發(fā)動(dòng)機(jī)是將某一種形式能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能機(jī)器

1、發(fā)動(dòng)機(jī)所有結(jié)構(gòu)都是為能量轉(zhuǎn)換服務(wù)的，發(fā)動(dòng)機(jī)伴隨著汽車走過了100 多年的歷史，無(wú)論是在設(shè)計(jì)上、制造上、工藝上還是在性能上、控制上都有很大的提高，但其基本原理仍然未變，這是一個(gè)富于創(chuàng)造的時(shí)代，那些發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)者們，不斷地將最新科技與發(fā)動(dòng)機(jī)融為一體，把發(fā)動(dòng)機(jī)變成一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電一體化產(chǎn)品，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能達(dá)到近乎完善的程度，各世界著名汽車廠商也將發(fā)動(dòng)機(jī)的性能作為競(jìng)爭(zhēng)亮點(diǎn)，現(xiàn)在的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不僅注重汽車動(dòng)力的體現(xiàn)，更加注重能源消耗、尾氣排放等與環(huán)境保護(hù)相關(guān)的方面。使得人們?cè)谟崎e的享受汽車文化的同時(shí)，也能保護(hù)環(huán)境，節(jié)約資源。二、車用汽油機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀：1、國(guó)內(nèi)汽油機(jī)現(xiàn)狀：我國(guó)早期汽油機(jī)大多是引進(jìn)和測(cè)繪仿制產(chǎn)品，如

2、：一汽解放載貨車用CA6102 、BJ2020車用 BN492Q 、南汽輕型貨車用6427 等。之后隨著中外合資企業(yè)的建立及技術(shù)引進(jìn)，我國(guó)汽車行業(yè)已生產(chǎn)多種機(jī)型，例如：切諾基BJ498Q 、 BJ698Q（ 2.5L 、 4.0L ）；桑塔納 AEE（1.8L）；帕薩特 AWL （ 1.8L ）；北京現(xiàn)代伊蘭特 B4GB （ 1.8L ）；天津一汽夏利 TJ376Q（LOL）；長(zhǎng)安奧拓 JL368Q （ 0.8L ）；廣州豐田凱美瑞（豐田2.4L ）；廣州本田雅閣（2.0L、2AL 、 3.0L ）；廣州本田飛度（1.3L 、 1.5L ）；東風(fēng)日產(chǎn)（ 1.6L 、 1.8L 、 2.0L ）

3、；一汽轎車引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的克萊斯勒CA488 （ 2.2L ）；沈陽(yáng)航天三菱引進(jìn)的三菱4G63、4664（ 2.0、 2.4L ）和 4669 系列汽油機(jī)；東安動(dòng)力引進(jìn)的三菱4G1（ 1.3L 、 1.6L ）， 4G9（1.8L、2.0L ）。東風(fēng)悅達(dá)起亞千里馬（1.6L ） ,以及國(guó)內(nèi)沈陽(yáng)新光、保定長(zhǎng)城等企業(yè)生產(chǎn)的 491Q（豐田 4Y ），吉利生產(chǎn)的 JL376（ LOL ）、 JL479 （1.3、 1.50、 JL481 （1.8L ）汽油機(jī)等目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)能夠自行設(shè)計(jì)并開發(fā)中小功率的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和部分中速發(fā)動(dòng)機(jī)。華晨汽車將自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的1.8T 發(fā)動(dòng)機(jī)裝上了自己的汽車。中國(guó)“首款自主T

4、系列車型 ”1.8T中華轎車近日在北京人民大會(huì)堂高調(diào)上市。清華大學(xué)汽車工程開發(fā)研究院常務(wù)副院長(zhǎng)宋健博士告訴記者，根據(jù)他的了解，即使與國(guó)外的“T”型車相比， 1.8T 中華的表現(xiàn)也仍然在多項(xiàng)指標(biāo)上高出一截。盡管合資汽車公司在總量上占據(jù)了目前中國(guó)國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)的絕大部分地盤，但作為汽車的心臟，自己制造發(fā)動(dòng)機(jī)也出現(xiàn)在越來(lái)越多的中國(guó)自主品牌汽車公司的計(jì)劃中。吉利汽車做出了中國(guó)第一臺(tái)CVVT 發(fā)動(dòng)機(jī)；奇瑞和奧地利AVL 公司合作開發(fā)了多款發(fā)動(dòng)機(jī)；長(zhǎng)安汽車和德國(guó)FEV 公司合作開發(fā)了系列發(fā)動(dòng)機(jī)；海馬汽車也引進(jìn)了馬自達(dá)的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。在技術(shù)應(yīng)用方面，大多數(shù)引進(jìn)機(jī)型和合資企業(yè)生產(chǎn)的機(jī)型都采用一些國(guó)外先進(jìn)技術(shù)。1

5、）天津豐田8A 、 5A, 東風(fēng)本田，北京現(xiàn)代，奇瑞SQR372（0.8L ）、 SQR481Q （ 1.6L ），神龍公司愛麗舍（1.6L ）等都使用多氣門和DOHC 技術(shù)。2）東風(fēng)本田發(fā)動(dòng)機(jī)，天津豐田發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司生產(chǎn)的花冠、皇冠汽油機(jī)，東風(fēng)日產(chǎn)，北京現(xiàn)代等生產(chǎn)的汽油機(jī)型都引進(jìn)可變氣門技術(shù)（VTEC 、 VVT-i 、 CVVT 等）。特別是奇瑞公司，在 AVL 公司幫助下開發(fā)的自主品牌1.6LSQR481H 和 2.0L SQR484H 汽油機(jī)使用了VVT 可變氣門技術(shù)，吉利也開發(fā)出了帶可變技術(shù)的自主品牌汽油機(jī)。3）汽油機(jī)直噴（ GDI）發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)內(nèi)尚未批量生產(chǎn)，但奇瑞公司在 AVL 公司

6、幫助下開發(fā)的自主品牌 2.0L SQR484J 汽油機(jī)使用了 GDI 技術(shù)。4）全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品較多，如長(zhǎng)安鈴木雨燕1.3L 汽油機(jī)、東風(fēng)本田發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品、上海大眾 POLO 發(fā)動(dòng)機(jī)等，奇瑞動(dòng)力 1.6L SQR481F （已投產(chǎn)）和 SQR481 H 及未投產(chǎn)的SQR484J、 SQR681 V （ 2.4L ）、 SQR684V （3.0L ）都是全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)。5）國(guó)內(nèi)奇瑞公司已投產(chǎn)的自主品牌機(jī)中不少機(jī)型也裝有CBR 系統(tǒng)。SQR481H （ 1.6L ）具有CBR 系統(tǒng)，奇瑞公司其他樣6）國(guó)內(nèi)引進(jìn)的已投產(chǎn)機(jī)型中已有不少機(jī)型采用渦輪增壓技術(shù)：如PASSAT 1.8T 、寶來(lái)1.8T 等；華

7、晨金杯在德國(guó) FEV 公司幫助下開發(fā)的 1.8T 汽油機(jī)，也是增壓機(jī)型（配裝中華轎車）。7）停缸技術(shù)、智能氣門、可變壓縮比等技術(shù)尚未在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的汽油機(jī)中采用。8）發(fā)動(dòng)機(jī)電噴管理系統(tǒng)（EMS）國(guó)內(nèi)主要有聯(lián)合電子有限公司、北京萬(wàn)源德爾福發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)公司，分別是中方與德國(guó) BOSCH 公司和中方與美國(guó)德爾福公司的合資企業(yè)。同時(shí)，還有馬瑞利、電裝和摩托羅拉等企業(yè)生產(chǎn)。9）汽油機(jī)電噴系統(tǒng)中傳感器、電控噴油泵等國(guó)內(nèi)己批量生產(chǎn)；汽油機(jī)排氣系統(tǒng)中三效催化轉(zhuǎn)化器及陶瓷芯等，國(guó)內(nèi)己批量生產(chǎn)，如：大連華克吉來(lái)特、天津卡達(dá)克高新技術(shù)公司等生產(chǎn)三效催化轉(zhuǎn)化器；在蘇州的日本獨(dú)資企業(yè)NGK （蘇州）環(huán)保陶瓷有限公司生產(chǎn)國(guó)

8、、國(guó)汽油機(jī)用三效催化轉(zhuǎn)化器陶瓷芯等。國(guó)內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)廠可以分為三大類：第一類 是 2000 年以前投產(chǎn)的，基本是20 年以前的技術(shù)，典型的代表就是豐田的491 發(fā)動(dòng)機(jī)至今還在生產(chǎn)。第二類 是在 2000 年到 2005 年之間投產(chǎn)的，它是上一代技術(shù)被轉(zhuǎn)移到中國(guó)來(lái)的結(jié)果，典型的代表是三菱 4G6 平臺(tái)上的發(fā)動(dòng)機(jī)。第三類 是 2005 年之后開工的，和國(guó)際先進(jìn)水平保持同步水準(zhǔn)，比如通用的術(shù)、大眾的EA888 平臺(tái)上的直噴技術(shù)。V8的技也就是說，不同技術(shù)水平的發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)在幾乎都在中國(guó)同時(shí)生產(chǎn)。但是隨著中國(guó)政府排放法規(guī)的越來(lái)越嚴(yán)格，未來(lái)技術(shù)落后的發(fā)動(dòng)機(jī)將難以在國(guó)內(nèi)立足。從目前發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)標(biāo)準(zhǔn)到 200

9、7 年 7 月 1 日實(shí)施的國(guó)3 排放標(biāo)準(zhǔn)，再到2010 年的國(guó) 4 排放標(biāo)準(zhǔn)，以及可能實(shí)施的國(guó)5 排放標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)動(dòng)機(jī)廠家被不斷要求提升技術(shù)能力。2 排放2013 年當(dāng)然，這種發(fā)動(dòng)機(jī)的升級(jí)換代工作還受燃油價(jià)格、油品質(zhì)量特別是柴油質(zhì)量的影響。汽車消費(fèi)稅政策和燃油消耗量政策，也都會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)在中國(guó)的生產(chǎn)起到很大的作用?；旌蟿?dòng)力和代用燃料仍然會(huì)扮演重要的替代角色。2、國(guó)外汽油機(jī)現(xiàn)狀：為了適應(yīng)汽車對(duì)節(jié)油、環(huán)保、安全的需要，車用汽油機(jī)主要朝著更節(jié)油、更環(huán)保的方向發(fā)展，因此歐洲己執(zhí)行歐標(biāo)準(zhǔn)。以下為國(guó)外在汽油機(jī)方面主要先進(jìn)技術(shù)。1）多氣門技術(shù)：每缸 3-5 個(gè)氣門（大多為 4 氣門），可提高功率，改善燃燒質(zhì)量，

10、如捷達(dá)王 5 氣門、豐田 8A4 氣門等。2）雙頂置凸輪軸（3）可變氣門正時(shí)（VTEC 、豐田 VVT-iD.HC ）可提高轉(zhuǎn)速、提升可靠性。VVT ）：根據(jù)不同轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)氣門時(shí)，可節(jié)省燃油，改善排放，如本田等。4）汽油機(jī)增壓：可提高升功率，在排量不變的情況下，可提高功率，如帕薩特1.8T 轎車。5）可變進(jìn)氣道長(zhǎng)度（ VIM ）：在不同轉(zhuǎn)速下使用不同進(jìn)氣道長(zhǎng)度，保證在任何工況下都有較好的充氣效率，如奧迪 A6 。6）停缸技術(shù)：在輸出功率減小時(shí)，使一部分氣缸停止工作，可節(jié)省燃油，如通用開拓者 EXT 2005 款有 8 個(gè)氣缸，需要時(shí)可使 4 個(gè)氣缸一停止工作。7）全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)：使用鋁缸體、缸蓋、活

11、塞等，可減小質(zhì)量，節(jié)省燃油，如日本鈴木1.3L 、 1.4L 汽油機(jī)。8）智能驅(qū)動(dòng)氣門（SVA ）：取代傳統(tǒng)凸輪軸，每一個(gè)氣門挺桿上有一個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)器，可以減少20%油耗及污染物，如：法國(guó)法雷奧公司已設(shè)計(jì)出樣機(jī)，2009 年可大批量投產(chǎn)。9）可變壓縮比汽油機(jī)：將傳輸功率與壓縮比控制功能進(jìn)行整合，壓縮比可變。國(guó) MCE-5 公司己開發(fā)出樣機(jī)。2005 年法10）汽油機(jī)直噴（GDI ）和稀薄燃燒技術(shù)：將高壓汽油直接噴射到氣缸內(nèi)，周圍為稀薄混合氣，實(shí)現(xiàn)分層燃燒，可提高燃料經(jīng)濟(jì)性，節(jié)油約20%，如豐田皇冠3.0L V6 汽油機(jī)（國(guó)產(chǎn)皇冠無(wú)GDI 技術(shù)）。11）可控燃燒速率系統(tǒng)（CBR）：兩個(gè)進(jìn)氣道，有

12、一個(gè)是切向進(jìn)氣的，另一個(gè)是中性的。噴油器向兩個(gè)進(jìn)氣道噴入等量的燃油。改變進(jìn)氣口封閉控制閥的位置，可調(diào)節(jié)氣缸內(nèi)空氣渦流強(qiáng)度和混合氣濃度，實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒；12）發(fā)動(dòng)機(jī)控制用ECU已達(dá)32 位，匹配參數(shù)超過6000 個(gè)。以福特為例，日前，福特汽車公司在美國(guó)底特律推出了一項(xiàng)名為EcoBoost 的全新發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。未來(lái)5 年中，每年在北美將有50 萬(wàn)輛福特、林肯和安全品牌汽車采用這一新技術(shù)，從而使其燃油經(jīng)濟(jì)性提升高達(dá)20。采用 EcoBoost 技術(shù)的4 缸和 6 缸發(fā)動(dòng)機(jī)兼具渦輪增壓和燃油直噴兩種技術(shù)。相比更為昂貴的混合動(dòng)力與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，EcoBoost 技術(shù)建立在現(xiàn)今廣泛使用的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上，通過改進(jìn)，

13、使其在無(wú)損駕駛性能的前提下提高燃油經(jīng)濟(jì)性并降低排放。目前，各國(guó)的汽車公司都在大力開發(fā)和采用這種技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)異的產(chǎn)品。日本三菱汽車公司一直處于領(lǐng)先地位。自1996 年 8 月率先向市場(chǎng)投放第一臺(tái)GDI 發(fā)動(dòng)機(jī)以來(lái)，三菱公司先后又開發(fā)出了多種不同類型的GDI 發(fā)動(dòng)機(jī)，即2.4L 四缸機(jī)、 3.0L 六缸機(jī)和3.5L 六缸機(jī)，它們已分別裝用于四種中、大型轎車投放市場(chǎng)。近年來(lái)，該公司又推出多種GDI 新機(jī)型 :4.5L 的 V8 機(jī)、1.5L 的直列四缸機(jī)和0.66L 的直列三缸機(jī)。三菱公司稱，其1.8L 的 GDI 發(fā)動(dòng)機(jī)不僅可節(jié)省燃油 20，降低排放20，而且還可把發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩提高10。

14、3、汽油機(jī)所采用的新技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)：由于汽油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性比柴油機(jī)差，所以降低汽油機(jī)的能耗已經(jīng)成為汽車界當(dāng)前必須要解決的一個(gè)問題。具有理論空燃比的均質(zhì)混合氣的燃燒理論在火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)上被廣泛使用，它的最大優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)用三效催化器來(lái)降低 CO、 HC 和 NOx 等廢氣的排放。不足之處是不能獲得較高的燃油經(jīng)濟(jì)性，為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率和降低廢氣排放，燃燒技術(shù)在不斷地發(fā)展。汽油機(jī)經(jīng)歷了由完全機(jī)械控制的化油器供油為主到采用電控噴射、缸內(nèi)直噴、電輔助增壓和電動(dòng)氣門、可變壓縮比、停缸等技術(shù)的變化，汽油機(jī)發(fā)展的最終方案將采用綜合汽油機(jī)和柴油機(jī)優(yōu)點(diǎn)的燃燒控制技術(shù)。燃油電子噴射 相比于過去采用的化油器，燃油電

15、子噴射系統(tǒng)可以的燃油計(jì)量精確度上有較大幅度的提高。因此，采用電子控制燃油噴射的汽油機(jī)，其經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性有很大的提高，使對(duì)混合氣濃度要求的三效催化轉(zhuǎn)化器降低排放成為可能。電子控制燃油噴射從單點(diǎn)式發(fā)展到多點(diǎn)式。這使汽油機(jī)不僅在動(dòng)力性上仍舊能保持其密度的特點(diǎn)，而且其燃油性幾乎可以和柴油機(jī)相媲美。有人甚至稱汽油直接噴射是汽油機(jī)的一次革命。汽油直接噴射技術(shù)已經(jīng)在日本三菱、豐田和日產(chǎn)的一些發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用。歐洲的一些汽車公司如德國(guó)大眾、法國(guó)雷諾等也在發(fā)展之中。點(diǎn)火和管理系統(tǒng)汽油機(jī)是電火花點(diǎn)燃混合氣的點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。火花的發(fā)生過去是依靠點(diǎn)火系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)械式白金斷電器來(lái)完成的。斷電器在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下很容易磨損并燒蝕，從而

16、使發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)失火，造成動(dòng)力性下降和有害排放物激增的后果。采用電磁式或霍爾式無(wú)觸點(diǎn)的斷電器便徹底解決汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中動(dòng)力下降的排放增加的難題，也大大地減少了發(fā)動(dòng)機(jī)的維修和保養(yǎng)工作?，F(xiàn)代的高性能汽油機(jī)已經(jīng)毫無(wú)例外地采用了電子控制的無(wú)觸點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)?？勺儦忾T定時(shí)技術(shù)（VVT ）是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)里程碑。VVT 指的是發(fā)動(dòng)機(jī)氣門升程和配氣相位定時(shí)可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況作實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)。這一技術(shù)使發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)師無(wú)需再在低速扭矩與高速功率之間作抉擇，實(shí)時(shí)的氣門定時(shí)調(diào)整使得同時(shí)顧及低速扭矩與高速功率成為可能。連續(xù)可變氣門定時(shí)技術(shù)加上先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略，可以巧妙地實(shí)現(xiàn)可變壓縮比。如在大負(fù)荷時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)容易發(fā)生自

17、燃引起的爆震，通過推遲進(jìn)氣門關(guān)閉的時(shí)間來(lái)達(dá)到降低有效壓縮比的目的，從而避免爆震。而在中小負(fù)荷時(shí)，爆震不再是個(gè)問題，可以通過調(diào)整氣門關(guān)閉時(shí)間達(dá)到提高有效壓縮比的目的，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)在中小負(fù)荷時(shí)有優(yōu)異的熱效率?？勺儦忾T技術(shù)也可使汽油機(jī)排放品質(zhì)達(dá)到更好的水平?？勺儦忾T定時(shí)和升程系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門是控制進(jìn)氣與換氣過程的基本機(jī)構(gòu)，主要的控制參數(shù)是氣門定時(shí)和升程。對(duì)應(yīng)于一定的運(yùn)行工況，要求的定時(shí)和升程各不相同。但一般發(fā)動(dòng)機(jī)一經(jīng)制造出后，氣門機(jī)構(gòu)的定時(shí)和升程便不能改變，這勢(shì)必造成部分工況不能在最優(yōu)的狀態(tài)下，動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放品質(zhì)達(dá)到最優(yōu)。以日本本田思域車用發(fā)動(dòng)機(jī)為例，1.5 升排量、非增壓的直列4 缸汽油機(jī)，

18、采用VTEC 系統(tǒng)后，功率由70kW 提高至 100kW 。目前正在發(fā)展的完全電子控制的氣門機(jī)構(gòu)，可以取消汽油機(jī)的節(jié)氣門，進(jìn)氣量大小完全由氣門定時(shí)和升程決定。這樣可以使汽油機(jī)燃料經(jīng)濟(jì)性再提高一步。汽油機(jī)直噴（ GDI ）技術(shù)，就是將汽油通過高壓（約100 大氣壓）供油系統(tǒng)將汽油直接噴到燃燒室內(nèi)與空氣混合、燃燒。GDI 在電子噴射和控制技術(shù)取得長(zhǎng)足發(fā)展后，于上世紀(jì) 90 年代后期開始進(jìn)入市場(chǎng)。與傳統(tǒng)的多點(diǎn)氣道噴射的汽油機(jī)相比，GDI 有四大顯著的優(yōu)點(diǎn)：能有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)的未燃碳?xì)浠衔锏呐欧?，因?yàn)镚DI 技術(shù)避免了氣道噴射汽油機(jī)在冷起動(dòng)時(shí)燃油在氣道壁面沉積的問題，而且極大地提高了燃油與空氣的混合程

19、度，更為精確地控制了每個(gè)燃燒循環(huán)的空氣與燃油的比例，從而達(dá)到缸內(nèi)完全燃燒的目的；使汽油在燃燒室內(nèi)霧化、蒸發(fā)，降低了燃燒室內(nèi)空氣的溫度，從而增加了燃燒室內(nèi)空氣的質(zhì)量；因汽油蒸發(fā)降低了充氣的溫度，使發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)師有可能提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率； GDI 使發(fā)動(dòng)機(jī)能很容易實(shí)現(xiàn)分層燃燒。燃燒速率控制滑片是另一項(xiàng)節(jié)能環(huán)保技術(shù)，類似的設(shè)計(jì)思想在Toyota 和 Ford 的發(fā)動(dòng)機(jī)上有所體現(xiàn)。汽油機(jī)在怠速和小負(fù)荷時(shí)，燃燒室內(nèi)殘余廢氣所占的比例很高，會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)火困難、火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷?，這會(huì)負(fù)面影響發(fā)動(dòng)機(jī)的排放及效率。而另一方面，在一般城市交通中，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)絕大部分時(shí)間是在中、小負(fù)荷及怠速狀況。優(yōu)化汽油

20、機(jī)在這些狀態(tài)下的排放和熱效率具有重大的意義。燃燒速率控制滑片就是通過促進(jìn)燃燒室內(nèi)在火花塞附近創(chuàng)造穩(wěn)定的、容易點(diǎn)燃的空氣燃油混合比，通過增加燃燒室湍流的強(qiáng)度達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速或小負(fù)荷時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器會(huì)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)滑片在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的位置，使滑片擋住進(jìn)氣道部分截面積，從而使新鮮空氣 燃油混合氣在進(jìn)入燃燒室時(shí)有一切向的速度，在燃燒室內(nèi)形成有序的渦流。在著火及燃燒的早期，有序的渦流碎化成小尺度的渦流，從而大大提高火焰的傳播速度。另一項(xiàng)最近兩年開始投入市場(chǎng)的汽油機(jī)技術(shù)就是切缸工作循環(huán)，或稱為可變排量。可變排量技術(shù)就是根據(jù)汽車動(dòng)力的需求來(lái)實(shí)時(shí)決定發(fā)動(dòng)機(jī)的有效排量，使做功的汽缸總是處于大負(fù)荷狀

21、態(tài)，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。這一技術(shù)適用于中大排量、 V 型布置的發(fā)動(dòng)機(jī)，如本田的 V6 、通用的 V8 及戴 -克的 V12 汽油機(jī)。但是現(xiàn)在最具有代表性的三大汽油機(jī)技術(shù)是：1）汽油直噴技術(shù)。開發(fā)車用具有汽油機(jī)優(yōu)點(diǎn)同時(shí)具有柴油機(jī)部分負(fù)荷高燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)點(diǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)是主要的研究目標(biāo)。汽油缸內(nèi)直噴是提高汽油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的重要手段，近些年來(lái)，以缸內(nèi)直噴汽油機(jī) (Gasoliine Direct Injection, GDI) 為代表的新型混合氣形成模式的研究和應(yīng)用，極大地提高了汽油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。以日本為代表的非均質(zhì)直噴技術(shù)面臨燃燒穩(wěn)定性和后處理等問題，同時(shí)以歐洲為代表的均質(zhì)直噴技術(shù)正在興起。2）電動(dòng)

22、氣門與無(wú)凸輪發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門正時(shí)技術(shù)(Variable Valve Timing, VVT)針對(duì)在常規(guī)車用發(fā)動(dòng)機(jī)中,因氣門定時(shí)固定不變而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)某些重要性能在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)不能很好的滿足需要而提出的。VVT 技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況范圍內(nèi)提供最佳的配氣正時(shí)，較好地解決了高轉(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)速，大負(fù)荷與小負(fù)荷下動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的矛盾，同時(shí)在一定程度在一定程度上改善了排放性能。隨著環(huán)境保護(hù)和人類可持續(xù)發(fā)展的要求，低能耗和低污染已成為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展目標(biāo)。VVT 技術(shù)由于自身的優(yōu)點(diǎn)，日益受到人們重視，尤其是當(dāng)今電子技術(shù)的飛速發(fā)展，促進(jìn)了VVT 技術(shù)從研究階段向?qū)嵱秒A段發(fā)展。電動(dòng)氣門具是有與電控噴射同等重要

23、的意義，它將給發(fā)動(dòng)機(jī)空氣系統(tǒng)控制和循環(huán)過程管理帶來(lái)一系列技術(shù)變革，如取消節(jié)氣門、可變壓縮比、部分停缸等。3）燃燒方式的混合。傳統(tǒng)的火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程在火焰?zhèn)鞑ブ?，火焰前鋒的溫度比未燃混合氣高很多。所以這種燃燒過程雖然混合氣時(shí)均勻的，但是溫度分布仍是不均勻，局部的高溫會(huì)導(dǎo)致在火焰經(jīng)過的區(qū)域形成 NOx 。柴油機(jī)的燃燒過程是擴(kuò)散型的，燃燒過程中燃燒速率由混合速率決定，點(diǎn)火在許多點(diǎn)發(fā)生，這種類型的燃燒過程混合和燃燒都是不均勻的， NOx 在燃燒較稀的高溫區(qū)產(chǎn)生，固體微粒在燃料較濃的高溫區(qū)產(chǎn)生。在均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃 (Homogeneous Charge Compression Ignition,

24、 HCCI) 過程中，理論上是均勻的混合氣和殘余氣體，在整個(gè)混合氣體中由壓縮點(diǎn)燃，燃燒是自發(fā)的、均勻的并且沒有火焰?zhèn)鞑?，這樣可以阻止NOx 和微粒的形成。這種汽油機(jī)均質(zhì)與柴油機(jī)壓燃混合的燃燒方式，以燃料技術(shù)和控制技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合汽油機(jī)和柴油機(jī)兩種燃燒方式優(yōu)點(diǎn)的均質(zhì)壓燃HCCI 內(nèi)燃機(jī)技術(shù)正在興起。汽車產(chǎn)量持續(xù)的發(fā)展面臨著許多問題，降低燃油消耗量和二氧化碳排放將成為汽車制造商要解決的主要問題。隨著汽油機(jī)電子控制系統(tǒng)性能的提高，相信在不久我們將使用上更節(jié)能、更高性能的汽車。三、車用柴油機(jī)發(fā)展及狀況：1、車用柴油機(jī)的性能特點(diǎn)：1）有能量密度高（大型低速增壓柴油機(jī)的有效熱效率已超過50%），燃油消耗率

25、低，這對(duì)節(jié)約能源和提高經(jīng)濟(jì)效益都很重要。2）好的燃油經(jīng)濟(jì)性；3）溫室效應(yīng)氣體排放少，其二氧化碳的排放量比汽油機(jī)大約低30-35%，但廢氣中含有害成分（ NO，顆粒物等）較多，噪聲較大，在環(huán)境環(huán)抱方面已引起重視。4）功率和轉(zhuǎn)速范圍很大（功率1 65580KW ，轉(zhuǎn)速 54 5000r/min ），因此應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，零部件材料和工藝要求較高，制造成本較高，與汽油機(jī)相比質(zhì)量較大。主要有三大優(yōu)點(diǎn):1）經(jīng)濟(jì)。首先, 每單位柴油的能量含量比汽油高。其次,柴油機(jī)的壓燃特性汽油機(jī)高。一般柴油機(jī)的油耗要比汽油機(jī)的低30% 40%。, 使其熱效率比2）環(huán)保。一般來(lái)說, 機(jī)動(dòng)車的主要排放物有一氧化碳、碳

26、氫化合物、二氧化碳、顆粒物和氮氧化物。相對(duì)而言, 柴油機(jī)的一氧化碳、碳?xì)浠衔锖投趸寂欧帕繕O低, 但在顆粒物和氮氧化物的排放控制上要比汽油機(jī)更難處理。這是柴油機(jī)本身的特性造成的, 可通過現(xiàn)代技術(shù)處治。3）柴油機(jī)低速大扭矩的特性, 為汽車提供了更好的使用性能。通過采用先進(jìn)的燃油噴射技術(shù)和電控技術(shù), 現(xiàn)代柴油機(jī)在動(dòng)力性、加速性、舒適性指標(biāo)上已經(jīng)無(wú)異于汽油機(jī)。2、國(guó)內(nèi)柴油機(jī)現(xiàn)狀：自 2003 年以來(lái) ,國(guó)內(nèi)柴油機(jī)行業(yè)出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)調(diào)整:濰坊柴油機(jī)廠在2002 年的基礎(chǔ)上繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)勢(shì)頭 ,功率水平也有了明顯提高。上海柴油機(jī)廠在商用車柴油機(jī)領(lǐng)域初露鋒芒 ,主要得益于北汽福田歐曼重卡市場(chǎng)份額的迅速提

27、高。廣西玉柴機(jī)器股份有限公司作為行業(yè)的領(lǐng)先者 ,進(jìn)行了新一輪的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化 ,產(chǎn)品順利實(shí)現(xiàn)從歐向歐的過渡 ,完善了產(chǎn)品系列 (從 4 缸機(jī)到 6 缸機(jī) )平臺(tái) ,進(jìn)一步拓展了功率覆蓋范圍 ,柴油機(jī)最大功率水平可以達(dá)到257 kW(350 ps) ?？傮w水平有了顯著提高。無(wú)論是從經(jīng)濟(jì)性還是從環(huán)保角度講，國(guó)內(nèi)的車用柴油機(jī)技術(shù)已經(jīng)接近世界平均水平了。自產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)完全能夠滿足國(guó)內(nèi)重卡及低端乘用車對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的需求，無(wú)需外購(gòu)。3、國(guó)外柴油機(jī)現(xiàn)狀：目前西歐國(guó)家不但載貨汽車和客車使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，而且轎車采用柴油機(jī)的比例也相當(dāng)大。最近，美國(guó)聯(lián)邦政府能源部和以美國(guó)三大汽車公司為代表的美國(guó)汽車研究所理事會(huì)正在開發(fā)新

28、一代經(jīng)濟(jì)型轎車同樣將柴油機(jī)作為動(dòng)力配置。經(jīng)過多年的研究、大量新技術(shù)的應(yīng)用，柴油機(jī)最大的問題煙度和噪聲取得重大突破，達(dá)到了汽油機(jī)的水平。4、柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要問題：柴油發(fā)動(dòng)機(jī)存在的主要問題就是氮氧化物和黑色的碳煙。柴油機(jī)在燃燒時(shí)的壓力和溫度都高于汽油機(jī), 吸入燃燒室里的空氣也較多, 燃燒室內(nèi)剩余空氣中的氧氣和氮?dú)夂苋菀自诟邷?、高壓的條件下發(fā)生反應(yīng), 而生成氮氧化物。燃燒區(qū)域中油滴周圍的含氧量相對(duì)柴油汽較低 , 影響了柴油的充分燃燒, 這將導(dǎo)致碳煙(燃油中未燃燒的碳) 的排放 , 也就是顆粒物。不過 , 隨著柴油機(jī)技術(shù)的進(jìn)步, 其環(huán)保性能已大有改善。自 1998 年以來(lái) , 新型公路用柴油機(jī)的顆粒

29、物排放量已降低了83% , 氮氧化物的排放量也已降低了63% , 達(dá)到歐洲? 或歐洲 ì的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)基本消除了黑煙。這主要得益于90 年代以來(lái)柴油機(jī)技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展, 燃油供給、燃燒室設(shè)計(jì)和渦輪增壓方面的改良。5、柴油機(jī)所采用的新技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)：無(wú)論過去還是未來(lái)清潔柴油技術(shù)都是商用車主要的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電控高壓燃油噴射系統(tǒng)，尾氣后處理系統(tǒng)和廢氣再循環(huán)是降低排放所必需的技術(shù)，應(yīng)某些市場(chǎng)細(xì)分的需求，柴油混合動(dòng)力和天然氣將得到發(fā)展。柴油機(jī)的大功率、低排放、良好的電子控制等顯著優(yōu)點(diǎn)將使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在新的時(shí)代有長(zhǎng)足的發(fā)展。現(xiàn)在全球各大廠商正致力于新型綠色環(huán)保柴油機(jī)的研發(fā) ，在和顆粒物的排放方面

30、將得到近一步改善。而關(guān)鍵點(diǎn)是燃油的精確配置和廢氣的后置處理，電子新科技將運(yùn)用到新一帶柴油機(jī)上。而且在混合動(dòng)力方面柴油機(jī)也有其應(yīng)用特點(diǎn)，高扭矩配合電動(dòng)汽車的快速響應(yīng)和零排放，將是一種很不錯(cuò)的選擇。1）共軌與四氣門技術(shù)國(guó)外柴油機(jī)目前一般采用共軌新技術(shù)、四氣門技術(shù)和渦輪增壓中冷技術(shù)相結(jié)合，使發(fā)動(dòng)機(jī)在性能和排放限值方面取得較好的成效，能滿足歐3 排放限值法規(guī)的要求。四氣門結(jié)構(gòu)（二進(jìn)氣二排氣）不僅可以提高充氣效率，更由于噴油嘴可以居中布置， 使多孔油束均勻分布，可為燃油和空氣的良好混合創(chuàng)造條件；同時(shí)，可以在四氣門缸蓋上將進(jìn)氣道設(shè)計(jì)成兩個(gè)獨(dú)立的具有為同形狀的結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)可變渦流。這些因素的協(xié)調(diào)配合，可大大

31、提高混合氣的形成質(zhì)量（品質(zhì)），有效降低碳煙顆粒、HC 和 NOX 排放并提高熱效率。2）高壓噴射和電控噴射技術(shù)高壓噴射和電控噴射技術(shù)是目前國(guó)外降低柴油機(jī)排放的重要措施之一，高壓噴射和電控噴射技術(shù)的有效采用，可使燃油充分霧化，各缸的燃油和空氣混合達(dá)到最佳，從而降低排放，提高整機(jī)（車）性能。3）增壓中冷技術(shù)采用渦輪增壓增加柴油機(jī)的空氣量，提高燃燒的過量空氣因數(shù)是降低大負(fù)荷工況排氣煙度、 PM 排放量以及燃油消耗的有效措施。有效的空 空中冷系統(tǒng)，可使增壓空氣溫度下降到50以下，工作循環(huán)溫度的下降有助于NOX 的低排放和PM 的下降，故目前重型車用柴油機(jī)都普遍是增壓中冷型，不僅有助于低排放而且燃油經(jīng)濟(jì)

32、性良好。此外，渦輪前排氣旁通閥的應(yīng)用，不僅能降低PM 和 CO 排放， 還可以改善渦輪增壓柴油機(jī)的瞬態(tài)性能和低速扭矩。4）排氣再循環(huán)（EGR）技術(shù)的應(yīng)用EGR 是目前發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)內(nèi)燃機(jī)中普遍采用的技術(shù)，其工作原理是將少量廢氣引入氣缸內(nèi)， 這種不可再燃燒的CO2 及水蒸汽廢氣的熱容量較大，能使燃燒過程的著火延遲期增加，燃燒速率變慢，缸內(nèi)最高燃燒溫度下降，破壞NOX 的生成條件。 EGR 技術(shù)可使機(jī)動(dòng)車 NOX 排放明顯降低，但對(duì)重型車用柴油機(jī)而言，目前傾向于使用中冷EGR 技術(shù)，因?yàn)槠洳粌H能明顯降低NOX ， 還能保持其他污染物的低水平。5）后處理技術(shù)柴油機(jī)后處理的目標(biāo)是進(jìn)一步改善 PM 和 N

33、OX 的排放。 目前主要采用加裝氧化型催化轉(zhuǎn)化器和研究開發(fā) NOX 催化轉(zhuǎn)化器以及具有良好再生能力的微粒捕集器。6）降低機(jī)油消耗柴油機(jī)排放的顆粒物中，有相當(dāng)一部分來(lái)自餾分較重的機(jī)油的燃燒。為了滿足日益嚴(yán)格的柴油機(jī)（車）排放限值標(biāo)準(zhǔn)的要求，必須把來(lái)自機(jī)油的燃燒降至最低限度，即在保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，最大限度地減少機(jī)油的消耗。為了降低柴油機(jī)的機(jī)油消耗，活塞環(huán)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和制造及缸套間的科學(xué)配置非常重要。四、其它車用發(fā)動(dòng)機(jī)：1、油、電、氫混合動(dòng)力技術(shù)：混合動(dòng)力車屬于電動(dòng)汽車，采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力能源，通過混合使用熱能和電能兩套系統(tǒng)開動(dòng)汽車?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是油、電發(fā)動(dòng)機(jī)的互補(bǔ)工

34、作模式。在起步或低速行駛時(shí)，車子僅依靠電力驅(qū)動(dòng)，此時(shí)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，車輛的燃油消耗量是零；當(dāng)車輛行駛速度升高 (一般達(dá) 40km/h 以上 )或者需要緊急加速時(shí)，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)并開始輸出動(dòng)力；在車輛制動(dòng)時(shí)，混合動(dòng)力系統(tǒng)能將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，并儲(chǔ)存在蓄電池中以備下次低速行駛時(shí)使用。日本馬自達(dá)汽車公司于去年年底展出了一款全新的普力馬混合動(dòng)力概念車，并向人們展示了其全新的油、電、氫共三種能源的混合動(dòng)力技術(shù)。該款混合動(dòng)力車本身就具備了混合動(dòng)力車的特征，它內(nèi)部有一個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，從電動(dòng)機(jī)獲得助力，所需電力則是來(lái)自剎車等操作而產(chǎn)生并被儲(chǔ)存在一個(gè)大電池中的電能。同時(shí)，馬自達(dá)還嘗試著將這種電動(dòng)引擎和一種

35、本身就是混合動(dòng)力引擎的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合在一起，后者既能使用汽油、也能使用氫氣作為燃料。公司花費(fèi)了數(shù)年的時(shí)間開發(fā)出這種雙燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，并表示已經(jīng)可以進(jìn)行批量生產(chǎn)。2、天然氣驅(qū)動(dòng)技術(shù)：天然氣驅(qū)動(dòng)技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于許多車型中，具備了較高的經(jīng)濟(jì)性能，例如歐寶汽車推出的賽飛利CNG ，便是以天然氣作為主要燃料。以歐寶賽飛“CNG”為例，其燃效為18.9km/kg 。目前的天然氣價(jià)格為每公斤0.76 歐元，成本可比柴油發(fā)動(dòng)機(jī)款減少大約30%，而比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)款則可減少大約50%。而且車上的天然氣罐由高強(qiáng)度鋼制成，其天然氣傳輸管線也由不銹鋼制成；同時(shí)由于因沖撞導(dǎo)致天然氣泄漏的危險(xiǎn)較低，而且天然氣比汽油易燃性低，所以與普通車輛相比，著火的危險(xiǎn)性更低。3、氫燃料電池驅(qū)動(dòng)技術(shù)：這種技術(shù)具有一種潛在的魅力，如果工程師和科學(xué)家們能夠?qū)⑦@種潔凈蓄能系統(tǒng)真正地應(yīng)用于汽車，那么大多數(shù)汽車上使用的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)將成為歷史。燃料電池通過化學(xué)反應(yīng)將氫轉(zhuǎn)化成電能，這種化學(xué)反應(yīng)的唯一副產(chǎn)品是熱量和水蒸氣。電能供應(yīng)給電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車。該項(xiàng)技術(shù)依靠氫和氧的化學(xué)反應(yīng)釋放能量，相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，燃料電池驅(qū)動(dòng)的效率更高，污染更低，甚至是沒有污染，它排出的僅有純凈的水