改進汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機性能的途徑很多，在各種各樣的改進措施中包括分級加載、小型化（Downsizing）技術(shù)和全變量氣門驅(qū)動等等。

目前，柴油發(fā)動機研制開發(fā)的難點是減少有害物質(zhì)排放量的問題，必須通過創(chuàng)新性的對柴油發(fā)動機進行技術(shù)革新并且開發(fā)出在價位上可以被人們接受的尾氣后處理裝置，才能達到嚴(yán)格的法律要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。

汽油發(fā)動機與柴油機有所不同。對于汽油發(fā)動機而言，目前最迫切的要求是降低油耗。Opel動力有限責(zé)任公司通過市場分析認(rèn)為，在未來的歐洲市場上，柴油發(fā)動機的市場占有率會有所下降，將從目前占絕對優(yōu)勢的60％下降到40%～45％左右，因為相對而言，汽油發(fā)動機的優(yōu)點越來越突出——重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、價格低廉、工作可靠。

降低油耗

在FEV發(fā)動機技術(shù)有限責(zé)任公司，汽油直接噴射、全變量氣門調(diào)節(jié)控制技術(shù)，小型化技術(shù)等是他們在小排量發(fā)動機性能改進方面的重點攻關(guān)課題。在攻克這些技術(shù)難題時，還要附帶解決變量密封技術(shù)的問題。另外，發(fā)動機磨擦對燃料消耗的影響也不可忽視。在發(fā)動機的每一個工作循環(huán)中，磨擦阻力所消耗的功率占有相當(dāng)?shù)谋壤涸谄蜋C中超過了20％，在柴油機中甚至超過了25％。不過，后來的試驗證明，將曲軸的滑動軸承改為滾動軸承后，可明顯減少曲軸的磨擦阻力。

在汽油發(fā)動機中，采用了汽油直噴技術(shù)后，可降低油耗15％以上。 在小型化技術(shù)的可行性試驗中，FEV公司利用一臺3L排量的6缸自然吸氣汽油機與一臺4缸1.8L排量的增壓發(fā)動機進行了對比試驗，在相同的輸出功率條件下，汽油機可降低油耗16％，如果再輔助采用全變量密封技術(shù)，可將油耗減少23％，另外，小型化技術(shù)與直接噴射相互配合的非常好。Opel公司在2L排量的4缸汽油發(fā)動機中也采用了小型化技術(shù)和增壓技術(shù)，將來在其他小排量發(fā)動機中，他們也會逐步采用這些技術(shù)。

在柴油發(fā)動機中，是否采用小型化技術(shù)主要取決于是否可以降低有害物質(zhì)排量，而柴油機有害物質(zhì)的排放量可通過新的微粒過濾系統(tǒng)來解決，可在不采用新的降低油耗的措施下保證達到法律法規(guī)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。在柴油機的研制開發(fā)中，增大柴油機的輸出功率始終是各發(fā)動機供應(yīng)商研發(fā)的一個重點。在FEV公司，目前每升柴油所能輸出的功率已經(jīng)達到了30kW，有些高性能柴油機可達60 kW/L，而提高柴油噴射壓力仍是未來柴油機設(shè)計的一個重點發(fā)展趨勢。目前，柴油噴射壓力已達150～200bar之間了，這樣高的柴油噴射壓力對發(fā)動機制造所使用的金屬材料也提出了很高的要求。目前有一種新型的片狀-球墨鑄鐵被研制開發(fā)出來用以取代傳統(tǒng)的灰鑄鐵機體。這種新型的鑄鐵材料的機械強度是傳統(tǒng)灰鑄鐵的兩倍。據(jù)奧迪公司介紹，用片狀-球墨鑄鐵制造的3L V6－TDI發(fā)動機機體的重量減輕了7kg。

三次噴射

柴油三次噴射技術(shù)也是人們研究的另一個重點。奧迪公司在他們的A8轎車和新型A6－Limousine轎車中安裝了采用柴油3次噴射技術(shù)的3.0V6TDI發(fā)動機，這種發(fā)動機最主要的特點是采用了Bosch公司研制的第三代直噴系統(tǒng)—— 一種采用了壓電直噴技術(shù)的柴油噴射系統(tǒng)。奧迪公司這一新的6缸柴油發(fā)動機的輸出功率為171kW/233馬力，最大輸出扭矩為450Nm。

分級增壓

Opel公司和BMW公司都在自己的柴油發(fā)動機設(shè)計中采用了分級增壓技術(shù)。分級增壓的工作原理是：當(dāng)發(fā)動機在低速范圍內(nèi)工作時，一個小型的高速增壓器進行工作。它在不影響發(fā)動機工作的情況下為發(fā)動機提供廢氣回用氣體。當(dāng)發(fā)動機在1800～30001250r/min工作時，另一個大功率的低速增壓器也投入增壓工作。當(dāng)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速高于30001250r/min以后，只有大功率的低速增壓器自己單獨的為發(fā)動機提供壓縮空氣。

Opel公司為一種4缸發(fā)動機研制了這種分級增壓技術(shù)。這種1.9L的CDTI 4缸發(fā)動機在采用了二級增壓技術(shù)后，達到了當(dāng)今世界上柴油機的最大功率每缸82kW/112馬力。

在BMW公司535d型3L直列發(fā)動機中，每缸的功率數(shù)值達到了66kW/90馬力。BMW公司在奧地利的柴油機專業(yè)廠Steyt（斯太爾）生產(chǎn)的這種柴油機的最高轉(zhuǎn)速可達4800r/min。

從2004年秋季開始，BMW公司的535d型轎車采用了能提供更大的功率的6缸3L排量的柴油發(fā)動機，該柴油發(fā)動機的額定功率為200kW/272馬力，最大輸出扭矩可達560Nm。該柴油發(fā)動機設(shè)計中的最大特點是二級增壓，如同Opel公司在Vectra OPC轎車中使用1.9L排量156kW /212馬力的CDTI發(fā)動機一樣，利用這種二級增壓技術(shù)，柴油發(fā)動機在大功率和低油耗兩方面都有良好的表現(xiàn)。據(jù)Opel公司稱：在不增加燃油消耗的情況下，采用二級增壓技術(shù)后可提高功率達50％，在相同輸出功率的情況下，它還可以減少燃油消耗近25％。

變氣門控制

另一個令人矚目的發(fā)動機研發(fā)項目是Eschen市的泰森集團Presta股份公司一直在進行的變氣門控制技術(shù)。Presta公司可望于2007年～2008年時將這種“Delta Valve Conteol”變氣門控制技術(shù)應(yīng)用于汽油和柴油發(fā)動機的實際生產(chǎn)制造中。

變氣門控制技術(shù)的主要特點是：氣門的行程、氣門開啟角度可以連續(xù)變化，可以實現(xiàn)氣門的開、關(guān)控制，氣門的開啟行程與開啟角度（時間）同時減少，發(fā)動機可以智能地調(diào)節(jié)控制其配氣相位。該變氣門控制系統(tǒng)由一個氣門行程控制系統(tǒng)進行控制，共有5個不同等級的氣門行程分級方式和全變氣門控制方式。這樣一來，在汽油發(fā)動機的負(fù)載控制中可以明顯地減少負(fù)載變化損失。據(jù)Presta公司稱，這種變氣門控制技術(shù)可減少汽油發(fā)動機的燃油消耗12%～18％。除此以外，變氣門控制技術(shù)還可以明顯降低發(fā)動機排氣中有害物質(zhì)的含量。變氣門技術(shù)還有一個優(yōu)點：驅(qū)動功率小，僅50W。

“Delta Valve Conteol”變氣門控制系統(tǒng)的設(shè)計是非常成功的，它僅由幾個最小的零部件組成，對于一個4缸汽油發(fā)動機來講，一套這樣的變氣門控制系統(tǒng)的銷價僅200歐元左右，成本非常低。

該變氣門控制系統(tǒng)可利用簡單的支架安裝到汽缸蓋上。在汽油發(fā)動機中，變氣門控制系統(tǒng)是安裝在缸蓋進氣門一側(cè)的；而在柴油發(fā)動機中，Presta公司將變氣門控制系統(tǒng)分別配置在發(fā)動機缸蓋的進、排氣門處。目前，這種雙變氣門控制的柴油機樣機已在小批量生產(chǎn)之中。

由于到目前為止在汽油直噴技術(shù)中一直沒有令人鼓舞的突破性進展，有的汽車生產(chǎn)廠家開始采用其他方法了。目前，已經(jīng)有一家德國的汽車生產(chǎn)廠家和一家法國的汽車生產(chǎn)廠對變氣門控制技術(shù)非常看好。

（轉(zhuǎn)載）