2007年全球最佳发动机技术详解.doc

2007年全球最佳发动机技术详解眼下娱乐界正在狂搞各式选秀，其实在发动机的世界中也有这样的传统“选秀”栏目，这就是由Engine Technology International magazine（国际发动机技术杂志）举办的年度全球最佳发动机大奖，这项活动被形象地比喻为“发动机奥斯卡”。与我们司空见惯的娱乐节目不同，这是一场用功率、扭矩、油耗、新材料、新技术说话的盛会，每一款发动机都会经过几十双最挑剔而专业的眼睛。在5月，2007年度全球最佳发动机大奖已经揭晓。来自慕尼黑的BMW在本年度的评选中，一举拿下8项大奖，BMW的车迷可以一边喝黑啤酒，一边骄傲的抬起头。大众汽车凭借双增压和FSI技术也获得两项大奖。因新的VTG涡轮增压技术带来良好表现的保时捷911也拿下一项第一。作为日系厂商的代表丰田汽车荣获经济性和小排量的两项大奖。有些巧合的是底特律的巨头们居然全军覆没，没有得到任何的奖项。Engine Technology International大奖背景资料：全球年度发动机大奖由来自30个不同国家的62位业界知名记者精心评选。全球年度发动机大奖由英国最大的汽车技术出版公司组织。于1999年初次举办，至今已经逐渐成为了一个 颇具影响力的大奖。评分规则：评委每个人手里有25分，可以依照自己在试车中的主观感受，对自己喜欢的五个发动机从燃油 经济性、运行平稳性、动力性、噪音、操纵性五个方面进行方面对每一发动机的评分不能高于15分，最 低不能低于1分具体获奖名单请见下表：奖项获奖发动机名称装备车型2007最佳新型发动机奖BMW 3L双涡轮增压发动机宝马335i2007年年度发动机奖BMW 3L双涡轮增压发动机宝马335i最经济发动机 丰田 1.5L混合动力系统丰田Prius最佳高性能发动机BMW 5L V10自然吸气发动机宝马M5、M61L组Toyota 1.0LAygo,Yaris, Peugeot 107, Citron C11L1.4L组Volkswagen 1.4L TSI TwinchargerGolf, Touran, Jetta1.4L1.8LBMW-PSA 1.6L TurboMINI, Peugeot 2071.82L组Volkswagen 2L FSI TurboGolf, Audi A3, A6, SEAT Leon, Skoda Octavia2L2.5L组BMW 2.5L325, 525, X3, Z42.53L组BMW 3L双涡轮增压发动机335i34L组Porsche 3.6L Turbo911（内部编号997）4L以上组BMW 5L V10M5, M6BMW 3升双增压发动机获得奖项：2007最佳新型发动机2007年年度发动机奖2.53L排量组最佳发动机关键词：双涡轮增压，宽泛的爆发区间向来专情于高强化自然吸气发动机的BMW，这次却靠一台带涡轮，而且是带两只涡轮的增压发动机拿下最佳新发动机、年度发动机、最佳2.53L发动机三项殊荣。这是BMW发动机技术的一次胜利，同时也是涡轮增压技术的一次胜利。随着BMW发布新E92 335i，涡轮卸压阀的声音开始从BMW的3系上发出。一开始还让许多古板的车迷迷觉得这是一种叛逆，但最终他们都被这台发动机魔力般的动力表现和迷人的声线所折服。BMW给这台发动机的编号为N54B30。它是BMW自1980年745i使用涡轮增压发动机后的最新一代带Turbocharger的发动机。它集双涡轮增压、缸内燃油直喷等发动机技术（没有采用第二代Valvetronic技术），仅仅凭借3升的排量，就压榨出了306hp的最大功率，升功率达到102hp/L。不过最厉害的还是它能发出的400Nm的最大扭矩。不是因为这个数值很恐怖，而且是因为它的爆发区间非常广泛，而且扭矩曲线接近平坦。在13005000rpm的超宽转速区间都能达到峰值。驾驶起来的感觉就是轻轻给油，发动机转速一过怠速，就能提供强大的加速扭矩，而且途径加速能力也是相当了得，哪怕是4挡时用3000rpm巡航，必要时只需降挡加速，发动机提供的扭矩依然强大，这样的感觉能在4升以上的V8发动机上找到。 如此宽泛的扭矩平台让这台发动机具有的良好线性动力输出，这样的特性来自于工程师们在Turbocharger和增压值上的合理设定。BMW的工程师没有使用狂暴的大直径涡轮去逼迫发动机，而且是使用的是两颗小涡轮分别对3个气缸进行增压，这是一种并列式的涡轮增压系统。由于涡轮直径较小，而且设定的增压值只有0.4Bar，所以用排量3.0L的直6发动机去“吹”动它们变成了一件轻而易举的事情，发动机在1300rpm时排出的废气就能推动涡轮达到十多万转的工作转速，所以Turbo Lag（涡轮延迟）现象被减小到细微程度。由此BMW的动力多了份优雅，少了些轻狂。N54B30发动机重量有195kg，这比BMW 3升自然吸气发动机要重一些，例如N52B30 直列6缸3.0L发动机来说，它的重量只有161kg，不过这款发动机上很多轻质的镁铝合金结构。对于增压发动机，BMW还是比较谨慎，为了得到更高的强度和耐久性，采用了铝合金缸体镶嵌铸铁缸套的结构。这样的结构虽然比较传统，但能承受涡轮增压后带来的额外压力负担。即使这样，它的重量比一台V8还是轻了许多，3系列的紧凑车头也能轻松容纳它。丰田1升 VVT-i发动机1L排量组最佳发动机关键词：环保日系厂商在经济性小型车的方面一直保持着优势，体积紧凑，重量轻而颇具技术含量的小排量发动机就是他们保持这种优势的基石。这次获奖的丰田1L四缸发动机是丰田1SZ-FE。低噪音、低燃油消耗量和低污染等特点，征服了评委们的心。在小排量发动机上采用了丰田目前最先进的VVT-i（智能可变配气正时）系统。这个系统根据发动机状态控制进气凸轮轴获得最佳配气正时，从而在所有速度范围内提高扭矩和大大改善燃油经济性，提高了发动机的性能及减少废气排放。但最重要的是让一台排量只有1L的发动机拥有了很平坦的扭矩曲线，开车起步时也不用咬着牙把转速拉到3000rpm了。但由于排量限制最大功率在6000rpm时发出68hp，这不是一个很高的数值。同丰田很多大排量的发动机一样，1SZ-FE把压缩比提高到101，同时采用了偏置式的曲轴，气缸中心和下面的曲轴中心偏要了8mm，这一小小地偏移，可以在压缩冲程末期和做功冲程时大大减小活塞受到的横向力，减小了活塞与气缸壁之间的摩擦，发动机当然就更平顺和省油了。在喷油系统方面，汽油雾化程度更好的10微孔喷油嘴成了标准配备，与空气更充分的混合，既实现了燃油的高效使用，又有效降低了污染物质的排放。还有一些流行的先进发动机技术也在1SZ-FE上集中亮相，如无声正时传动链、带滚子的气门摇臂，这降低了配气机构的噪声，采用燃油无回油管系统设计，由于受热燃油不流回油箱，减少燃油蒸发排放，这些设计让评委们慷慨地给出高分。大众1.4 TSI双增压发动机获得奖项：11.4L排量组最佳发动机关键词：小排量，高技术含量为什么一款排量仅1.4升的发动机可以登上2007年明星发动机的宝座？那是因为1.4的后面还有三个字母，TSI。如果你听说过FSI、Turbo、Surpercharge的话，就大约能猜到TSI是什么了？TSI是废气涡轮增压（Turbo-charging）+机械增压(Super-charging)+缸内直喷技术(Fuel Stratified Injection)的英文缩写。这款神奇的发动机在仅有1.4升排量的前提下，将涡轮增压与机械增压巧妙的结合在一起，令其最大功率达到了125Kw，并由于罗茨式机械增压器和涡轮的介入，在转速17504500rpm下都可以爆发240Nm的最大扭矩。这一切是怎么实现的？其实就是在一台基于EA111构架的1.4L FSI发动机上匹配了涡轮和机械双增压系统。一台Roots式双转子机械增压器和一颗小直径的涡轮串联起来。在低转速时，机械增压器起主要作用。这些压力通过串联管道也用来驱动涡轮增压器。当涡轮增压器启动时会更平顺。转速指针达到1500rpm时，两个增压器同时提供增压压力，其总增压值达到2.5Bar，引擎开始变得狂暴。随着转速的提高，涡轮增压器能使发动机获得更大的功率，与此同时，机械增压器的增压压力逐渐降低。在转速超过3500rpm时，由涡轮增压器提供所有的增压压力，此时驱动机械增压器的电磁离合器分离，不再消耗引擎的功率。不过众所周知，FSI技术要求很高的压缩比，而使用涡轮增压却要求降低压缩比，不过这并没有难倒大众聪明的工程师们，工程师在这二者之间的平衡上加装了高效率的中冷器，虽然压缩比仍然高达10:1，但是依旧运行稳定。搭载1.4TSI的高尔夫GT，可以在静止时7.9秒加速破百，最高车速220Km/h，虽然它仅仅有1.4升的排量和较低的油耗，就能达到2L级别的动力水平，想必这大概是TSI能获此殊荣的原因之一吧。BMW与标致雪铁龙1.6L Turbo发动机获得奖项：1.41.6L排量组最佳发动机关键词：宝马的看家技术当国内一些厂商还把上一代Mini装备的1.6L发动机作为自己车型的重大卖点时，BMW已经抛弃了原来的合作伙伴克莱斯勒，转而和标致雪铁龙集团一起推出了他们的1.6LPrince发动机。这款发动机的基本尺寸基于PSA集团的TU发动机系列，我们能在爱丽舍和307等车型上看到它的身影。但单单凭这样的基础是不能获奖的，BMW集团把许多看家技术加到了这款发动机上，汽油直喷、双涡流Turbocharger、新型的机油泵和水泵，加上BMW的精心调校，“王子”终于带上了最佳发动机的桂冠。“王子”发动机家族一共有三个版本1.4L自然吸气、1.6L自然吸气、1.6L涡轮增压，这次受到褒奖的是带涡轮增压的版本。这款发动机应用了汽油直喷和降低了压缩比的特殊结构气缸盖。为了对应标致207和Mini不同级别的车型，这台发动机有两个不同调校的版本：THP150和THP175(在标致方面被称为EP6DT和EP6DTS)。它们有什么不同呢？THP150的最大扭矩240Nm，而且在14005000rpm的宽幅区域漫延。最大输出功率为148hp/5500rpm。它被装在标致207cc上。THP175就是专门为“微型钢炮”倾力打造，动力性更胜一筹。扭矩峰值达到了247Nm/16005000rpm，而输出功率为173hp/5500rpm，平均每升排量108hp，这让207RC和Mini cooper S，能在加速中“侮辱”很多大个子，如果要和人恶拼一场， 还能短时间利用“过增压”把扭矩升到260Nm/17004500rpm，说不定这13Nm是制胜的法宝。要想出在1.6直列四缸发动机中有谁比这位“王子”更强，那可真是件绞尽脑汁的事情。 大众2.0T FSI发动机获得奖项：1.82L排量组最佳发动机获奖关键词： 技术 作为大众第三代直列4缸发动机系列中的主力产品，这台2.0L TFSI发动机中TFSI的意思就是一款带涡轮增压的FSI发动机，即Turbo-charging+ Fuel Stratified Injection的缩写。这款2.0L TFSI发动机身上集合了大量先进的技术，例如可变进气歧管，以及在进气侧的凸轮轴采用连续可调装置，使发动机进气效率更高，燃烧更为充分。此外，这台2.0升的发动机还增加了水冷涡轮增压器，而配套商则来自著名的Borg Warner（博格瓦纳），水冷系统帮助解决了一直困扰涡轮增压器的冷却问题，并延长了增压器的正常使用寿命。此外，这台2.0升的发动机上还增加了静音型正时链条，并抬高了平衡轴的位置，可以有效抵消发动机在各个转速区间的振动，令行驶更加平稳安静。在海外，有众多大众和奥迪的车型搭载这台先进的发动机，例如奥迪A3、A6，Golf, 西亚特Leon, 斯柯达欧雅等车型，看来，这台2.0L的TFSI发动机的确很受欢迎，获得大奖也是在意料之中的。BMW 2.5L直列6缸自然吸气发动机获得奖项：22.5L排量组最佳发动机获奖关键词：轻量化在宝马的发动机产品线上，2.5升这个级别或许很不起眼，它既不是最省油，动力数据也没有大排量发动机那样特具煽动力。但如果你能细心地纵览宝马的车型，你就会发现，它在宝马的产品布局中是那么举重轻重，无论是325、X3，甚至是Z4，都能看到这款代号为N52B25A的BMW 2.5L发动机的绰约身姿。刚刚获得年度2L2.5L组别冠军的它以其独具的魅力彰显了自身价值所在。依然是直列，依然是六缸，依然没有任何增压技术，宝马用一种近乎固执的方式铸就了这台发动机。也许218hp（6500rpm）的马力不够顶尖，但已经是2.5升自然进气发动机中最高的了。而最让人感叹的是，它在27504250rpm的大区间内都能持续产生250Nm的最大扭力，这正是其魅力所在。试想，速度不断往前飙，转速持续向上爬，推动力强悍十足却又丝毫不减，这该是怎样的畅酣淋漓！在轻量化方面，BMW也以这款发动机为我们好好地上了一课。常见的全铝合金缸体已经显得有些过时，BMW的工程师把阿卢西尔高硅耐热铝合金制成的缸套植入了全镁合金制造的缸体之中，配合镁合金曲轴、使得这款直列六缸发动机具备高效率的同时又有轻量化的特点，整机只有161kg，创下了1.24hp/kg的功率重量比。这台发动机的缸径、冲程分别为78.8mm、82.0mm，同时还搭配有第二代Valvetronic (电子气门技术)，DME数字式电子伺控系统，双凸轮轴可变气门正时控制系统 (Double-VANOS)等一系列宝马发动机的特有技术，让油耗比上一代的直6发动机降低了12%。也许很多人会觉得它不够珍稀，性能也不够极端。但BMW 2.5L用自身的独特和优异的表现在向人们宣告：不求最大，只求最好。保时捷3.6L 水平对置Trubo发动机获得奖项：34L排量组最佳发动机获奖关键词：涡轮尺寸可变“青蛙眼”、“美女臀”如果保时捷单凭这些外部特征，一定不会达到现在的高度。必须有优异的发动机性能，富有挑战性的操控特性辅佐，才让保时捷成为许多人梦想中的征服之车。最新型号的的保时捷911 Turbo据有4秒内破百的实力，最高车速飙升到310km/h，如此恐怖的动力却来源于一台排量仅为3.6升水平对置6缸发动机。（480HP！什么概念？两台桑塔纳发动机的加在一起的排量也是3.6升，不过总功率就只有202HP了。）这导致在用计算器算升功率时，对计算器显示的结果感到了怀疑，133.33hp/L，又一个量产车型的“天文数值”诞生。而620Nm的扭矩意味着什么呢？应该是烧胎或者狂飙任选其一。梦幻般的动力源自一台据有“魔力”的涡轮增压系统。作为常识大家都知道，小直径的涡轮起动惯性低，流速相对高，在发动机低转涡轮迟滞效应不明显，但是发动机高转时小涡轮又不能把足够的空气泵入气缸内。那就用大涡轮吧，但涡轮直径越大涡轮叶片惯性大，低转反应比较迟钝，发动机低转速时排出的废气就吹不动它。只有老实等着发动机转速被提升到较高时，涡轮才迅猛的表现。这样的事情是不能在保时捷身上发生的，执着的工程师们用上了VGT涡轮增压技术。VGT(Variable geometry turbochargers)既可变几何尺寸涡轮，通过改变涡轮进气端的叶片几何形状达到涡轮废气端叶片面积的一种涡轮增压技术。这样的技术最先是应用是在柴油引擎上，而应用在转速更高的汽油引擎上并不多见。911 Turbo采用了它来自BorgWarner（博格华纳）的VTG（Variable Turbine Geometry）涡轮。涡轮废气入口端的叶片加上了可变装置，就是在涡轮叶片周围加上了一圈能调整角度的导流叶片。通过改变导流叶片的角度，涡轮就能满足引擎不同转速下的增压需要，使其兼备小涡轮的低延迟和大涡轮高效率的特性。VGT增压技术终于成功应用到大量生产的汽油车型上亮相，所以保时捷的这项大奖当之无愧。BMW 5L V10自然吸气发动机获得奖项：最佳高性能发动机4L以上排量组最佳发动机关键词：方程式发动机的高转速 高转速为王，F1“民用版”发动机，这是对这台V10发动机的总结。请记住它的编号S85B50，最大输出功率507马力(7750rpm)，升功率超过100HP；最大扭矩为520牛米(6100rpm)，在3500rpm下就能轻松达到450Nm，最高转速更是达到了惊人的8250rpm，估计你在一般车的转速表上还找不到这段刻度。这就是宝马5L V10所给出的澎湃数据。强大的动力输出，让这款10缸5升排量的“尤物”甫一面世便获得了F1“民用版”的美誉。其实它的设计理念就是源自于一级方程式发动机的高转速，这使得它不用依靠大排量，也无需凭借涡轮，就能迸发出赛车级别的能量，同时带来的好处是省油、轻量化（仅重240kg）、流畅的线性加速感。BMW M的工程师们在这款V10发动机里倾注了大量的心血。作为世界上第一台采用整体式曲轴支座设计的V10发动机，它的缸体由铝硅合金制成，气缸冲程75.2mm，气缸内径92.0mm，单缸排量4999毫升，压缩比达到121。这些尺寸并非神来之笔，它是以M