汽车发动机的研究背景和意义_汽车发动机的研究背景

1.内燃机的背景与意义

Tritec发动机的出身 虽然是搭载在 MINI 车型上，但并不是宝马开发的。即使它获得了沃德十佳发动机的称号，它仍然没有被纳入宝马发动机的谱系。经过一段时间的混乱和海外抛弃，它的幻影深深吸引了步履蹒跚的民族汽车工业。至今与国内消费者形成了关系，同时也用实力证明了自己是自有品牌物超所值的主播。Tritec发动机听起来可能有点奇怪，但它有充分的理由成为经典发动机。

Tritec发动机的起源

为了降低造车成本，早在几十年前，各大汽车厂商就通过联盟寻求各自利益最大化，包括代工生产、合作R&D、共享平台等。其中，戴姆勒-克莱斯勒联盟、日产-雷诺联盟、大众-铃木联盟是众所周知的，而Tritec发动机的诞生正是基于这样的合作背景。

1996年，克莱斯勒与罗孚合作成立了一个工作组。他们设计和制造一台小排量汽油发动机。两家厂商都希望开发出双方都能使用、输出功率高、符合排放标准的产品。随后，他们投资5亿美元在巴西建立了一家Tritec发动机工厂。

工厂主要生产排量为1.4L和1.6L的自然吸气发动机和1.6T增压发动机。从2021年9月第一台Tritec发动机下线到2021年，Tritec工厂的年产量已经达到40万台。工厂主要产品以出口为主，主要装备在全球宝马生产的MINI车型上。同时，它也安装在克莱斯勒的PT Ranger s和一些霓虹灯车上。

Tritec发动机技术亮点

Tritec 1.6L自然吸气发动机最大功率116马力/6000转/分，最大扭矩149牛·米/4500转/分。这种实力水平虽然不耀眼，但也不可小觑。即使从今天的角度来看，它仍然是主流。

因此，Tritec发动机没有现在几乎是标准的可变气门正时系统，以在更宽的速度范围内丰富发动机的动力输出。虽然用了SOHC结构，但工程师为每个气缸设计了四个阀门。相比每缸两个气门的结构，无疑能让它呼吸更顺畅。再加上10.5: 1的高压缩比，最终实现了116马力的最大功率输出。

硬件制造组装完成后，最重要的是如何将机械结构与ECU的电子程序相匹配，保证发动机在不同的工作环境和工况下都能保持最佳的运行状态和动力输出，这恰恰说明了厂家的技术功底。

Tritec发动机的技术亮点

Tritec发动机的动力参数曲线构成了“双峰值扭矩”的动力输出特性。当转速只有2500 rpm时，发动机可以输出90%以上的最大扭矩，约为140n·m，表现出典型的“低转速高扭矩”。这项功能在实际驾驶中非常实用，在高速行驶时，尤其是突然加速时，Tritec发动机可以在4500rpm达到第二峰值扭矩，以出色的后备动力为加速性能和节油提供支持。

当时铸铁进气歧管还在广泛使用的时候，Tritec发动机创新性地应用了塑料进气歧管，其光滑的内壁可以降低进气阻力，缸盖罩也用了树脂材质，可以起到减震的作用，减轻发动机机体的重量。此外，Tritec发动机还应用了电子节气门技术，ECU集成了发动机的整体运行，进而更精确地控制节气门的开启角度，从而获得更好的燃油经济性。

Tritec发动机还用了连杆涨断技术。胀断连杆用先进工艺加工，再用专用胀断设备将加工好的连杆大孔胀断，而不是一般的锯磨工艺。这样就可以利用断裂的连杆锯的齿面来保证绝对准确的紧固和定位，从而减小摩擦力，延长连杆的使用寿命。

与其他公司生产的同排量发动机相比，Tritec发动机体积更小，功率更大，更容易布置在汽车的发动机舱内。同时，整车更小的重量也能让车辆更具操控性。

●获得沃德十佳发动机称号的1.6T Tritec发动机

在1.6L自然吸气发动机的基础上，通过增加伊顿罗茨增压器，将压缩比从10.5:1降低到8.3:1，获得了性能更强的1.6T发动机。起初，它的最大功率为163马力/5700转/分，最大扭矩为210牛·米/4000转/分。后来发展到170马力、220牛·米，还以小排量、大功率输出获得2003沃德十佳发动机称号。

●安装在MINI车型上的Tritec发动机

“ MINI （ 查成交价 | 车型详解 ）COOPER及其Tritec 1.6L自然吸气发动机ж

2000年，宝马出售了其罗孚品牌，但仍保留了Tritec发动机厂的股份。对于一个生产豪华车的品牌来说，它的做法不言而喻，那就是有必要在自己的MINI车型上搭载一台小排量的Tritec发动机。

从2021年开始，MINI ONE、MINI COOPER、MINI COOPER S上搭载了Tritec发动机，根据宝马对其发动机号的命名规则，MINI ONE、MINI COOPER上搭载的1.6L发动机代号为W10B16。获得沃德十佳发动机称号的MINI COOPER S上的1.6T发动机代号为W11B16。从第一个字母W可以看出，这些在MINI车型上广泛使用的Tritec发动机并没有正式名称，而是被宝马列为外包发动机。

Tritec发动机与自主品牌的情缘

2021年，宝马开起了新灶，与PSA集团签订协议，共同开发小型汽油发动机。从2021年开始，宝马最新的MINI车型将不再搭载Tritec发动机，而是用宝马与PSA集团联合开发的最新王子四缸发动机。

最新的四缸发动机依然用1.6L排量，缸径和冲程与Tritec的1.6L发动机完全相同，所以我们不得不猜测，虽然是一款全新的发动机，但还是继承了Tritec发动机的一些基因，新的四缸发动机代号为N12和N14，也正式列入宝马发动机的家谱。

Tritec发动机与自有品牌的爱情

20世纪90年代，巴西汽车制造业进入衰退。虽然Tritec发动机厂年产能40万台，但宝马、克莱斯勒内部消化能力有限，因此大量产能空闲置。另外，由于当时戴姆勒和克莱斯勒结盟，而宝马和克莱斯勒合作的Tritec发动机项目，势必会让宝马和奔驰都感到不舒服。同时，对于美国式大排量汽车制造商克莱斯勒来说，小排量Tritec发动机意义不大。两家公司在巴西工厂的十年合同在2021年正式到期后，似乎不可避免的会分手，这正好给了新生的民族汽车工业一个绝佳的机会。

奇瑞云起

2021年，搭载宝马发动机的奇瑞云起一度升温，“进口宝马发动机的自主品牌汽车”的概念也非常流行。虽然宝马官方表示与奇瑞没有任何交易，但奇瑞声称是通过其他渠道购买的，是真正的Tritec发动机。116马力的1.6L排量最大功率与当时的伊兰特107马力、凯越105马力、爱丽舍105马力、Familia 98马力、捷达87马力相比，可谓是丰腴有力，在同排量车型中绝对独树一帜。

《 力帆520 》

力帆在国内市场推出的首款车力帆520也搭载了巴西工厂的Tritec 1.6L发动机，整车售价仅8万元。这么低的价格让很多业内人士猜测其发动机不是通过正常渠道购买的。江湖上流传已久的说法是力帆集团掌门人尹明善将力帆摩托车销往巴西，销量稳步增长。他想赚大钱，却遇到了经销商违约，“没钱，汽车发动机多”。无奈之下，尹明善不得不拉回一批汽车发动机，2021年上市的 力帆620 也搭载了这款发动机。

“力帆620”

海马的Familia第二代还配备了Tritec 1.6L发动机。与马自达ZM-II 96马力和140牛·米相比，Tritec无疑更胜一筹。此外，海马还努力为Tritec发动机配备德国ZF进口的CVT。通过匹配调整，取得了良好的乘坐舒适性和燃油经济性。

《家庭二》

Tritec发动机在世界上是什么水平？从技术参数来看，这款发动机的技术水平很高，国内同级别发动机没有一款能与之媲美，国产发动机的水平与Tritec还有一定差距。在国内市场，单纯从发动机的技术角度来看，这些自主品牌搭载的Tritec发动机与大众宝来几乎相同，但宝来的价格却足足更高。

全文摘要:

与同时代的发动机相比，Tritec发动机具有一定的优势。虽然只在MINI和克莱斯勒品牌的部分车型上使用，但并没有阻挡它的光彩。特殊的合作模式导致了Tritec发动机工厂最初的混乱和最终的放弃，但它只是与自己的品牌实现了美好的联姻。在国内汽车消费市场起步阶段，Tritec发动机确实让中国消费者用很小的价格体验到了世界一流的动力系统。

@2019

内燃机的背景与意义

什么叫稀燃？顾名思义就是发动机混合气中的汽油含量低，汽油与空气之比可达1：25以上。

其实，在20多年前就已经有人在研究稀燃技术。面对21世纪70年代初欧美国家的排放规定以及石油危机引起的降低油耗的需求，人们探索了由稀混合气运行，用氧化催化剂净化排气的方法，用了一种带副燃烧室的发动机。

这种由丰田及本田公司发明的燃烧方式由于从副燃烧室喷出火焰会造成热能损失，稀混合气发动机改进对油耗的效果不明显。

从那以后，随着进气口的改进，气缸内旋涡生成技术的进步，由通用、福特、丰田、本田、日产等汽车公司先后搞成的开口式燃烧室可以形成比带副燃烧室还好的稀薄混合气燃烧，并且随着进气口燃料喷射技术的发展和稀混合气传感器技术的开发，精密控制空燃比已成为可能。80年代中期，丰田正式使稀混合气发动机（T－LCS）产品化，三菱、本田也相继将其产品实行产品化。

进入90年代，三菱汽车公司研制出来的缸内直喷技术使稀燃技术又进了一步。目前，各大公司都拥有自己的稀燃技术，其共同点都是利用缸内涡流运动，使聚集在火花塞附近的混合气最浓，先被点燃后迅速向外层推进燃烧，并有较高的压缩比。

比较著名的三菱缸内喷注汽油机（GDI），可令混合比达到40:1。它用立式吸气口方式，从气缸盖的上方吸气的独特方式产生强大的下沉气流。这种下沉气流在弯曲顶面活塞附近得到加强并在气缸内形成纵向涡旋转流。在高压旋转喷注器的作用下，压缩过程后期被直接喷注进气缸内的燃料形成浓密的喷雾，喷雾在弯曲顶面活塞的顶面空间中不是扩散而是气化。

这种混和气被纵向涡旋转流带到火花塞附近，在火花塞四周形成较浓的层状混和状态。这种混合状态虽从燃烧室整体来看十分稀薄，但由于呈现从浓厚到稀薄的层状分布，因此能保证点火并实现稳定燃烧。

大众的直喷汽油发动机（FSI），则是用了一个高压泵，汽油通过一个分流轨道（共轨）到达电磁控制的高压喷射气门。它的特点是在进气道中已经产生可变涡流，使进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室内，以分层填充的方式推动，使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围。

本田最新的VTEC发动机也将用稀燃技术。这款取名为VTEC－i 2.0升发动机将比一般本田发动机省油20%，其特点是将VTEC技术与稀燃技术相结合，也是当低转速时令其中一组进气门关闭，在燃烧室内形成一道稀薄的混合气体涡流，层状分布集结在火花塞周围作点燃引爆，从而起到稀薄燃烧作用。

综上所述，汽车汽油发动机实现稀燃的关键技术归纳起来有以下三个主要方面：

一、提高压缩比

用紧凑型燃烧室，通过进气口位置改进使缸内形成较强的空气运动旋流，提高气流速度；将火花塞置于燃烧室中央，缩短点火距离；提高压缩比至13：1左右，促使燃烧速度加快。

二、分层燃烧

如果稀燃技术的混合比达到25：1以上，按照常规是无法点燃的，因此必须用由浓至稀的分层燃烧方式。通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，混合比达到12：1左右，外层逐渐稀薄。浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。

为了提高燃烧的稳定性，降低氮氧化物（NOx），现在用燃油喷射定时与分段喷射技术，即将喷油分成两个阶段，进气初期喷油，燃油首先进入缸内下部随后在缸内均匀分布，进气后期喷油，浓混合气在缸内上部聚集在火花塞四周被点燃，实现分层燃烧。

三、高能点火

高能点火和宽间隙火花塞有利于火核形成，火焰传播距离缩短，燃烧速度增快，稀燃极限大。有些稀燃发动机用双火花塞或者多极火花塞装置来达到上述目的。

以上三点只是对整体汽油发动机稀燃技术而言，具体到某种机型会有所偏重。因为各种汽油发动机稀燃方式的技术措施不完全一样，甚至同一部发动机在不同的工况下稀燃方式也会不完全一样。有些着重缸内气流运动及燃油分布的配合，重点在分层燃烧。有些着重加大点火能量、增快火焰传播速度和缩短火焰传播距离，重点在高能点火。

1.早在1712年，英国人纽科门成功地设计出世界第一台蒸气发动机，并在一些矿山井下进行应用，其缺陷是在利用大气压做功时经常出现故障。 2.1785年，徒工出身的机械师瓦特经过长期的刻苦钻研，并吸收前人的研究成果，设计出直接利用蒸气压做功的瓦特蒸气机，使它广泛地应用纺织、冶金、矿和交通运输工具的革新，成为产业革命的标志。 3.直到1860年，法籍比利时技术人员勒努瓦终于研制出来世界上第一台二冲程内燃机，后来被他安装在“林诺尔”牌汽车试开成功。