国外发动机分类概要.docx
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国外发动机分类概要
代表
生产公司
技术参数
技术介绍
评价
V型8缸发动机
SuperchargedLC3
最强北极星
美国通用
排量
4.4
升功率
最大扭矩
595牛·米/3900rpm
LIMPHOME模式冷却系统故障发动机可无损行驶100英里(160公里)
进排气可变正时气门技术
单缸独立点火线圈
水冷发电机(后来取消)
缸体集成主轴承盖设计
活塞裙聚合物涂层
活塞喷雾冷却装置
l.“可变排量”技术
这款发动机可以通过关闭气门使气缸停止工作。
气缸的关闭仅对于一侧的缸体适用,因此当一侧的气缸关闭时,这台发动机与一台直列6缸发动机毫无二致。
系统关闭和再次激活的响应时间很短,机油系统和电磁阀的布置能使气门在6000转/分钟的情况下自由启动和关闭。
2.汽油直喷技术
直喷式汽油燃烧系统的采用为这款发动机赋予了更高的功率和燃油经济性,同时还降低了排放物中碳氢化合物的排放量。
类似的技术可以在大众的FSI发动机中见到。
3.可变进气歧管技术
NorthstarXV12发动机重新设计了一级和二级歧管的三段可变进气系统使得发动机扭矩输出曲线更加平缓。
它采用一种简单、紧凑而可靠的设计。
使电动可变进气门执行器驱动歧管变化速度比传统的气动执行器要快。
4.后部正时传动链
在这款发动机后部,还有一条可以带动发动机的附属部件的后部传动链,其与发动机的正时链条一同运行。
这样可以减少发动机前部的附属部件数量、缩短发动机的整体长度和降低发动机的前端高度来达到更高的外形和体积要求。
5.36000英里的换油周期
为了降低了对环境的压力和用户的使用成本。
NorthstarXV12发动机的设计换油周期为36000英里,而这是通过改进机油传感器和监控器、降低机油消耗量、提高机油冷却性能并扩大油箱容积而实现的。
北极星家族目前共有4款引擎,分别是4.4LV8(LC3)、4.6LV8(L37)、4.6LV8(LD8)和4.6LV8VVT(LH2)。
北极星引擎总体特点北极星V8引擎由铝合金压铸而成,2000年后,通用为了降低铝合金在成形过程出现气孔,采用了一种新的高压铸造工艺,改善了性能。
在2000年以前,北极星引擎压缩比为10.3:
1,到了2000年后改成了10:
1。
每缸双凸轮轴、四个气门、凸轮轴采取链条传动,北极星引擎的进气歧管是热塑尼龙66制成,它能够在冷却进气的同时却不会收到发动机传过来的热量的影响,从而保持良好的工作状况。
北极星采用通用的SFI(sequentialfuelinjection)燃油顺序式喷射方式进入气缸,进排气凸轮的位置由感应器进行控制,以便精确地配合气缸气体的进进出出。
除了以上所述,北极星发动机还有一个特点,就是当所有冷却液都失效时引擎还可以继续运行,这被称作“Limphome”模式。
在这种模式下,当电脑探测到引擎处于过热状况时,它会暂时停止一半的气缸运行,这样就能降低整个引擎的温度,以便可以让车辆能继续行驶。
总的来说,北极星发动机代表了北美发动机制造的最高境界。
在德系,日系发动机厂商都在不断推出日益经济环保的发动机的同时,在北美,还有一个北极星在向着更高的动力目标前进。
缸径
91mm
最高转速
6400rpm
搭载车型
凯迪拉克06款STS-V及06款XLR-V车型
行程
84mm
最大功率
469马力(350千瓦)
V型6缸发动机
VR6
德国大众集团
排量
3.0
升功率
最大扭矩
560牛·米/3300rpm
与普通V型发动机相比,VR6在进、
排气系统上采用的是不对称的设计,气缸与气缸之间相互交错意味着从进气总管引入的新鲜空气很难进入远端的气缸侧,反之废气也很难从远端的气缸汇总到排气总管。
同时由于进、排气系统相对复杂的结构占用了气缸盖的大量空间,使得气缸盖周围的温度很高。
因此大众在早期的VR6发动机上都采用的是每缸两气门的设计,以保证其良好的散热以及结构的简单化,而且采用了椭圆形的近缸进气道和圆形的远缸进气道来控制空气流速,务求尽量平均。
凸轮轴系统
如果VR6发动机按照主流的DOHC每缸四气门的设计,这就需要在狭小的气缸盖内安装4根凸轮轴,这几乎是不可能的事情,而大众的工程师则给出了一个很巧妙的回答。
与传统的DOHC和SOHC不同,虽然4气门的VR6仍在气缸盖内布置了两根凸轮轴,但是每根凸轮轴可以同时控制两列气缸的进气门或排气门。
这样则很好的解决了空间不足等问题,而且这种设计也可以将可变气门正时系统引入其中。
如果说到它的不完美,则是需要通过摇臂来控制气门的运动,因此要损失一部分能量。
可变气门正时
通过翻转来达到改变进气道长度的作用
全新的VR6发动机另一个较大的变化就是缸体材质由铸铁换成了铝合金铸造,让发动机的散热更良好。
同时在进气系统上,VR6发动机采用了塑钢材质的进气道,同时带有进气长度可变的控制装置,通过旋转可以在不同的进气通道间切换,实现高低转速下更佳的扭矩输出。
可变进气歧管的核心部件通过翻转来达到改变进气道长度的作用
R6发动机的诞生很好的解决了发动机在空间布局上的问题,它巧妙的取了V6的短小以及L型狭窄的优势,并用一种较为极端的15度V型小气缸夹角的布局将两者糅合在一起。
但是这个看似通过减小V型夹角的简单方式,却带来了有关振动、散热以及进、排气系统上的一系列相关问题。
对于V型6缸发动机而言,采用60度的夹角属于最优化的设计,可以得到出色的运转平稳性。
而VR6上的15度V型小夹角自然打破了这一黄金角度的惯例,而工程人员通过一系列的手段,特别是通过引入平衡轴来有效降低发动机运转时的振动,但是VR6先天结构上的差异还是让其无法媲美V6发动机的平稳性。
VR系列发动机可以堪称汽车动力系统里的一朵奇葩,特殊的小夹角结构可以使其占用更小的空间,为车辆整体的结构布局提供了更为广阔的可行性。
VR6发动机上经过巧妙设计的进、排气机构可以使其搭载当今众多帮助发动机顺畅呼吸的电子技术,同时通过一系列减小振动的措施使其达到了较为出色的运转平稳性,最重要的是,VR6发动机的成功为新一代大排量紧凑型发动机的开发奠定了坚实的基础。
缸径
91mm
最高转速
6400rpm
搭载车型
高尔夫,R32,奥迪TT,R36
行程
84mm
最大功率
496bhp
V型6缸发动机
日产VQ35DEV6
日本日产
排量
3.5
升功率
最大扭矩
334-371N·m
可变气门正时控制系统(C-VTC)可以根据发动机转速的变化连续调整进气门开启的时间及点火时机,高速时会气门提前打开,使发动机在高转速时能够吸入更多的空气,同时ECU精确计算出点火提前角,线性调整最佳点火时间,使燃油充分燃烧,达到最理想的输出功率和扭矩表现。
VQ35DE采用了微粒化喷油嘴每个喷油嘴12喷孔(内径130微米),传统喷嘴为4孔(内径250微米),喷出的燃油粒径缩小约40%。
喷油射程缩短,产生雾团效果更佳,增加燃油与空气的接触面积之后使得混合气体,更加均匀,燃烧更充分。
VQ发动机的气门顶筒采用了钻石级硬度的DLC(DiamondLikeCarbon)涂层,这种应用将会使凸轮和气门顶筒之间的摩擦减少40%。
VQ35DE具备了当时几乎所有能减小摩擦损失的先进工艺和技术,减少的损失将会被转化为动力输出到车轮上,减少摩擦还将大幅增长相关零部件的使用寿命。
VQ35DE发动机根据不同调校,输出功率范围可以从231马力(170Kw)跨越到304马(
VQ35DE
224Kw),扭矩从334N·m到371N·m,这得益于其应用的各种当时世界先进的进气技术,安静、平顺、耐用的优先侧取决于其精湛的加工工艺和降低摩擦、保持发动机平衡的诸多方法。
可变气门正时控制系统(C-VTC)可以根据发动机转速的变化连续调整进气门开启的时间及点火时机,高速时会气门提前打开,使发动机在高转速时能够吸入更多的空气,同时ECU精确计算出点火提前角,线性调整最佳点火时间,使燃油充分燃烧,达到最理想的输出功率和扭矩表现。
VQ35DE采用了微粒化喷油嘴,每个喷油嘴12喷孔(内径130微米),传统喷嘴为4孔(内径250微米),喷出的燃油粒径缩小约40%。
喷油射程缩短,产生雾团效果更佳,增加燃油与空气的接触面积之后使得混合气体,更加均匀,燃烧更充分。
VQ发动机的气门顶筒采用了钻石级硬度的DLC(DiamondLikeCarbon)涂层,这种应用将会使凸轮和气门顶筒之间的摩擦减少40%。
VQ35DE具备了当时几乎所有能减小摩擦损失的先进工艺和技术,减少的损失将会被转化为动力输出到车轮上,同时,减少摩擦还将大幅增长相关零部件的使用寿命。
VQ35DE在应用进气控制技术提升动力的同时,应用了诸多世界先进的抗摩擦工艺和技术。
让这台发动机拥有了极强的平顺性和极小的噪音,成为一头“安静的野兽”。
这些也正是如今各厂家追求的目标,可见此技术的领先。
缸径
95.5mm
最高转速
6400rpm
搭载车型
日产贵士、日产天籁、日产350Z、英菲尼迪G35
行程
81.4mm
最大功率
231马力(170Kw)-304马力(224Kw)
直列6缸发动机
S55B30
德国BMW集团
排量
3.0
升功率
最大扭矩
550N·m/1850-5500rpm
在技术装备方面,S55发动机集成了宝马现今几乎所有的主流先进技术,包括有缸内直喷、Valvetronic电子气门、Double-VANOS双可变气门正时系统等,它也是继全新M5上的S63B44发动机之后,第二款将缸内直喷、涡轮增压以及Valvetronic电子气门技术集成在一起的M-Power发动机。
Valvetronic电子气门不像涡轮增压装置可以让动力性能显著提升,它是一项可以让发动机顺畅呼吸且更为精细化运转的技术,通过对气门升程的无级调整,可以有效提升发动机的燃烧效率,同时也可以适当地优化发动机的动力输出曲线。
之前,Valvetronic电子气门技术只应用在除M-Power的宝马普通发动机上(比如N52、N55、N20等),原因是该技术很难在高强度是工作环境下长期稳定的工作,特别是那些高性能发动机,但是随着全新M5以及新一代M3车型的动力系统装备此项技术,可见宝马还是很好地解决了该问题,而工程师就是要将这项极为精细化调整和控制发动机呼吸与燃烧的技术与强劲性能巧妙融为一体。
此外,S55发动机的缸体采用了无缸套的设计,这样的好处在于增强了缸体的强度,同时在缸套内部通过激光加工工艺在其表面形成了一个高强度耐磨的涂层,再结合轻量化的锻造活塞、高扭转刚性的锻造曲轴以及更适合高转速需求的曲柄连杆机构,最终使S55发动机在机械结构上相比普通的N55B30拥有更敏锐和快捷的油门响应。
S55虽然没有采用干式油底壳的设计,但是在油底壳的材料上却使用了镁合金,不知道这种材料在重量上是否会比耐高温的树脂材质更具优势,但是这确实又是一次大胆的创新尝试(之前宝马曾在N52发动机上创新地应用了镁铝合金缸体)。
从V8到L6,气缸数和排量的减小以及通过轻量化的设计,S55发动机的质量比现款M3的V8发动机轻了近10公斤。
与这台S55发动机相匹配的包括一台6速手动变速器和7速双离合变速器。
在变速器方面,宝马的工程人员主要通过对新材料的使用,比如碳纤维等大幅降低了变速器的重量。
综合来看,通过发动机自动起停系统和制动能量回收系统,新一代M3的每公里碳排放在200克以下(现款V8发动机为263克),而百公里的综合油耗也将不超过9升。
凭借双涡轮增压系统,这台S55发动机的最大功率达到了430Ps/5500-7300rpm,最大扭矩为550N·m/1850-5500rpm,这样的表现完全超越了现款M3上4.0LV8发动机的动力水平,为了更好地降低经过增压后空气的温度,S55发动机采用了水冷式的中冷器,它被安放在发动机的顶部,准确的说是位于气缸盖靠近进气的一侧,而为了降低发动机的高度,所以只能被迫将之所以这样也是要确保中冷器尽可能靠近进气歧管,以保证经过冷却后的空气尽快进入气缸,同时这种较短的进气设计也有利于提高油门的响应速度,并减小涡轮迟滞的问题,使发动机在转速达到1850rpm时就可以输出峰值扭矩。
发动机的主体倾斜一个角度。
排量、体积、重量都进行了瘦身,但是动力性能却依然超越了上一代产品。
准确的说,S55发动机不是一台飙动力参数的性能尤物,工程人员更注重发动机整体运转的快速响应、平顺性等关乎驾驶品质的提升。
凭借Valvetronic电子气门、缸内直喷等多项先进主流技术的集成,让它获得动力性能、油耗的双丰收。
而首次使用在全新M5车型M-Power发动机上的Valvetronic电子气门技术已经日臻成熟,从而也让工程人员顺势将其应用在新一代M3车型上,或许宝马对于M的定位不只是动力强劲那么简单,集成多种先进技术,让发动机成为一个更为智能精准运转的性能机器才是他们想要的。
缸径
84mm
最高转速
6400rpm
搭载车型
宝马M3、宝马M4
行程
89.6mm
最大功率
430Ps/5500-7300rpm
V型8缸发动机
LT1V8
美国通用
排量
6.2
升功率
最大扭矩
540N·m3200r/min(rpm)
新LT1V8发动机在沿用每缸两气门、侧置凸轮轴、顶置气门布置的同时,还将搭载缸内直喷技术、连续可变气门正时系统。
为了应对日益严格的环保法规,新LT1V8发动机也将搭载主动燃油管理技术(ActiveFuelManagement)。
在低负荷情况下,V8发动机将变为V4发动机运行,从而达到节省能耗的目的。
全新2014款雪佛兰科尔维特Stingray搭载的全新6.2升LT1V-8发动机已通过了美国汽车工程师学会的权威认证,其输出功率为目前乘用车用发动机的最高值。
来自美国汽车工程师学会的测试显示,采用标准排放系统的2014款雪佛兰科尔维特Stingray的最大功率为339千瓦,峰值扭矩为624牛米。
这是迄今为止雪佛兰科尔维特标准动力系统所能达到的最高级别,同时可实现高速工况下9.0升/百公里的燃油经济性。
小缸体发动机总工程师JordanLee表示:
“2014款雪佛兰科尔维特Stingray搭载的LT1发动机的功率和扭矩均创下了历史新高。
同时,燃油经济性也得到了显著提升。
在动力和扭矩方面,LT1发动机已经胜过众多来自竞争对手的更高级别发动机。
”
据介绍,新款LT1发动机之所以能够实现这样的性能,要归功于它采用的多项先进技术的先进燃烧系统,包括燃油直喷技术、主动燃油管理、可变气门正时技术等。
燃油直喷技术是燃油经济性提升的首要“功臣”,通过精准地按比例控制喷油与进气混合,可以确保空气与燃料在气缸内的充分燃烧。
同时,燃油直喷技术还可保持发动机燃烧室的内部冷却,从而获得更高的压缩比。
另外,发动机排放量也会相应降低,尤其在冷启动过程中,碳氢化合物的排放更是降低了25%。
2014款雪佛兰科尔维特Stingray首次采用了主动燃油管理技术(ActiveFuelManagement),可实现在低负荷工况时关闭一半气缸,起到改善燃油经济性的目的。
改进后的可变气门正时技术也能够支持主动燃油管理和燃油直喷系统,进一步优化车辆的性能、能效和排放。
这些技术均为这款全新的先进燃烧系统提供了强大支持,同时,该系统也配备了全新汽缸盖及雕刻活塞的设计,并依靠燃油直喷技术,成为实现发动机高压缩比、混合动态参数所不可或缺的一部分。
2014款雪佛兰科尔维特Stingray配备的LT1发动机是通用汽车公司开发的第五代小缸体发动机。
第一款用于雪佛兰科尔维特的小缸体发动机亮相于1955年,其排量为4.3升,最大功率为143千瓦。
缸径
91mm
最高转速
6400rpm
搭载车型
雪佛兰克尔维特(C7)
行程
84mm
最大功率
450hp(336kw)
直列4缸
K20A
日本本田
排量
2.0
升功率
最大扭矩
196N·m7000r/min(rpm)
本田K20A发动机是由搭载于S2000的F20C发动机演变而来的,其中,加入的VTC连续可变气门正时技术让这台发动机的配气节奏更为灵活,另外,气缸的参数设定也不是那么激进,改善了F20C在低转速区间动力响应偏弱的问题。
K20发动机是本田K系列的首台发动机(2000年10月,K20发动机搭载于第一代本田Stream正式面世)。
和F20C相比,这台发动机所装配的i-VTEC(增加了连续可变气门正时技术,本田把这项技术称之为VTC)技术不仅可以对气门升程进行调整,还能通过液压机构实现进气门的开启和关闭时刻的控制,与气门升程技术相结合,使得气门的工作节奏可以迎合不同工况下发动机在进排气方面的需求。
这台以F20C发动机为基础开发而来的K20A发动机在技术方面进行了扩展,VTC连续可变气门正时系统的引入更进一步完善了发动机的配气体系,与VTEC可变气门升程技术相结合,使得进排气的效率得到提升。
另外,缸径和行程的参数也不再像F20C发动机那样采用更偏向于高转速的设定,这让发动机也能兼顾到低转速时的动力表现
连续可变气门正时技术的运用也在一定程度上缓解了原先F20C在高功率输出过程中不够连续的问题。
另外,在配气结构的细节方面,滚子轴承式的气门摇臂则省去了旧款需要定期调整气门间隙的工序。
F20C发动机的高转速特性还是被延续了下来,反置式的发动机布局,角度更小的气门重叠角等,在这些发动机信息中,有很多都是高转速发动机的印证。
不过,在我们平常所关注的缸径和行程的参数中似乎就没有这么强的倾向性了,一般来说,短行程的气缸结构更适合高转速时的表现,但在低转速阶段的加速性能就会有所欠缺,反之则是善于加速而高转速的表现相对就不那么尽如人意,而K20A的气缸采用了相对中庸的86mm×86mm的结构,从结构上来说,你可以认为它能够让发动机兼顾到加速和极速状态下的表现,再加之较高的压缩比(11.5:
1)设定,因此,K20A依旧是一台偏高转速的性能发动机。
缸径
88mm
最高转速
8600rpm
搭载车型
IntegraType-R车型
行程
86mm
最大功率
450hp(336kw)
V型6缸发动机
奥迪3.0LTFSI机械增压发动机DOHCV6
德国大众集团
排量
3.0
升功率
最大扭矩
600N·m3200r/min(rpm)
缸内直喷一直都是大众乃至奥迪的拿手好戏。
这款发动机除了采用缸内直喷技术外还采用了机械增压技术。
所不同的是这款发动机装载的是罗茨式机械增压器。
两个四叶转子能以每分钟23,000转的速度为发动机提供压缩空气。
对于发动机增压器,机械增压在响应速度上比涡轮增压更有优势。
一般来说,充进气缸的空气量越大,可参与燃烧的燃油也越多,提供的动力也越强劲。
在这台发动机中增压器与气缸之间是用一段比较短的气管连接,这样压缩空气的压力降也较小,油门响应速度也会加快。
此外长行程能够实现动力的低转速高扭矩输出,也有利于延长发动机寿命。
搭载此款发动机的奥迪S5Coupe只需4.9秒就能完成0-100km/h的加速。
在过去的四年中,此款发动机均获得“十佳发动机”称号这可以看出奥迪3.0TFSI的实力不可小觑。
缸径
85mm
最高转速
4250rpm
搭载车型
奥迪S5Coupe
行程
89mm
最大功率
245KW
直列6缸发动机
宝马3.0LN55涡轮增压发动机DOHCL6
德国BMW
排量
3.0
升功率
最大扭矩
429N·m5000r/min(rpm)
N55发动机是一台直列六缸发动机,它采用的双涡管单涡轮如下图所示,双涡管可以清楚的看到。
这种设计比较简单,成本低廉,但是这种设计在单个气缸工作时,产生气体的脉冲谐振,影响其他缸体的排气效率,使下一个将要工作的气缸回压增大。
而双涡管单涡轮增压器完全摆脱了过大回压带来的进气下降问题。
N55发动机是宝马在2010年推出的,并且在当年该发动机就被入选了沃德十佳发动机,算上今年,N55发动机已经是连续三年获得“沃德十佳发动机”称号了。
这款发动机集双涡管单涡轮、电子气门、DoubleVANOS等多种技术与一身。
在发动机5800rpm时输出最大功率324PS(238kW),1300-5000rpm时输出最大扭矩429N·m,可见最大扭矩的输出区间也比较大。
是一款极具实力和市场竞争力的高性能发动机。
缸径
84mm
最高转速
5000rpm
搭载车型
宝马135is
行程
89.6mm
最大功率
238KW
汽缸排列形式
代表
生产公司
技术参数
技术介绍
评价
V型六缸发动机
2GR-FSE
丰田
排量
3.5L
升功率
88.3马力(65kW)/L
最大扭矩
377N·m
/4800rpm
这台发动机应用了进、排气门双可变气门正时系统以及可变进气歧管,而它最与众不同的就是采用D4-S直喷系统。
这套系统采用每缸两个喷油嘴的设计,一个类似缸内直喷发动机安置于气缸内,另一个则与普通发动机一样,位于进气歧管处,也就是说这台V6发动机一共安装12个喷油嘴。
此设计的优点在于油气混合能够更为完全,也就是说发动机电脑会根据发动机的负荷以及所处的工况主动切换供油时机,同时再配合11.8的高压缩比,可以进一步提升油气混合与燃烧效率,达到更为出色的油耗表现。
通过充分用尽每一滴燃油来尽可能的压榨发动机的动力输出。
缸径
94mm
最高转速
6400rpm
搭载车型
雷克萨斯的IS以及GS
车型上
行程
83mm
最大功率
309马力(227kW)/6400rpm
直列四缸发动
机
4G63
三菱
排量
1997mL
升功率
140马力(103kW)/L
最大扭矩
407N·m
/3500rpm
这台红头4G63最初搭载于三菱的GALANTVR4车型上,其由民用版的SOHC变为DOHC双顶置凸轮轴设计。
发动机的进气方式也不尽相同,民用版为自然吸气式,而EVO版则提供了涡轮增压器。
由这两项改进所带来的外围设备和零部件的升级也有很大不同,其中牵涉到发动机管理系统、冷却系统、点火系统等
4G63发动机采用了那个年代较为普遍的铸铁缸体,配合涡轮增压器以及长行程的设计,奠定了它可以轻松超越400N·m的基础,而针对WRC赛事的特殊调校更是使其达到了550N·m峰值扭矩,同时机械上的耐用性也为改装爱好者提供了广阔的空间。
长行程的设计有助于在中、低转速区间获得较大的扭矩输出,而且由于转速不高,所以发动机的耐用性也相对更高,这也使得三菱的拉力赛车在比赛中少有机械故障的发生。
缸径
85mm
最高转速
6500rpm
搭载车型
三菱的GALANTVR、三菱戈蓝、帝豪EC8、奇瑞东方之子
行程
88mm
最大功率
280马力(206kW)/6500rpm
V型四缸发动机
3T-GTE
丰田
排量
1770mL
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