在汽車市場競爭日趨激烈的時候，各大廠商都已經認識到，僅僅是靠打價格戰已經不能再在這個市場環境中生存下去了，只有技術的進步才能帶來核心的競爭力。因此我們在今年中看到了各合資以及自主汽車品牌大打技術戰，尤其以作為汽車心臟的發動機技術發展最為迅猛，從渦輪增壓、可變氣門正時，再到混合動力，各種新技術的宣傳層出不窮。我們從近年來發展最快、應用前景最廣的技術中篩選出了部分有代表性的主流動力技術為大家進行解讀，這些技術包含直噴、渦輪增壓、可變氣門正時系統以及新能源動力等，下面我們就來一起詳細了解一下。

動力技術1——汽油發動機缸內直噴技術
技術特點：燃油噴射更為直接，燃燒更加充分，達到提升燃油效率的目的

缸內直噴發動機氣缸內的工作狀態

發動機油氣混合技術在經歷了化油器、單點電噴、多點電噴技術階段之後，漸漸步入了直噴的時代。直噴為我們帶來了更加高效的燃油利用率，因而成為各大廠商研發的目標。那麼缸內直噴發動機的技術原理和特點是什麼呢？

直噴採用多孔高壓噴嘴，使油氣混合更均勻充分

目前市面上一般的電噴發動機都是將噴油嘴安置在進氣歧管內，缺點是混合氣的空燃比難以得到精確的控制。而缸內直噴技術則將噴油嘴安置在氣缸內，使燃油噴射和油氣的混合過程均在氣缸內進行，這樣就可以使油量與油氣混合的控制更為精準，消除了缸外噴射的缺點。同時，汽缸內的混合氣濃度也可以得到精確控制，而高壓燃油在缸內湍流的作用下也能夠得到更充分的混合，因此，燃燒效率大大提高，同時動力表現也能更加出色。

組成高壓噴油系統的四個主要部分

技術原理解讀

看完上文相信大家已經對汽油直噴技術原理有所了解，那麼支撐這項技術的關鍵部件是什麼呢？可以説，高壓噴油系統是直噴發動機最核心最關鍵的部分，其由發動機控制模塊（ECM）、高壓油軌、高壓油泵和噴油嘴四部分組成。

高壓油軌結構圖

其中發動機控制模塊（ECM）等於是發動機的大腦，主要負責採集發動機數據，按照預定程序控制噴油時機和噴油量，從而實現最高的燃燒效率；而高壓油泵是依靠進氣凸輪軸驅動的，主要負責給燃油加壓；高壓油軌主要起均衡各噴油嘴噴射壓力的作用；最後由耐高溫高壓的噴油嘴向缸內噴射燃油。

技術差異及應用程度
技術差異：內部配件應用有所不同
應用程度：通用、寶馬、大眾、奔馳以及現代等品牌多數引擎已普遍應用

1.4TSI發動機的高壓油泵

目前已經有多家汽車廠商的發動機運用了缸內直噴技術，包括寶馬、大眾以及通用等等。而它們各自的直噴技術原理都基本相同，只是在配件應用上有所不同。以大眾主流的1.4TSI發動機為例，其高壓燃油泵可同時配備高壓燃油系統和低壓燃油系統，低壓為4bar，在低壓油泵將燃油送到高壓油泵之後，高壓油泵可以將燃料加壓到100bar的壓力（這是普通汽油泵壓力的數十倍），並將其送入油軌，從而更易於燃燒，發動機工作效率更好。

此外，寶馬公司部分發動機還配備了高精度直噴技術，其採用壓電噴油器，其可在0.14毫秒內完成燃油噴射，並且可實現單次燃燒過程噴射兩次燃油，使燃油與空氣更好的融合。與傳統噴油嘴相比，BMW高精度直噴系統的燃油利用率會更高。

目前，多家汽車廠商的發動機已普遍應用了直噴技術，如寶馬經典的N55、N54及Prince等系列引擎、福特EcoBoost系列和大眾TFSI系列等等發動機，而像江淮、吉利等自主品牌也列入研發此技術的行列，相信在未來兩年中，採用直噴技術的引擎將全面替代現有的電噴發動機，成為主流的油氣混合技術。

動力技術2——渦輪增壓器可變截面技術
技術特點：避免傳統渦輪器的遲滯現象，高/低轉速時均可獲得充足進氣量

相信大家都知道，傳統的渦輪增壓器多數有“渦輪遲滯”的現象，而可變截面渦輪增壓技術則有效的解決了此問題，實現發動機高/低轉速時都能獲得充足進氣量，讓車輛在低發動機轉速下就可以帶來更好的駕駛感受，那麼它的技術原理和結構又是什麼呢？

可變截面渦輪增壓器可以通過改變截面，更好的引導廢氣流（紅色）推動渦輪

技術原理解讀

渦輪增壓器現在對於消費者來説已經並不陌生，它的原理其實非常簡單，是由發動機做功燃燒過程中排出的廢氣帶動渦輪，渦輪再帶動葉輪對空氣進行增壓，從而有效增大進氣量，提升發動機動力。但傳統的放氣閥式渦輪增壓器也有弊端，就是當發動機轉速較低時，由於排氣量較小，此時渦輪增壓器就會由於驅動力不足而無法達到工作轉速，在該工作狀態時，動力表現甚至小于同排量的自然吸氣發動機，這就是大家經常説的“渦輪遲滯（turbo lag）”現象。

也有的廠商將這項技術成為VNT，比如沃爾沃和奧迪，它們在本質上是一樣的

而VGT可變截面渦輪增壓技術（或稱VNT可變截面渦輪增壓技術）則很好的解決了渦輪遲滯現象，其核心是在於其渦輪內部增加了可由電子系統控制角度的導流葉片，其位置固定，但角度可以根據發動機工況進行自動調整，在系統工作時，廢氣會順著導流葉片送至渦輪葉片上，通過調整葉片角度，控制流過渦輪葉片的氣體的流量和流速，從而控制渦輪的轉速。簡單來説，其原理好比用軟管的一端插入水龍頭，當開啟龍頭後，水的壓力比較平緩，但當擠壓軟管出水口的開口時，水壓則會變大，而隨著擠壓開口減小，水的壓力則逐漸加大。

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左圖：低轉速時導流葉片開度小，提高空氣流速? 右圖：高轉速時開度大，減小排氣負壓

上述比喻的例子與可變截面渦輪增壓技術相似，當發動機低轉速排氣壓力較低的時候，導流葉片打開的角度較小。根據流體力學原理，此時導入渦輪處的空氣流速就會加快，增大渦輪處的壓強，從而可以更容易推動渦輪轉動，有效減輕渦輪遲滯的現象，也改善了發動機低轉速時的響應時間和加速能力。而在隨著轉速的提升和排氣壓力的增加，葉片也逐漸增大打開的角度，在發動機全負荷狀態下，葉片則保持全開的狀態，減小了排氣背壓，從而達到傳統大渦輪的增壓效果。

長城VGT可變截面增壓器內部結構

此外，由於改變葉片角度能夠對渦輪的轉速進行有效控制，這也就實現對渦輪的過載保護，因此使用了可變截面技術的渦輪增壓器都不需要設置排氣泄壓閥。而需要指出的是，VGT可變截面渦輪增壓器只能通過改變排氣入口的橫切面積改變渦輪的特性，但是渦輪的尺寸大小並不會發生變化。

技術差異與應用程度
技術差異：此技術在各家汽車廠商發動機中的結構原理都基本相同
應用程度：在柴油發動機領域此技術已普遍應用，而汽油機目前只局限于保時捷品牌引擎

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保時捷可變渦輪葉片增壓器

在柴油發動機領域，VGT可變截面渦輪增壓技術已得到了很廣泛的應用，而汽油機由於排氣溫度要遠遠高於柴油發動機，其可變截面增壓器的硬體材質很難承受如此高溫的環境，因此汽油機上運用的較少，而目前只有博格華納與保時捷聯手克服了這個難題，使用了耐高溫的航空材料技術，從而成功開發出了首款搭載可變截面渦輪增壓器的汽油發動機，保時捷則將這項技術稱為VTG（Variable Turbine Geometry）可變渦輪葉片技術。兩者在原理上沒有本質區別，結構也基本相同。

目前，渦輪增壓技術已在多數引擎上應用，而為了迎合用戶的需求，高/低轉速均可輸出充沛動力的可變截面增壓技術有望得到廣泛運用，隨著科技的發展，更多耐高溫材質也會相繼推出，在未來，汽油機可變截面增壓器可能不僅只有保時捷擁有該項技術，更多汽車廠家的汽油發動機也會列入其中。

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動力技術3——可變氣門正時/升程技術
技術特點：根據不同的工況調整氣門的開啟大小/開啟時間，提升動力和燃油效率

多家汽車廠商在宣傳自身産品時，習慣運用VVTi，i-Vtec和VVEL等字眼大力推廣，而這些字母均代表了可變氣門技術，可變氣門技術可以憑藉相對簡單的方式有效提升發動機的動力並且節省油耗，因此國內眾多尚未採用該技術的廠商，尤其是自助品牌車型都在紛紛推出自己的可變氣門正時/升程技術。但是它們都是通過什麼原理實現的呢？

發動機內部的配氣機構主要負責向汽缸提供汽油燃燒做功的氣體，並將燃燒後的廢氣排出，這一套動作的工作原理可以看做是人類的吸氣和呼氣過程。從配氣機構的工作原理來講，其主要功能是在一定時限內自動開啟和關閉各氣缸的進、排氣門，從而使新鮮空氣或者可燃混合氣及時通過進氣門供給氣缸內，並且及時將燃燒做功後形成的廢氣從排氣門排出，實現發動機氣缸換氣補給的整個過程。

可變氣門正時技術

那麼傳統的配氣機構也有自己的缺點，對於沒有配備可變氣門技術的普通發動機而言，進排氣門開閉時間和開啟大小都是相對固定的，這會使氣門很難顧及到發動機在不同轉速工況時的工作需要，從而影響發動機的工作效率。而可變氣門正時/升程技術則有效的解決了這項難題，其中升程代表氣門開啟的大小，正時代表氣門開啟的時間。這兩項技術可使發動機在不同負載情況都能夠自由的調整“呼吸”，從而提升動力表現，使燃燒更有效率。

可變氣門正時技術介紹

前面文章説過，正時代表了氣門開啟的時間，那麼可變氣門正時技術是如何工作的呢？由於發動機在做功時轉速很高，每一次燃燒過程僅需千分之幾秒，這樣往往會引起氣門供給汽缸內的空氣不足，排氣不凈，造成功率下降。而解決這項難題最理想的辦法是使發動機在高低轉速下都可以獲得理想的進氣量，從而提升發動機燃燒效率，這就是可變氣門正時技術開發的初衷。在低轉速和怠速工況下，該技術可縮減排氣門開啟時間，從而改善低速下的扭矩表現，而高轉速情況下，其會自動增加氣門的開啟時間，以保證發動機燃燒過程中進氣量。

技術差異與應用程度
技術差異：原理基本相同，但結構上各品牌做了相應優化，如豐田雙VVT-i、通用D-VVT等
應用程度：目前像豐田、通用、本田、三菱等汽車廠商的發動機已普遍應用

豐田VVT-i可變氣門正時技術

而目前，可變氣門正時技術在各個廠商的稱謂都各有相同，但是基本原理都大同小異，以豐田VVT-i為例，其是由ECU協調控制，而發動機各部位的傳感器隨時向ECU報告運轉工況，ECU會隨時控制凸輪軸正時控制液壓閥，根據發動機轉速調整氣門的開啟時間，或提前，或滯後，或保持不變。此外，還有少數汽車廠家的發動機（豐田雙VVT-i、通用D-VVT等）在排氣門也配備了可變氣門正時技術，從而實現進排氣門正時無級可調，進一步優化了燃燒效率。

可變氣門升程技術介紹

可變氣門正時技術確實可以有效提高發動機效率和經濟性，但是對發動機性能的提升卻作用不大，下面將要介紹的可變氣門升程技術則可以彌補這個不足。

發動機的動力表現是取決於單位時間內汽缸的進氣量，而氣門正時只能改變氣門開啟的時間，並不能有效改善汽缸內單位時間的進氣量，因此對於發動機動力性的幫助並不大。而如果氣門開啟大小（氣門升程）也可以實現可變調節的話，那麼就可以根據發動機的轉速使用合適的氣門開度，從而提升發動機在各個轉速內的動力性能，這就是可變氣門升程技術。

奧迪AVS氣門升程控制系統

當發動機處於低轉速時，可變氣門升程技術會採用較小的氣門開度，這樣有利於增加缸內紊流提高燃燒速度，增加發動機低速輸出扭矩，而高轉速時使用較大的氣門開度，則可以顯著提高進氣量，進而提升高轉速時的功率輸出。

技術差異和應用程度
技術差異：通過改變聯動氣門的傳動結構，控制單位時間內的進氣量
應用程度：奧迪，三菱、豐田、寶馬以及日産等發動機已普遍應用

可實現氣門升程分段可調的i-VTEC系統

目前，多家汽車廠商都擁有自己的可變氣門升程技術，其中本田i-vtec技術是最好的範例，其是通過第三根搖臂和第三個凸輪即實現了氣門升程變化，當發動機達到一定轉速時，系統就會控制連桿將兩個進氣搖臂和特殊設計的搖臂連接為一體，此時三個搖臂就會同時被高角度凸輪驅動，而氣門升程也會隨之加大，單位時間內的進氣量更大，從而發動機動力更強。

日産的工程師使用了一組螺桿（螺栓）和螺套（螺母）就實現了氣門升程的連續可變

寶馬則是使用偏心凸輪軸來改變搖臂轉軸位置控制氣門升程

另外，像奧迪，三菱和豐田等廠商也通過增加凸輪軸上的凸輪來實現了氣門升程的分段可調。而在近幾年，日産和寶馬則推出了連續可變氣門升程技術，它可根據改變搖臂結構來控制氣門升程，從而實現氣門升程的無級可調。另外，目前的可變氣門升程技術的運用基本還只停留在進氣端，因此可變氣門升程技術在未來還擁有很大的提升空間。

目前，可變氣門正時/升程技術已得到多家海外廠商的廣泛應用，但配備在自主研發的引擎中還處於少數，相信在未來近兩年中，可變氣門技術將成為自主引擎中的研發重點之一。而排氣端的可變氣門升程技術也將成為各大汽車廠商研發重點。

動力技術4——混合動力技術
技術特點：對經濟和環保性能提升巨大/純電動汽車技術瓶頸解決前最好的過渡産品

混合動力汽車是今年來發展最為火爆的新能源汽車了，作為汽油和純電動車型的過度期産品，混合動力無疑是現階段最為容易實現的汽車新能源動力技術了，雖然目前還鮮有真正實現量産並普及開來的混合動力車型，但毫無疑問，混合動力必將成為未來一段時間內的主流産品。另外我們知道，混合動力技術是一個統稱，不同的佈置方式從根本上決定了各自的特點，下面我們就來詳細了解一下。

混合動力系統簡單來形容，就是在普通的汽油發動機車型的基礎上，加入電動機和電池組，利用這套系統來給車輛提供另一種動能的轉化方式。根據發動機和電動機聯動形式的不同，還分為串聯式、並聯式以及混聯式等。其中，我們最常見的就要算是混聯式了，而採用串聯式的車型也有一些出彩的車型。

串聯式混合動力系統

串聯式混合動力系統結構

先來説一下較為簡單的串聯式混合動力，這種動力系統的實質就是在電動機以及電池之外，加入了能夠給電池進行充電的發電系統，即汽油發動機和發電機的組合。這種混合動力系統最為接近通常意義上的純電動車型，發動機和發電機的出現僅僅是為了將燃料進行能量轉化，為電動機提供電能，從而增加行駛里程。串聯式混合動力系統的優點是結構較為簡單，成本相對較低，發動機可以在一個較為恒定的轉速下工作，對燃油的利用率較高。但由於能量需要經過多次的轉化才能傳遞到車輪，因此總體的能量損失並不小。目前採用這種驅動方式的車輛主要為客車，而在轎車領域，串聯式混合動力車型使用較少。

並聯式混合動力系統

並聯式混合動力系統結構

並聯式混合動力系統的應用非常廣泛，這種混合動力系統既可以由電動機和發動機共同驅動車輛，有些車型的並聯式混合動力系統的電機和發動機還可以分別單獨驅動車輛。而根據對電動機依賴程度的不同，電動機還有輔助及獨立驅動車輛的區別。

寶馬7係混合動力車型就採用了並聯式混合動力系統，其雙渦輪增壓V8發動機作為主要的動力輸出，而擁有15kw、210Nm動力輸出的電動機則作為輔助驅動系統，在諸如啟動、上坡、急加速等需要動力爆發時提供更多動力輸出，但該電動機並不能單獨驅動重達兩噸多的7係行進。

奧迪Q5混合動力車型的驅動方式更進一步，它的動力系統由最大輸出功率為208馬力的2.0升TFSI四缸直噴發動機和可輸出44馬力的電動機組成。依靠這套混合動力系統，奧迪Q5 Hybrid可在純電動模式下續航3公里。與之類似，保時捷Panamera S Hybrid車型也採用了這種並聯式的混動方式，在採用純電動機驅動的情況下，其最高時速為85km/h，續航里程可達2km。這種並聯的混合動力也是採用最為廣泛的。

除了上述兩種並聯式混合動力以外，保時捷在其跑車上還應用了另一種並聯式的混合動力系統，例如911 GT3 R Hybrid以及918 RSR Couper，它的發動機負責驅動後輪，而電動機會在需要的時候將動力輸出至前輪。目前這種並聯混動技術由於技術複雜，尚未大量推廣在量産車型上。

混聯式混合動力

混聯式混合動力系統結構

相比較串聯式和並聯式，混聯式混合動力系統取了這兩者的長處：它既能夠使用電動機和發動機共同將動力直接應用於驅動車輛前進，實現並聯式混動的特性，同時在無需大負荷運轉時，發動機還可以通過發電機將機械能轉化為電能，並將其儲存于電池或直接用於給電動機供電，實現串聯式混動的特性。雖然擁有最好的適應性和優秀的油耗表現，但其相較前兩種混動方式的弱點也非常明顯，那就是對於技術要求高，造價也會相應較高。

豐田普銳斯——量産混合動力車型的成功代表之一

豐田普銳斯車型就採用了這種混聯式混合動力系統，1.5L排量的VVT-i發動機在50kw電動機的配合下，其綜合動力輸出可以達到2.0L排量發動機的水平。根據車輛不同的形式狀態，行車電腦會自動調整發動機和電動馬達的配合驅動方式，達到最佳的油耗控制。另外，在自主品牌中，比亞迪F3 DM車型也採用了混聯式混合動力系統。

東風風神S30混合動力車型

在國內，幾乎所有的合資以及自主品牌都有著混合動力車型的研發計劃和試做産品。隨著國家扶持政策進一步的出臺，未來兩年中，我們很可能會見到混合動力車型大量的實現量産推出，更加節能環保的混合動力汽車即將走入更多百姓的家庭。

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動力技術5——發動機啟停系統
技術特點：使用方便/節能環保/應用前景廣泛

在擁堵的城市中行車，我們不得不走走停停、怠速行駛，此時很多的燃油都損失在了怠速的過程中，不但沒有將能量有效的利用起來，而且排出的尾氣嚴重的污染著空氣。為解決這些問題，發動機啟動/停止系統（start/stop）應運而生。

發動機啟動/停止系統是由車輛中多種系統配合來實現功能的，通過了解其操作方式我們會知道其工作原理：對於手動擋車型，在遇到紅燈時減速停車，退出擋位到空擋，此時再抬起離合器，當車輪轉速傳感器顯示為零，並且蓄電池傳感器顯示電池有足夠電量進行下次啟動時，行車電腦即會自動停止發動機的工作。而需要再次啟動前進時，只需踩下離合器，系統中的“啟動停止器”電機就可快速將發動機啟動，進入正常行車狀態。

奔馳smart是將發動機啟停技術作為重要賣點的車型

對於自動擋車型，發動機啟停系統的基本原理是相同的，只是抬起離合器的動作由電腦所替代，駕駛者只需踩下剎車，當電池電量充足時，即可激活發動機啟停系統停止發動機工作，而鬆開剎車，發動機即可自動啟動。

應用程度
應用程度：目前量産車型以奔馳、寶馬、奧迪等品牌為主，更多品牌有著發展計劃

目前，市場上推採用發動機啟動/停止系統的車型主要以德係廠商為主，奔馳、寶馬、奧迪、大眾等品牌的多款車型都配置了啟停系統，但基本原理和操作方式都基本相同。因為較高的成本、養護費用等條件制約著這項技術的推廣。但這套系統對於經濟性的提升，以及更重要的是這套系統對環保的貢獻，都註定了其未來將成為主流技術的前景，因此我們也看到非常多的汽車廠商在新産品以及未來的新車計劃中都紛紛加入了這一配置，例如長安、東風風神、中華等。

動力技術6——制動能量回收系統
技術特點：與混合動力系統相輔相成/將能源利用最大化

制動力回收系統是現今廣泛引用於混合動力以及純電動車型上的技術。作為汽車新能源技術的伴生技術，制動力回收系統的加入進一步的提高了能源的利用率，將混動、電動車型的節能環保性能發揮至極致。

採用電動飛輪作為儲能機構的保時捷制動能量回收系統

制動能量回收系統是指汽車在減速或制動時，將其中一部分的機械能（動能）通過置於車輪的電機轉化為電能儲存，並加以再利用的技術。由於可以同混合動力系統中的電動機進行很好的配合，大多數的混合動力車型都採用了制動力回收系統。由電池儲存的能量在汽車啟動或加速等需要更大動力輸出時釋放，而電能還可提供給車內電子設備的使用，從而改善汽車能量利用效率，提高續航里程等目的。

應用程度
應用程度：目前主要以保時捷等高檔品牌車型為主，未來有望得到普及

制動能量回收系統由於技術要求較高，因此目前採用該技術的車型定位都較高，在市售車型中應用該技術的品牌有奧迪、寶馬、保時捷等。隨著混動技術以及電動技術的發展，制動能量回收系統有著廣泛的應用前景。