中国发动机应该有自己的血统了

        经过快60年的发展，10年的快速发展，中国的发动机应该有自己的血统了！我们什么时间可以放弃“购买式”自主研发？把购买所有权过渡到研发所有权？那时候，大家就可以指着发动机说：那是中国血统的；国际会议上也会有人问：中国技术人员怎么看这个问题？大家一起努力！

       从德国人1886年发明第一辆汽车到现在，不过127年历史，尽管汽车发动机已经经过几个大的技术改进，但仍然是一个存在很大缺陷的系统设备。无论汽油机还是柴油机，面对热效率的利用仍然无法迈过45%的大坎。国内很多专业机构和专业人员缺乏的不是知识、条件、资金，而是“科学素养”，就是对待科学问题的态度。一般专业人员看专家、专家看国外，这似乎已经成为国内各学科创新发展的必由之路。如果你是一个没有资历的年轻人，你提出的观点就很难得到认可；如果你是一个其他专业的人员，那就更不要谈了。问题是我们的专家已经努力了一辈子，已经把大量的发动机理论翻译成中文，把大量的实验设备和检测设备引进到中国，久而久之，他们习惯于注意国外的新进展、新技术、新发现...，已经把这一种方式当作了工作常态，忽略了自己亲自动手拆开发动机，不是去“逆向”模仿，而是使用就基本的物理学知识、化学知识等解释设计，发现问题，发现缺陷，进而解释问题，作出新的设计，自己的设计。

       举个例子，看看下面这段视频，它反映了“低速扭矩”，人们很容易判断为“提高了怠速”。提高怠速需要具备两个条件：1、速度变化：800转的速度是电喷发动机设定的怠速转速，视频中的怠速记录并没有显示怠速被提高。2、喷油量增加：这辆汽车的喷油量相反是减少的，综合耗油量比同一车型减少15%以上。我们这样做的目的就是想建立中国人自己的发动机血统。

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2014-1-22

       首先还是介绍一下我设计的系统：发动机超稳定系统。这个系统的核心是使燃烧在很稳定的系统环境下进行，由原来仅仅依赖压缩比和空燃比二个参数增加为同时使用“点火前混合气密度参数”来设计发动机的燃烧系统。这个系统的优势在于提高燃油经济性的同时改善了动力输出模式，尤其是强调800（怠速）-3000转的常用转速的扭矩输出，当然，还要做到尾气污染物的长期控制，通过控制燃烧来降低污染物的产生。

        遗憾的是经过几年努力，把技术资料寄给中国各大汽车企业，相关政府机构负责人，发到网上...，除了得到一汽研副总师的一个简短回复，其余毫无回应。这样做也算对得起国家了。

       今年只有改变一下，放眼全球。好在二十几年前学的那点外语和十几年前国外工作经历还能派上用场。阅读了FEV、AVL和美国西南研究院的的网站、世界燃烧学会的网站、争取再读一下相关大学的研究人员的文章，寻找出目标对象、制定策划方案、建立沟通渠道、...最后看看是否可以找到合适的合作机构。

       当然，这只是我要走的第二步，如果还是没有结果，我只能无私奉献了。把我的设计全部公布到网上，让需要的企业自己拿。

2014-2-22

      阅读了部分FEV的文章，如“双程可变压缩比系统”、“小尺寸缸内直喷发动机提前点火（Pre-ignition)原因的系统分析”等等，注意到这家全球最大的内燃机研发和生产机构注意力仍然是发动机的三大基石：燃油经济性、输出动力（重点是低转速高扭矩输出）和低尾气排放。FEV具有强大的计算机软件辅助开发系统和多供应商支持资源，各分支系统的专业支持也为这家并列世界三大内燃机研发机构之一的德国企业在欧洲、北（南）美和亚洲的动力总成市场占有巨大份额。从文献角度看，在中国自主品牌动力总成中站绝大多数的PFI发动机正在走向淘汰的边缘，所以，所有汽车人或官方都在希望获得缸内直喷发动机的生产技术。中汽协把中国汽车状态比喻成”摇篮期“，意思是弱小到需要特殊保护。事实是中国汽车工业已经有了60岁，在摇篮里生活了60年的成人永远在外国技术保姆的照顾下何时可以独立生存？我们看到了中国汽车工业的缩影好像一个生活在摇篮里的60岁成人手中攥着一个即将淘汰的技术！客观地看，中国汽车工业完全可以翻盘，因为在眼花缭乱的新技术面前，还有许多从第一台发动机诞生就存在的”先天缺陷“，VVT，CVVT,DVVT(可变气门系统）；VCR（可变压缩比系统）；Tubo...；都是建立在这些先天缺陷基础上的产物，所以，我们在这个角度和所有汽车企业是站在同一起跑线上的。

2014-2-26

     VVT全称是“可变气门正时系统”，出现在1960年的意大利FIAT公司，近20年才得以大面积推广。我们来分析这项技术的特点：1、二级进气量调节。第一级是节气门调节，调节的是进气总管的进气量（或称为进气压力），空气通过进气歧管分配到各个汽缸的进气门；VVT通过付进气门的升程幅度调节最终气缸进气量。2、对于固定压缩比和固定进气管来说，VVT技术通过二次节气降低了“最小充气效率”，减小了泊车怠速情况下的燃油消耗。3、对于无VVT技术的发动机来说也存在“最小充气效率”问题，也可以通过减小进气量来调节，为什么做不到VVT那么低？我们再注意压缩比指标就清楚了，使用VVT技术的发动机相应提高了压缩比，也就是减小了燃烧室容积。4、我们在确定发动机参数时习惯使用的参数是“气缸容积+压缩比”，这两个参数组合的结果就是“燃烧室容积”，所以，燃烧室容积大小才是决定输出扭矩和燃油消耗量的核心参数。

2014-3-1

    从另一个角度看，把较大排量的发动机通过“二级节流”，在中小负荷工况下获得小排量发动机的燃油消耗水平的设计模式。这个设计前途怎样？设计师们在看完随后对发动机其它技术分析后可以得到自己的结论。

    近期另外一个热点也说明了我对于“中国该有自己的发动机血统”是非常必要的。商务部提出放开合资汽车企业股比，一石激起千层浪。在中央国有企业、地方国有企业、民营企业、外资企业、民意、业内人士、媒体之间出现了前所未有的争论。汽车业有限开放20年成就了中国“汽车大国”的梦想实现，要实现“汽车强国”的梦想，就需要新的政策支持。50%合资比例的红线，对保护和发展中国汽车工业功不可没，然而，也带来相应的问题。现在乘用车的市场占有率分配成为各方担忧的焦点，如果保护性股权比例仅仅给中国留下30%的蛋糕，听到质疑这项政策现实意义的呼声就不会感到意外了。对于长期占据汽车低端市场的自主汽车企业来说，股比全放开也不过如此。对于已经从股比政策中获得利益的大型汽车企业来说，放开股比确实会对企业产生影响。国家的财政收入基本依赖税收的今天，谁交的税都是钱，所以，国家在税收方面受到的影响很小，也许还会增加。有人说汽车科技和制造能力会受到冲击，致命性的；中国汽车工业会被扼杀在“摇篮中”。这个提法有局限性，机构局限性和时间局限性。在央企、地企和民营之间，央企受到的冲击最致命；后两者会小许多，也许会变成机会。看一下家电业的发展就清楚了，股比不是唯一的决定性因素。是否放开股比，核心技术目前仍然在AVL、FEV等企业手里。有意思的是，这些企业的历史有的还没有中国汽车工业长，更不要说韩国汽车企业了。如果一个成人还在“摇篮里”生活，不要对他抱太大希望，这也许正是决策者心里想的。有一位汽车企业负责人说道，再给我们几年时间，我们就可以赶上福特。难道我们现在的技术比几年前的福特差吗？我开的第一辆车是94年进口的“福特天霸”，现在随手买一辆国产车都比他强，问题是福特更强了。也许对多数汽车工程师来说这也是一次机会，如果你真的有技术还怕什么？

2014-3-6

增压系统（Super charger and Turbocharger)

目前已经使用的机械和涡轮增压系统都是为了增加进气歧管压力，进而提高气缸充气效率，达到提高输出扭矩的目的。所不同的是：机械增压依靠曲轴驱动，消耗了部分传输动力；涡轮增压依靠排出的燃烧废气驱动，增加了排气背气压。

目前发动机小型化（Downsize)采用了“小排量+T”或者“TSI”的设计在保证最大扭矩输出的前提下最大限度的照顾到燃油经济性，可能成为今后一段时间乘用车发动机的主流设计。对于中国以PFI、PFI+VVT(DVVT)、PFI+T（S）为主的发动机设计而言，问题还不仅仅是技术本身，全覆盖的专利和复杂的原件、ECU控制策略和技术都将成为研发部门面前的深沟？要么越过去，要么交巨额买路钱，要么...

2014-3-11

其实增压的方法很多，比如改变节气门设计，增加进气副管，减少进气管“死腔”长度...。仔细研究进气管和进气流量变化的关系有助于认识增压设计的本质。举个例子，我把进气管上开了一个直径=3mm的小孔，进气压力马上增加，整个发动机工作发生了明显变化。如果在实验室，我会把它作为一个起点，开始对发动机的各个系统进行相应调整，寻找到一个新的平衡。这也是一种增压方式，可以通过增加一根进气副管的途径达到增压的目的。如果我们只会按照现有的技术跟着学习，我们就永远也走不到前面。

2014-3-17

缸内直喷技术（GDI、Ti、TSI...）

这是一个新的技术家族，不同厂家在发动机直喷的基础上附加了增压技术、喷油控制技术和燃烧技术。把燃油直接喷到气缸内是不是一定比喷到进气管内更好，现在回答这个问题还太早。有一点可以肯定，在发动机小型化或称“功率密度”方面缸内直喷技术具有很好的优势。

因为这项技术涉及的面太大，我们无法展开讨论，只能关注它的几个特点：1、可以做到燃油经济性和动力双提高；2、具有更加复杂的电子控制系统；3、尾气处理更加复杂；4、需要增压系统提供更高的气缸充气效率；5、存在的最大风险是“提前点火（Pre-ignition)”,这对发动机的损害比PFI发动机的“爆震”更大。6、与PFI发动机相比，燃油经济性提高的幅度仍然有限。

2014-3-22

缸内直喷技术的核心是进一步“优化燃烧过程”。在较小的气缸容积条件下获得较大的输出扭矩需要"高平均充气效率"，也需要相应提高发动机制造材料的抗压性。因为气体体积会随着温度上升发生膨胀，高温条件下将会使进入气缸的空气密度下降，所以，发动机工作温度也是一个关键条件。当温度相对低的燃油喷入气缸降低混合气温度提高进气量时，如果平均发动机工作温度设定在较高水平，就会导致进气管内空气温度较高“减弱”了燃油降温作用增加的进气量。如果将发动机的工作温度控制在一个范围内：30-70°C（假定范围），与目前的40-95°C相比，更有利于发挥缸内直喷发动机的优势。

提高燃烧效率的同时也意味着“减小燃烧室容积”，比如1.6TI/4缸/压缩比=11的发动机和2.0/4缸/压缩比=10的发动机可以输出相同水平的扭矩，从“燃油分子密度”的角度看，当一个小容器（燃烧室）的燃油分子密度和一个大容器（燃烧室）的燃油分子密度相等时，在单位时间内两个容器的燃烧过程是基本相等的。比如小容器的混合气从燃烧中心到边沿需要n毫秒，大容器的混合气需要m毫秒，在n毫秒内，两个容器的燃烧过程基本相等。缸内直喷技术通过控制喷油时间和喷油量使得“小容器”的燃油分子密度＞“大容器”中的燃油分子密度，所以，在n毫秒内所释放的热量转变的机械能大于“大容器”的输出扭矩。

2014-3-30

可变压缩比技术（VCR）

VCR已经问世。萨博SVC1.6L5缸发动机的最大输出功率为166kw，升功率高达103kw/L；同时综合油耗降低30%；压缩比为8:1--14:1。

FEV研发了双程VCR（Two-stage VCR),与连续VCR相比：改变压缩比的延迟时间和性能提高略低于连续VCR。双程压缩比之间的转化也会产生明显的“顿挫感”。

VCR本质上是可变燃烧室容积。小燃烧室（压缩比上限）满足小负荷输出扭矩需求；大燃烧室（压缩比下限）满足大负荷扭矩输出要求。发动机的燃油经济性和输出扭矩与汽车实际需求之间的“供需关系”得到了更好的优化。

VCR的技术难点在于如何改变燃烧室容积？目前的关注点主要位于活塞和连杆的改进。国内有人设计了曲轴座可变技术。萨博SVC用的是调节燃烧室和缸体之间。无论采用什么方法，只要使燃烧室容积可以调整就能实现这项技术的结构部分。另一个问题是控制技术？多缸发动机的气缸工作是按照顺序进行的。不同冲程时气缸内压力不同，统一调整难度很大。分缸调整也受到调整方法可能有一定延迟期的影响，所以，有效的调整流程设计也许更具有挑战性。

2014-4-2

对于VCR来说，还有一个问题也需要重视：可变气缸充气效率模式。如果把节气门作为一级空气流量控制阀，那么VVT系列和增压系列就是二级空气流量控制阀。VCR的基本压缩比（最高压缩比）需要的气缸充气效率是自然吸气模式，变化过程中需要的气缸充气模式就需要增压系统辅助。目前的机械和涡轮增压技术都有着原理设计方面的缺陷，即使是同时应用（比如大众的TSI），两个增压系统的缺陷也只是相互弥补，并没有彻底解决。如果“可变充气效率”问题不能做到与VCR同步进行，那么VCR技术就会大打则扣，所以，国内正在做VCR研发的企业一定要从整个燃烧系统的层面进行设计研发。

2014-4-18

最近，通用公司在宣传最新发动机技术时使用了大众211 1.6L（第七代国产高尔夫装备）作为参照物。通用的Ecotec和ISID Ecotec技术并没有太多亮点，甚至给人的感觉是在追赶大众的普通发动机技术。在通用1.6L Ecotec+DVVT、通用1.5L ISID Ecotec和大众211 1.6L的主要参数对比过程中，除了通用1.5L ISID Ecotec在扭矩特性有22000-6000rpm可以输出90%最高扭矩这个亮点外，最高输出功率、扭矩和燃油经济型基本和大众211 1.6L发动机处在同一水平。需要注意的是，大众211 1.6L只是一款再普通不过的歧管喷射发动机，没有VVT系列和其它辅助技术，然而，在输出动力、燃油经济性和尾气排放方面的各项指标遥遥领先。如果我们简单的模仿这款发动机的每个零部件、甚至直接使用它的动力总成，装备到我们自己生产的汽车上后也不一定能够达到他们的效果。我前几年认为自己已经理解了大众核心技术，最近的一次发动机故障使我注意到大众的技术已经超越了发动机本身结构，而且隐藏的让我们的逆向工程高手也一筹莫展。在发动机技术向发动机艺术过渡的时期，中国汽车工程师更应该潜下心来，理解发动机。

2014-5-16

和大家分享两个新的系数：1、扭矩贡献系数：我们通常使用升扭矩来表示发动机的输出扭矩能力，还可以更进一步，用最大输出扭矩和燃烧室容积的比值来表示，单位是Nm/ml。例如，发动机容积=1.6L，压缩比=10.5，最大输出扭矩=150Nm，扭矩贡献系数=0.89；如果最大输出扭矩提高到180Nm，扭矩贡献系数=10.7。扭矩贡献系数表示的是单位燃烧室容积的利用率。2、整备质量燃油消耗系数：比动力总成的设计概念更进一步，整备质量燃油消耗系数是直接从汽车层面考虑燃油经济性的设计，单位是kg/(100km)/L，现在使用的德国系统综合燃油消耗量测定正是基于这个系数。例如，一台整车的整备质量=1210kg，综合耗油量=6.2L/100km，整备质量燃油消耗系数=195kg/L；如果综合耗油量降低到5.8L，整备质量燃油消耗系数=208kg/L。两个新系数之间有关联性，扭矩贡献系数越大，说明燃烧设计越理想；扭矩贡献系数又限制了燃烧室容积，进而降低了燃油消耗率。

有兴趣的工程师可以用这两个系数计算一下自己企业的车型，观察一下和高品质发动机或汽车的差距，问题会很明确。