1【原创】目标：3升/百公里-未来五年的轿车发动机展望 33 波波粥 2008-06-06 15:48:43
百公里耗油3升，呵呵，这个不是什么梦想，今天已经投入市场的一些小型车如新Smart（3.3升/百公里），Fiat 500（3.69升/百公里）等都已经接近这个油耗水平了。不过呢，小车总归受到那么一点点歧视的，菲亚特发言了：竟敢歧视俺，等到实行欧六标准了，宝马还要向我买排放指标呢，要是俺不卖给他。。。
Fiat 500


一般来说，受到广大人民群众欢迎的，开起来有点面子，比较风光的的中级轿车大多还是6到7升的水平，要达到3升/百公里的油耗，看来还有好大差距呢,油耗要降低一半呢！那么，汽车厂家们有什么招数来让群众开上既风光又省油的好车呢？说来话长了。。。

行驶中的汽车时时刻刻都在和阻力做斗争，汽车的外界阻力大致有：空气阻力，轮胎的滚动阻力，加速阻力，爬坡阻力。当然，如果既没爬坡也没加速，那么就只有前两项了。按照欧洲道路油耗测试(NEFZ)要求，在标准测试循环中，汽车消耗能量的3%用于克服空气阻力（速度增加，用于克服空气阻力的能量所占比例还会提高），4%用于克服滚动阻力。加起来，才7%啊！！！

那么，其他的能量跑到哪里去了呢？首先是传动系统的损耗，我们知道，发动机做功，要通过传动系统才能最终传到车轮上，这个中间环节消耗了约3%的能量。汽车的附加设备，如车内的附带电子设备等，也消耗了3%的能量。不能忘记的是，在减速过程中，刹车系统也消耗了3%的能量。这16%我们称之为可利用能量。

NEFZ:在相同的条件，相同时间和速度循环中，汽车的CO2排放及油耗的测试（也引申到NOx等排放测试）。


燃料燃烧所产生能量的84%都被发动机用各种方式以热能的形式发散到空气中了，如废气，冷却系统带走的热量，发动机通过热辐射损失的能量等。发动机，就是能量浪费的第一大罪魁祸首，同时，我们也明白了，要降低汽车油耗，从发动机着手是第一要务。

柴油发动机，为达到日趋严格的排放和油耗标准，看来柴油机的希望最大了，因为按照热机的原理，提高工作效率的几大绝招：
1。压缩比
2。峰值压力
3。空燃比
上，柴油机都领先于汽油机，比如柴油机的压缩比已经有20了，而汽油机还在10.5左右。相对而言，柴油发动机的技术路线图比较明晰:直喷：轨压提高到3000bar，更高的喷油压力；带冷却的废气回气：提高发动机废气回气率；涡轮增压：两级增压。但是，在燃烧方式上，柴油发动机也在进步，也在向均质混合燃烧的方式前进。传统的柴油机在吸气阶段吸入的是纯空气，在压缩冲程接近终了时，柴油经喷油器以雾状喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。

在压缩行程终了时（上止点处）喷油

由于柴油机的压缩比高，温度高达750～1000K，大大超过柴油的自燃温度，故柴油喷人气缸后，在很短的时间内即自行着火燃烧。由于混合的时间短，所以柴油和空气并没有完全均匀的混合就已经开始燃烧了。有些燃料还没有充分燃烧就随着废气被排出了，所以我们常见柴油发动机冒出股股黑烟，这里面就包含了许多未燃尽的燃料。

还没有完全混合均匀就开始燃烧了


为提高燃烧过程的效率，柴油机也希望能够让燃料和空气充分混合后在燃烧，这样燃料会燃烧得比较充分。那么就要在压缩终了之前就要开始喷油，即在压缩行程中开始喷油，以达到均匀混合的目的（化学空燃比=1）。

在压缩行程中喷油


均匀混合后的燃烧


汽油发动机么，既然俺在这么多方面都比不上柴油机，那么俺就向柴油机学习么。汽油机也有了三大杀招：
1。缸内直喷
2。VVT（可变进气门），就是吉利以前打广告的那个“VVT发动机，世界先进，中国领先”。
3。可控燃烧过程
呵呵，这第一点和第三点可是向柴油发动机认真学习的成果哦，传统汽油机本来是采用进气道混合方式，就是把油喷在发动机进气道里，油在进气道里就和吸入的空气开始混合，进入发动机燃烧室的是油-空气混合气体，这个混合气体被压缩之后再被火花塞点燃。现在的汽油机，呵呵，越来越像柴油机了，也使用了缸内直喷技术，就是吸入的也是纯空气，直接在燃烧室内 喷入燃料。所谓可控燃烧过程，就是在汽油机里省掉火花塞（不是挥刀自宫哦），采用“压燃”模式（如HCCI）。整个燃烧室内充满均匀的混合气，在同一时间整个混合气都开始燃烧（这个是很理想的状态）。

可以说，排放法规的出台，极大的促进了汽车技术，特别是发动机技术的进步，呵呵，人无压力轻飘飘，厂家也一样呢。目前发动机研发大致是以排放法规为导向，同时，技术的进步又使得排放法规可以进一步提高，这是一个相互促进的关系。

虽然在30年到50年后（我的看法），内燃机会渐渐退出轿车的主流动力装置，但是，夕阳的景色，总是那么绚丽。。。

关键词(Tags): 发动机 新技术
橡树村 荐,铁手 入典。最后于2008-06-06 17:03:00改,共5次;

2用燃料电池技术，可以提高发动机效率。 上课犯睏 2008-06-14 13:29:25
可是，按下葫芦起来瓢。新问题也就随之冒出来了。

3是啊，目前使用的所有替代能源方案都有许多缺陷 波波粥 2008-06-14 14:08:42
大家还在继续探讨中，希望能够在某种技术上取得一些突破。
我比较倾向于使用电池的全电车。

4日本的水燃料汽车 圣V 2008-06-15 15:58:00
不知道波波粥有没有看到这个消息。日本一公司宣称研制出水燃料汽车

这水是怎么变成能量的呢？还是仅仅是个噱头，不是水为能量，而是水作为某种化学反应的催化剂

5我也第一次听说啊 波波粥 2008-06-15 22:19:13
刚刚看了这个网页，觉得不可能啊，水要分解为氢气和氧气哪有这么容易的。

6日本版水变油？ autoeagle 2008-06-16 01:14:10
而且看来不是指乳化油。怀疑

7看样子忽悠的可能性比较大 波波粥 2008-06-16 11:42:34
以前还有新闻报道说，有空气动力的发动机，就是不要燃料，纯粹用空气的发动机，号称还是什么俄罗斯或者乌克兰专家论证过的。后来再也没有声音了

4在全部转向用全电车有一个过渡期，这就是混合动力 PBS 2008-06-14 19:45:45
混合动力时代在电机电池上为全电车做技术储备。

至于电储存的形式，非常有可能是氢气。对冰岛的实验表示高度的关注。

5对，混合动力就是全电车的开路先锋 波波粥 2008-06-15 03:12:33
特别是重度混合动力，内燃机驱动发电机，只有电动驱动车轮，这样可以让内燃机保持在最佳工况下做工，极大地降低了排放。而由电动机来驱动的技术和未来的全电车一样，将来只需要简单得把内燃机去掉，换上电池/增加更多的电池就可以了。

5应该说，全电是个方向。 上课犯睏 2008-06-15 01:16:29
石油储存毕竟快要枯竭了。
核能发电并且给电池充电，至少可以避免烧石油。
把石油当作燃料烧掉，真要被后代子孙骂死。

2蒸汽机以后会有前途吗 cdcdcdd 2008-06-13 08:10:06
好像现在个头已经不那么大了

3蒸汽机作为汽车动力 波波粥 2008-06-13 11:19:09
早期的汽车有不少用蒸汽机的


不过蒸汽机的一个主要问题是获得蒸汽压力需要时间，使得汽车的加速性能不够好。所以用作汽车动力还是不适用的。

4这是拖拉机吧 fakeone 2008-06-13 15:53:13
纽约州州立博物馆里有一个，４马力。

5也是早期的汽车，不过看着像是火车头 波波粥 2008-06-13 16:25:24
下面这个蒸汽动力汽车有点汽车的味道了

2大众的lupo TDI已经实现了3L/100km的水平了 北京阿新 2008-06-12 20:51:17
当然是用柴油机实现的~是世界上第一种可以实现百公里耗油量低于3升的全尺寸、5人座车

3VW Lupo 波波粥 2008-06-13 14:23:45
Lupo TDI也使用了3缸的柴油发动机，CO2排放约为81g/km，油耗大概是3.3升/百公里。
Lupo节油的主要原因是在车体上大量使用镁合金及铝合金，并且使用了更薄的玻璃，减重效果明显。而且得益于优良的空气动力学设计，它的空气阻力系数降低到了0.29，非常优秀。

大众虽然一直造“大众”的汽车，但是它在汽车技术上的实力绝对是第一流的。

2好文,先花再提个问题。 exon 2008-06-12 08:20:14
活塞式发动机效率这么低的话，直升机上的那种涡轮轴发动机效率是多少。 我总感觉小型化的涡轮轴发动机结构精简，机械摩擦小，也没有往复运动，会不会效率比较高呢。

我记得传统系统损耗在12%-15%的量级，比你说的要大一些。

3给你一辆车试试 PBS 2008-06-13 09:46:23
太空堡壘 克萊斯勒渦輪（ChryslerTurbine）

　　星球大戰不僅是美國歷史上最狂熱的計劃，同時也造就了熱火朝天的太空時代，火箭、衛星、宇宙飛船、宇航員成為上世紀六、七十年代美國社會最熱門、最流行的話題。在這個時代背景下，汽車工程設計也受到了航太技術的影響。有著技術革新先鋒稱號的克萊斯勒汽車公司是當時的代表，他們設計的這款名叫Turbine的美式“肌肉”跑車，成為了航空時代造就的“怪胎”。

　　我們熟知的汽車發動機都採用歷史最悠久的活塞往複式工作原理，還有一種現存的汽車發動機採用萬克爾轉子式工作原理。但早在上世紀六十年代，克萊斯勒就研製成功一種很有發展潛力的汽車發動機—燃氣渦輪軸發動機，並安裝在一款外形酷似宇宙飛船、內飾設計時尚前衛的“肌肉”跑車上，這款車就是目前僅存世兩輛的Turbine。

　　燃氣渦輪這個工業名詞也許大家有些陌生，但是大型火力發電廠的燃氣渦輪發電機、噴氣式民航飛機的渦輪噴氣發動機的動力核心都是燃氣渦輪機。先進的燃氣渦輪機的工作原理來自於在中國有數千年曆史的走馬燈，即高溫高速流動氣體推動渦輪葉片轉動，從而產生推動力或機械能。根據用途，燃氣渦輪機分為渦輪噴氣和渦輪軸兩類，前者依靠高溫高速燃氣所產生的反作用力提供動力，後者利用與高速轉動的渦輪葉片相連的輸出軸產生動力。

　　在航空業中直升機也採用渦輪軸發動機，主要原因就是結構簡單、工作效率高、重量輕、扭力輸出巨大。克萊斯勒的特別技術部門正是看重渦輪軸發動機的這一特點，所以才決定應用在汽車上。其實這輛Turbine在當時已經很成熟，廠方曾請數萬人進行試用，而且好評如潮。

　　三速自動變速箱使Turbine駕駛起來變得很輕鬆，車上的轉速表是最吸引人的地方之一，最高讀數高達每分鐘6萬轉，這臺貌似高壓鍋的燃氣渦輪軸發動機，在44600轉時輸出並不驚人的130馬力，但是扭力輸出高達575牛/米，使這輛陸地飛船0-100公里/小時加速用時僅10秒，最高時速達201公里，在當時，這樣的數據非常驚人。

　　據廠方技術人員說明，這臺神奇發動機的正常使用壽命在16萬公里左右，百公里油耗在8.6-12.7升左右，發動機可以使用大部分可燃液體，可謂“萬用燃料”發動機。除了3秒的動力遲滯外，高頻尖利的運轉聲浪讓人想起噴氣式客機，但這絕對不是噪音，相信會讓很多人更有駕駛激情。

　　不過，Turbine也有一個致命的缺點，高達260攝氏度的排氣溫度讓人心虛，高溫的排氣也無法達到美國加州嚴格的排放標準。而且，即便是科技如此發達的今天，也無法生產能承受如此高溫的三元催化轉換器。最終，政府下令全面銷毀Turbine，短命的Turbine至今只剩克萊斯勒博物館裏收藏的兩輛。