汽车发动机节能技术探究

汽车发动机节能技术探究

董文峰,汤振

长城汽车股份有限公司 河北省保定市 071000

摘要：环境保护问题是当今人类面临的最为紧迫的问题之一，全球变暖问题使得各个国家都加大了节能环保力度，能源消耗、环境污染以及气候变化给汽车产业带来的压力日益加剧，对于汽车行业来说，要想适应社会发展趋势，也需要加强环保型汽车的开发与研究，通过使用发动机节能技术来降低汽车的能量消耗与污染物排放量，是当前汽车行业贯彻环保、节能理念的重要举措。

关键词：汽车发动机；节能；减排；技术

1、汽车发动机排放危害

汽车发动机排放危害主要涉及到以下方面具体内容：社会汽车拥有量的持续增加，人们对于汽车发动机排放问题的重视程度不断提升，如何选择合理技术降低汽车发动机排放量成为主要目标。在汽车设计和研发中，应该对汽车发动机节能环保问题予以高度关注和重视，并寻求清洁能源来替代传统能源，优化能源结构。诸如，混合动力车、电动汽车和电池车等新兴汽车逐渐涌现，开始进入到人们的视野中。但是，当前控制技术还不够成熟，汽车发动机排放降低程度还不足，对于人类身体健康仍然存在一定威胁。所以，相关工作人员应该加强汽车发动机节能减排技术研究和完善，提升发动机性能的同时，降低尾气排放量。燃油汽车主要是以通过燃油的燃烧为汽车行驶提供动力支持，但是燃油燃烧过程中会产生部分有害气体，降低汽车尾气排放有害程度。但是，燃油燃料不充分，进入到发动机气缸后与空气接触，会产生混合燃烧反应，将会产生一氧化碳、二氧化硫以及含氮化合物等有害气体，排放到空气中产生严重的污染，出现酸雨问题，威胁到人类身体健康。

2、汽车发动机节能减排技术的研究背景及发展现状

汽车发动机节能减排技术的研究背景及发展现状主要涉及到以下方面内容：近年来我国的空气污染问题日趋严重。根据中国社会科学院和中国气象局发布的数据来看，近几十年来我国部分地区雾霾天气总体呈上升趋势，持续性的雾霾天气现象显著增加。而引发这些问题的源头都与汽车的燃油经济利用率和尾气排放有着密不可分的联系。而且这些问题对于我国这样一个汽车大国来说已经成为了不得不面对的严峻挑战。所以如何采取一些有效的措施去处理好汽车与能源、环保、安全等问题之间的关系，成为了这个时代的一个挑战。故而，有关汽车发动机节能减排技术的研究与应用对于缓解当下形势显得尤为重要起来。就现阶段来看，在市场上应用比较广泛的发动机节能减排技术主要有可变气缸技术（VCM）、可变压缩比技术（VCR）、燃油分层喷射技术（FSI）、可变配气技术（VVT）等。这些技术基本上都是利用发动机的参数变化控制技术来使汽车发动机在不同工况下尽可能地达到其最佳的工作性能，提高燃油的经济性，减少尾气排量。本文，将主要对可变压缩比、可变气缸、燃油分层喷射这三种节能减排的发动机技术进行重点分析。

3、汽车发动机节能技术

    3.1发动机增压技术

发动机增压技术即是对准备充入气缸的空气进行压缩，提高进气的密度，从而增大了单位时间内吸入发动机气缸内的空气量，提高进气效率，进而提升了发动机的输出功率。内燃机增压按结构形式不同，可以分为废气涡轮增压及机械增压。发动机增压技术能够缩小发动机的整体尺寸，并且可以在质量与体积均不改变的前提下改良发动机的燃油经济性，大幅提高发动机的功率。此外，利用发动机增压技术还能够减少HC、CO和碳烟的排放量。

    3.2 发动机压燃技术

利用了压燃技术的发动机取消了传统的点火系统，其利用发动机压缩行程中的高温高压环境让可燃混合气发生自燃，从而完成点火、做功。与传统发动机相比，其具有压缩比高、燃烧效率高、油耗低等诸多优点。此外，该技术与发动机稀薄燃烧技术整合后，可以使得缸内温度较传统发动机低，从而减少发动机向外无用的热量散失，提高燃油使用效率。

    3.3 发动机稀薄燃烧技术

发动机稀薄燃烧技术指的是实际空燃比远高于理想空燃比情况下进行的燃烧。稀薄燃烧不仅使燃料的燃烧更加完全，而且也减少了换气损失，同时若辅以相应的排放控制措施，能够显著减少汽油机的有害排放物，因此具有良好的经济性和排放性能。采用稀混合气后，气缸内的温度和压力均较低，不易发生爆燃，可以提高热效率和机体工作的平稳性。另一方面，应用稀薄燃烧技术时，吸入气缸内的空气量增多，泵吸损失得以减少，这有利于提升汽油机的燃油经济性。

    3.4 发动机可变气门正时技术

近年来，发动机可变气门正时技术（VVT，Variable Valve Timing）在汽车发动机上的应用逐渐增多。其是ECU根据发动机负荷与转速的不同，不断调节气门升程与配气相位的值。这项技术能够使得发动机的进气充量得到显著提高，进而在同样的油耗条件下可以显著提高发动机的输出扭矩及功率。目前，这项技术已经成为改善发动机性能的重要手段。

    3.5 缸内直喷技术

缸内直喷技术是近年来发动机技术革新的重要内容。与传统的歧管喷射不同，缸内直喷是将汽油直接喷射进燃烧室与空气进行混合形成可燃混合气。与传统的喷射技术相比，该技术可显著提高发动机的升功率且降低油耗。目前，国内的汽车企业在缸内直喷的技术上已积累了多年的研发和生产制造经验，诸多企业已成功将该技术应用于自主品牌的车型上，如比亚迪、奇瑞、吉利等。与国外对比不难发现，我国在缸内直喷技术方面仍有较大短板，如供油系统、燃烧系统以及与发动机增压系统的整合等。

    3.6 发动机可变进气歧管技术

发动机ECU根据发动机转速信号和节气门开度信号来调节进气道的长短：转速较高时调节进气通道变短，从而使进气流动损失降低。在低负荷及低转速的情况下增长进气道，使得管内空气流动的动能增加，增大充气效率。

    3.7 发动机可变气缸排量技术

在发动机处于中低负荷时，停用部分气缸，增加工作气缸的负荷率，使发动机处在低排放、低油耗的状态，从而提升汽车的燃油经济性并降低排放;当发动机需输出大功率时，则让所有气缸均参与工作。

    3.8 发动机可变压缩比技术

发动机压缩比对于燃油经济性和排放性能有着极为重要的影响。在自然吸气的发动机中，压缩比可以适当调高。在利用了进气增压技术的发动机中，压缩比在低负荷状态下可以适当降低。不同的负荷对应不同的压缩比，从而把爆燃的几率将至最低，进而增强其动力性与燃油经济性。

4、汽车发动机节能减排技术的未来发展趋势

汽车发动机节能减排技术的未来发展趋势主要涉及到以下方面内容：随着社会的不断发展，科学技术的不断进步，汽车发动机在节能减排方面可能朝着智能化和网联化的方向发展。未来的发动机节能减排技术的实现可能不再需要复杂的结构来满足，智能化的硬件设备将代替之前这些技术中的某些复杂结构。同时这些智能化的设备也会通过从发动机中采集的实时数据来进行更精确的决策和调控，使发动机的尾气排放量尽可能降到最低。而网联化则可以通过互联网大数据的分析，在实时地获取汽车所在的地理位置及这个位置的路况信息之后，及时地反馈给发动机的相关决策系统进行分析计算，最终根据计算结果及时地调整发动机的某些参数来实现减少排量。

结语：总之，为了迎合可持续发展战略要求，实现节能降耗目标，推动降低汽车发动机排放技术创新和发展，在满足汽车发展需要的同时，尽可能降低对环境的污染和破坏，为人们营造健康的生活环境。

参考文献：

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[2]伍赛特.“敲缸”还是“爆震”———汽油机不正常燃烧现象解析[J].内燃机与配件，2018（7）：61-62.

[3]伍赛特.内燃机HCCI及PCCI燃烧方式研究综述[J].能源与环境，2019（1）：10-11+13.

[4]伍赛特.压缩空气动力汽车的应用前景展望[J].上海节能，2018（9）：727-729.