50

奥迪发动机技术

 

Vairable Valve Timing-可变气门正时

    使用凸轮轴作为开关进排气门装置的传统发动机因先天限制之故,发动机要有最佳动力输出,各个转速区间需要的进排气门开关时间其实并不相同;例如在怠速为了让发动机运转平稳,燃烧室残余废气要尽量减少,进气门需晚开晚关;高转速需大马力,排气门晚开晚关好让爆发在活塞上作用时间尽量延长....等等。传统的作法是,依据发动机的市场定位与用途,设定一个折衷的固定正时(这也是为何会有改装"高角度凸轮轴"的原因)。

    VAG的这套可变正时装置可以在发动机运转时调整凸轮轴与尺盘之间偏移角度,解决部分上述设计难题(但凸轮轴总行程不变)。它的原理是在凸轮轴与尺盘之间加一个调整器,这个调整器实质上是一个双向油路环型油路装置,电磁阀用来导引机油流向来调整尺盘与凸轮轴之间的偏移角度,进而调整正时的提前或延后。至于角度的提前或延迟,监理计算机会依据发动机转速、进气质量及温度、冷却水温,比对储存在计算机中的程序参数

            

    后运算出结果。曲轴位置感应器感应曲轴偏移的角度,如果偏移量(偏移量由机油压力驱动)太大,计算机会指示电磁阀让机油压力反向流动,如此反复调整。具有本装置的发动机目前有福斯的2.8V6, 2.3V5, W8, W12。

                  

二 W系列发动机Volkswagen

    这个系列的发动机是由2个V型狭夹角(15度)发动机组合而成,2个V型气缸再以72度夹角组合,从侧面看来宛如W字故以此为名。VAG旗下的W发动机目前有W8与W12两款。右图是W与传统发动机在气缸排列构型上的差异。

    W发动机的曲轴箱分为上下2个部分,容纳活塞的上半部由硬度高的「过共析铝硅合金(AlSi17CuMg)」制成;承受较大应力与震动并支撑曲轴的曲轴箱下半部由铝合金制成,与曲轴直接接触的轴承由硬度极高的灰铸铁制成。曲轴箱装置有上下两支反向平衡轴以进一步降低运转震动。

    W发动机有两个铝材质气缸盖,每个气缸盖有两支凸轮轴控制每缸四个进排气门。凸轮轴的驱动由链条带动,W8与W12都有连续式可变气门正时装置,可在各转速曲间微调气门开关时间。

 

三 TDI(Turbo-charged Direct Injection)

    顾名思义就是采直接喷射的涡轮增压柴油发动机,TDI是专门用在轿车上的柴油发动机,有别于商用车用柴油发动机的吵杂粗造,它的运转平顺噪音低,已相当接近汽油发动机的水准,且仍保有柴油发动机低油耗与大扭力的特色。

    传统的喷射系统,喷油嘴将燃油喷入进气歧管与空气混合后,再吸入燃烧室内压缩点燃。直接喷射则是将燃油直接喷入已压缩的气缸内,其优点是在点燃引爆前才喷入燃油可以得到接近完美的理论值混合比,油耗因而可以大幅降低(许多汽油发动机也开始使用这项技术,不过汽油的燃点较柴油低,要克服诸如爆震,排气含过多氮氧化合物等技术问题)。TDI发动机的马力输出虽然不起眼,扭力平均来说却比相同排气量的汽油发动机高出约50%,这表示在走走停停的行车环境中车子的油门反应快比较好开。

    97年出现每缸四气门V型6气缸的TDI,至此TDI开始多气缸多气门的方向发展。搭配加高的喷油压力使得多缸TDI的马力输出逐渐接近相同排气量的汽油发动机。例如搭载于A4与A6上的2.5TDI就有150hp的最大马力(每缸四气门,喷油压力为1500bar,并使用量产车上极罕见,属于高科技的叶片角度可调涡轮增压器)与V6 2.4的165hp相比已相差无几,新版的2.5TDI更有180hp/370Nm的惊人输出,而新发展的V型8气缸3.3升TDI更可输出225hp/480Nm。根据欧盟标准它们的油耗分别是每100公里消耗8与9.7升,废气排放也符合最新标准。可以说是最省油的高性能发动机。

 

四 VR6发动机

    在VAG集团计划将福斯汽车推向高级车级距的同时,福斯许多骨子里流着国民车血液的发动机系统面临了被汰换的命运。

                   

 

    少数例外之一就是传奇的VR6,不仅如此,由VR6衍生而来的VR5,W8,W12等各式衍生发动机,在VAG集团高级化过程中将扮演非常吃重的角色。

    VR6设计搭载于旗舰或跑车车款中,为了缩小体积,它的气缸夹角狭小到只有15度,传统V6发动机则呈60度甚至90度夹角。从上图可以清楚看到气缸夹角的狭小;由于夹角小,传统V6上分离的两个气缸盖便被整合在一起,机械机构得以大幅简化,降低了制造成本也减少需要的空间。

    拜大排气量之赐,VR6的扭力输出非常充沛,在行路表现上有行云流水的顺畅感。甚至与问世时间晚许多的1.8T比较起来还有略胜一筹之处,。可是早期每缸2气门的VR6的运转平顺度只有四缸发动机的水准,经过多气门化等种种精致化改良后(即Bora/Golf4上的V6),虽然仍比不上大夹角V型发动机,但已有极可观的进步。难能可贵的是,VR6没有新发动机常有的可靠度的问题;尽管研发过程并不顺利,预定问世时间一再延迟,VR6的可靠度却有超越传统老四缸发动机的高水平表现,后续衍生型式也保有相同的水准。

 

五 Turbocharger

          

    一般自然进气发动机所需的空气是藉由活塞向下移动所产生的真空吸力,向大气中"吸收"进入发动机的;随着发动机转速的提升,空气还来不及充满燃烧室前,进气门就已经关闭的情形会越来越严重,也就是容积效率(Volume efficiency)会越来越差。涡轮增压器Turbocharger的功用就是用强迫的方式将空气硬挤入燃烧室内,彻底消除容积效率会随着转速提高而逐渐降低的问题,让燃烧室内每单位体积充满更多的氧分子与油气,来提升动力输出。

               

    虽然使用涡轮增压可以解决容积效率的问题,但是灌入发动机的空气压力不可太高,否则发动机将严重受损。所以增压器上面都会有旁信道的装置,它的工作原理如左图所示:进气歧管内的增压压力高过一定的程度,便会迫使旁通阀打开,让一部份废气从旁信道排出,以降低增压压力。在比较先进的发动机监理系统上(如A4/B5),旁通阀由监控计算机控制,不再是单纯的机械装置。

 

六 Adjustable Turbocharger

    发动机动力输出的特性相当程度决定于增压器的尺寸大小;就是小增压器虽然能够提供在发动机低转速时提供良好的反应,却会在发动机迈入高转速时限制发动机输出功率;大增压器虽然可以帮助发动机输出较大的功率,但发动机在低转速却达不到需要的动力输出(增压迟滞现象)。

               

    可调式增压器可以部分改善这个先天缺陷;它的作动原理如上图所示,发动机转速低时(如右上小图所示),可变叶片改变角度使信道便窄,让废气速度变高,涡轮速度一高增压压力也可以提升,所以发动机在低转速也可以有理想的动力输出;发动机转速提高时,可变叶片也会逐渐改变角度,让信道变宽降低废气速度,和缓增压压力。所以可调式增压器不需要旁通阀(如左上图所示),可调叶片可也配合发动机转速提供最佳的增压压力。除了上述的优点之外,可调式增压器还有下列优点:

   ·排气回压力低,可改善高转速时的油耗。

   ·发动机随时保持在最佳增压状态,可降低排放污染。

 

七 FSI直接喷射系统

    传统的燃油喷射系统将燃油喷于进气道, 再由活塞吸入燃烧室内。 直接喷射系统的喷油嘴直接装置于燃烧室上,燃油直接喷射于燃烧室中,如此燃油的雾化可以达到最佳化,燃油也不会再凝结在进气歧管中形成浪费,汽油的燃烧可以达到理论上稀薄燃烧的理想程度。不过VAG的这套FSI系统又以控制进气气流的方式更进一步提升燃烧效率。

    请注意右图下的"Stratified-charge operation"在进气道上有一个类似节气门的活瓣物体,空气流过该活瓣后会形成紊流,燃油在活塞的压缩行程中注入燃烧室内,这道紊流加上在压缩行程注入燃油形成混合气会在火星塞附近聚集的效果,混合气燃爆后废气周围还会形成一圈未燃气体,隔离废气与汽缸壁,发动机效率可因此提升。在Stratified-charge operation中空气与燃油的质量比可达惊人的4,这是稀薄燃烧发动机的新里程碑。Stratified-charge operation适用于中低转速,当于发动机需全力运转的高转速会切换为Homogenbetrieb operation,此时活瓣会完全开启,燃油会在活塞向下移动吸气时喷入,整个行程无异于其它直接喷射系统。

造就FSI的成就的另一个因素是高达110bar的汽油压力(一般喷射系统多在5bar以下),让燃油得以在瞬间完全雾化。稀薄燃烧发动机的最大缺点是会排放大量的NOx氮氧化合物,FSI在触媒转换器之后加了一个很特别的"氮氧化合物专用触媒",用来将氮氧化合物转化为氮气与氧气,配合一般触媒上的2个含氧感应器,以及氮氧触媒上面的温度感应器与氮氧感应器,来严密监控排放废气。

    FSI首先运用于4缸2升发动机,它源自于20V 2.0发动机,但为了空出安装喷油嘴的空间,每个汽缸少了一个气门而成为4个气门,汽缸本体则完全不变。