【正文】 rswitched) 火花點(diǎn)火線圈即能提供足夠的點(diǎn)火能量，并能可靠工作，但對(duì)于燃空當(dāng)量比φ，就需要更高的點(diǎn)火能量以保證汽油機(jī)可靠的著火[10]。高能點(diǎn)火和寬間隙的火花塞有利于火核形成，縮短著火落后期，減小循環(huán)變動(dòng)、擴(kuò)大稀燃極限。采用電子技術(shù)加大點(diǎn)火能量，提高火花強(qiáng)度并能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況的要求自動(dòng)調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角，加長(zhǎng)火花持續(xù)時(shí)間，確保燃燒可靠，尤其在稀薄燃燒時(shí)，高能點(diǎn)火能促進(jìn)火焰核心的形成，提高混合氣的著火性，降低排放，尤其是HC排放，同時(shí)也有一定的節(jié)能效果。當(dāng)然由于高能點(diǎn)火使火花塞燒蝕增加，火花塞的壽命也會(huì)縮短。汽油機(jī)噴油策略 早期設(shè)計(jì)的單點(diǎn)噴射或節(jié)氣門(mén)體噴射，是在進(jìn)氣歧管前的一個(gè)節(jié)氣門(mén)處用一個(gè)噴油器噴射，不能使燃油均勻、及時(shí)地進(jìn)入各氣缸，已被多點(diǎn)噴射所代替。多點(diǎn)噴射是在每一氣缸的進(jìn)氣門(mén)前裝一個(gè)噴油器噴油，它可明顯改善各缸供油的均勻性，而且動(dòng)態(tài)響應(yīng)比單點(diǎn)的好。近來(lái)，為了使各氣缸間的油氣混合過(guò)程相同以獲得更好的性能，各噴油器同時(shí)噴射又被按各缸發(fā)火次序的順序噴射所代替。多點(diǎn)噴射使燃油分配與進(jìn)氣歧管的結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，燃油分配更均勻，由于燃油分配不均勻而需要考慮的分配辛烷值問(wèn)題已經(jīng)不需要考慮了，這樣不論發(fā)動(dòng)機(jī)在熱態(tài)或冷態(tài)下工作，其過(guò)渡特性都是最佳的。同時(shí)，由于進(jìn)氣歧管中只有空氣，進(jìn)氣歧管可設(shè)計(jì)得使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最大的充氣量，可進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和做功能力，并能降低能量消耗。電子控制技術(shù)的使用，使得發(fā)動(dòng)機(jī)噴射策略、點(diǎn)火時(shí)刻、抗爆震等能瞬時(shí)可調(diào)、可控。如在汽油機(jī)機(jī)體上安裝爆震傳感器，當(dāng)爆震出現(xiàn)時(shí)，爆震傳感器就向ECU發(fā)出相關(guān)信號(hào)，ECU接收此信號(hào)后，就會(huì)按一定程序自動(dòng)推遲點(diǎn)火時(shí)間，防止爆震的發(fā)生。如果不發(fā)生爆震了，ECU就提前點(diǎn)火時(shí)間，這樣就能提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。二、車(chē)用柴油機(jī)柴油機(jī)壓縮比高，平均空燃比大，燃燒熱效率高，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好。近幾十年來(lái)，由于世界各國(guó)競(jìng)相發(fā)展集約化節(jié)能型經(jīng)濟(jì)，竭力降低單位國(guó)民產(chǎn)值的能耗，全球范圍內(nèi)又掀起了控制CO2排放以緩解溫室效應(yīng)的熱潮，因此，車(chē)用柴油機(jī)又受到了青睞，其中歐洲轎車(chē)用柴油機(jī)發(fā)展很快，在新生產(chǎn)的轎車(chē)中，裝用柴油機(jī)的已達(dá)50%。柴油機(jī)的燃油消耗量已顯著低于汽油機(jī)的，但還希望進(jìn)一步降低。現(xiàn)在全世界已樹(shù)立起轎車(chē)3L/100km油耗的目標(biāo)，因而還需要對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。為此，需采取下列技術(shù)措施：直接噴射式燃燒室 傳統(tǒng)的看法是非直噴式燃燒室柴油機(jī)的高速性好、工作平順、噪聲低，適用于輕型車(chē)，但它的固有缺點(diǎn)是節(jié)流和散熱損失大，燃油消耗量高，冷起動(dòng)困難。現(xiàn)代直噴式柴油機(jī)已可以以40005000 r/min的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，其燃油消耗量比非直噴式柴油機(jī)低10%左右，且增壓強(qiáng)化潛力大，起動(dòng)性能好[9]。每缸4氣門(mén)結(jié)構(gòu) 4氣門(mén)結(jié)構(gòu)可增大進(jìn)排氣流道面積，提高充量系數(shù)，降低泵氣損失；噴油器可以垂直布置于氣缸軸線附近，對(duì)油氣混合有利；通過(guò)開(kāi)關(guān)兩個(gè)進(jìn)氣道之一可獲得可變的進(jìn)氣渦流比，拓寬柴油機(jī)的高效工作轉(zhuǎn)速范圍。傳統(tǒng)的看法是只有缸徑130150mm以上的大功率高速、強(qiáng)化柴油機(jī)可用每缸4氣門(mén)結(jié)構(gòu)。但現(xiàn)代轎車(chē)柴油機(jī)，即使缸徑小到7080 mm，也希望采用這種結(jié)構(gòu)。增壓中冷 渦輪增壓是提高柴油機(jī)充氣量和功率密度、降低燃油消耗的主要手段之一，同時(shí)它可以降低柴油機(jī)的PM和煙度排放，但增壓會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)溫度提高，NO排放增加。采用中冷技術(shù)可降低進(jìn)氣溫度，提高進(jìn)氣密度，可進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，同時(shí)能降低循環(huán)溫度，抑制NO生成。但采用常規(guī)的渦輪增壓器不能在很寬的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)與柴油機(jī)良好匹配，如采用低速匹配可改善發(fā)動(dòng)機(jī)的低速性能，但高速性能受損；采用高速匹配則低速性能和加速性變差。采用帶排氣旁通閥的增壓器可緩解這一矛盾，但排氣能量的損失勢(shì)必影響發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。只有電控可變幾何截面或可變噴嘴渦輪增壓器，才能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況要求，適時(shí)調(diào)節(jié)渦輪噴嘴截面積以達(dá)到所需的增壓壓力，實(shí)現(xiàn)從低速到高速全工況的優(yōu)化，使柴油機(jī)的性能得到很大提高， MPa平坦的平均有效壓力。通過(guò)增壓，在不降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出的情況下，可縮小發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸，可節(jié)油10%[11]。高壓燃油噴射系統(tǒng) 柴油機(jī)要盡快實(shí)現(xiàn)油氣均勻混合，以保證燃燒迅速、完全，除了必要的空氣流動(dòng)外，燃油霧化質(zhì)量至關(guān)重要。研究表明：為了保證柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)高效低排放燃燒，噴油壓力應(yīng)從目前的50100MPa提高到150200MPa。對(duì)于目前廣泛使用的泵—管—噴嘴式噴油系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，噴油壓力過(guò)高很易造成異常噴射，而且這種噴油系統(tǒng)只有在最高轉(zhuǎn)速和最大負(fù)荷下才能產(chǎn)生最高的噴油壓力，而在低速、小負(fù)荷時(shí)，噴油壓力迅速下降。此外，這種噴油系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)噴油規(guī)律的控制。共軌式燃油噴射系統(tǒng)采用獨(dú)立的高壓供油泵，可提供很高的噴油壓力（150 MPa），而且通向各噴油器的高壓油管很短，不會(huì)出現(xiàn)不可控制的異常噴射情況。此外，噴油壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷無(wú)關(guān)，即在低速小負(fù)荷工況時(shí)能維持足夠的噴油壓力，且可獨(dú)立控制噴油。通過(guò)對(duì)噴油器中電磁閥的適當(dāng)控制，共軌系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)多次噴射，可降低燃燒噪聲和NOx排放。具有高噴射壓力的柴油機(jī)，大型載重車(chē)的比燃油消耗率已達(dá)150g/kW h，轎車(chē)柴油機(jī)的比燃油消耗率也能低于205g/kW h。大眾公司開(kāi)發(fā)的Lupo 3缸轎車(chē)，用泵噴嘴可實(shí)現(xiàn)200MPa的壓力，該車(chē)的百公里油耗僅為3升。除此之外，減少活塞環(huán)張力、優(yōu)化活塞裙部或其承載面、減少氣缸套扭曲變形，減少運(yùn)動(dòng)件的摩擦，能改善發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性2%，用滾動(dòng)凸輪挺柱替代滑動(dòng)挺柱，可改善燃油經(jīng)濟(jì)性2%[4]；利用電子或液壓驅(qū)動(dòng)器關(guān)閉某些氣缸的進(jìn)排氣門(mén)，使其不工作，可減少發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗710%[4]。根據(jù)車(chē)輛性能要求適時(shí)調(diào)整壓縮比，如在低負(fù)荷時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)以高壓縮比工作以節(jié)油，而在高負(fù)荷時(shí)用低壓縮比以防止爆震。不久的將來(lái)，:121:1之間的發(fā)動(dòng)機(jī)將被設(shè)計(jì)出來(lái)，據(jù)稱(chēng)節(jié)油率可達(dá)30%[11]。三、均質(zhì)充量壓縮著火（HCCI）燃燒技術(shù)HCCI燃燒方式能有效地解決傳統(tǒng)均質(zhì)稀燃汽油機(jī)燃燒速度慢的缺點(diǎn)，是有別于傳統(tǒng)汽油機(jī)均質(zhì)點(diǎn)燃預(yù)混燃燒、柴油機(jī)非均質(zhì)壓燃擴(kuò)散燃燒和GDI發(fā)動(dòng)機(jī)分層稀薄燃燒方式的第4種燃燒方式。HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)利用的是均質(zhì)混合氣，通過(guò)提高壓縮比或可變壓縮比、采用廢氣再循環(huán)、進(jìn)氣加溫和增壓等手段提高缸內(nèi)混合氣的溫度和壓力，促使混合氣壓縮自燃，并在缸內(nèi)形成多點(diǎn)著火，從而減少火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x和燃燒持續(xù)期。HCCI燃燒方式與柴油機(jī)的不同點(diǎn)在于：柴油機(jī)在著火時(shí)刻燃油還沒(méi)有完全蒸發(fā)混合，進(jìn)行的是以擴(kuò)散燃燒方式主的燃燒，燃燒過(guò)程主要受燃油蒸發(fā)速率及其與空氣的混合速率的控制。而HCCI燃燒方式則在著火以前已經(jīng)形成了均勻的混合氣，其燃燒方式是預(yù)混燃燒模式，它的燃燒速率只與燃料的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)有關(guān)。HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒熱效率接近Otto循環(huán)，其主要原因是 [12]：（1）節(jié)流損失小 HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)負(fù)荷的控制是通過(guò)調(diào)節(jié)燃油噴射量、改變空燃比來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此節(jié)氣門(mén)的節(jié)流損失小。（2）壓縮比高 對(duì)于常規(guī)汽油機(jī)來(lái)說(shuō)，由于其空燃比限制在化學(xué)計(jì)量比附近，其壓縮比不能太高（8:112:1），否則容易出現(xiàn)爆燃。HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)工作混合氣較稀，采用汽油作燃料時(shí)，可以在過(guò)量空氣系數(shù)為39的范圍內(nèi)穩(wěn)定燃燒。為了實(shí)現(xiàn)壓縮自燃，必須采用高壓縮比（12:121:1，與直噴柴油機(jī)相近）。高壓縮比意味著高的指示熱效率。（3）燃燒持續(xù)期短 HCCI是多點(diǎn)同時(shí)著火，火焰不需要在整個(gè)氣缸內(nèi)傳播，使燃燒持續(xù)期縮短。豐田汽車(chē)公司[13]的研究表明：HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)平均指示壓力與GDI汽油機(jī)和柴油機(jī)相當(dāng)，其燃油消耗率水平甚至達(dá)到180200 g/kW h，指示熱效率超過(guò)50%，達(dá)到直噴式柴油機(jī)的水平，并且隨著進(jìn)氣溫度的提高，HCCI燃燒的稀燃界限可拓寬至空燃比80以上。HCCI燃燒還具有低污染潛力。從理論上講，在HCCI燃燒過(guò)程中，均勻的空燃混合氣及殘余廢氣被壓縮，燃燒在多點(diǎn)同步發(fā)生，無(wú)明顯火焰前鋒，燃燒溫度比較均勻，NOx和PM的形成被有效抑止。但HCCI燃燒方式燃燒峰值壓力高、可運(yùn)轉(zhuǎn)范圍狹窄、燃燒控制比較困難，因此，完全意義上的HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)投入使用的時(shí)間很難預(yù)測(cè)，但采用多種燃燒模式相結(jié)合的發(fā)動(dòng)機(jī)可以較快投入使用，在起動(dòng)和大負(fù)荷時(shí)使用點(diǎn)燃或壓燃，在中低負(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)換為HCCI燃燒方式，使發(fā)動(dòng)機(jī)在中低負(fù)荷有良好的經(jīng)濟(jì)性和較低的排放。未來(lái)的排放法規(guī)對(duì)NOx和微粒排放提出了越來(lái)越嚴(yán)格的要求，所以在柴油機(jī)上使用HCCI方式將會(huì)受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。四、結(jié)束語(yǔ) 由于各種新材料、新工藝、新型設(shè)計(jì)方法的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程認(rèn)識(shí)的不斷深入，新型燃燒方式的采用，并輔之以良好的電子控制技術(shù)作為保證，發(fā)動(dòng)機(jī)在節(jié)能降耗、減少有害排放物等方面必將發(fā)揮更大的作用。就我國(guó)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)行使用的發(fā)動(dòng)機(jī)整體水平比較落后，應(yīng)推廣低能量消耗、低污染排放的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，以提高能量利用率、改善我國(guó)大氣環(huán)境質(zhì)量。參考文獻(xiàn)Plotkin S E. 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SAE paper 892068.國(guó)外醇類(lèi)燃料的發(fā)展及醇類(lèi)燃料在我國(guó)的應(yīng)用張永光 石油化工科學(xué)研究院一、概述乙醇（CH3CH2OH ）、甲醇（CH3OH）均是重要的有機(jī)化工原料，在化學(xué)、醫(yī)藥、輕工、紡織及運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)都有著廣泛的用途。乙醇主要用作溶劑，也用于制染料、涂料、合成橡膠、醫(yī)藥、洗滌劑、化妝品等。乙醇既可以由乙烯水合制成，也可由谷類(lèi)、甘蔗和任何含淀粉或糖類(lèi)的農(nóng)作物為原料采用生物發(fā)酵方法制成。目前，國(guó)際上燃料乙醇的總產(chǎn)量約為2400萬(wàn)噸，巴西是世界上最大的乙醇生產(chǎn)國(guó)之一，2000年乙醇產(chǎn)量達(dá)到1031萬(wàn)噸，其主要生產(chǎn)原料是甘蔗。，2002年乙醇產(chǎn)量達(dá)到650萬(wàn)噸左右，其主要原料為玉米。我國(guó)乙醇生產(chǎn)主要依靠玉米、薯類(lèi)和甘蔗等發(fā)酵制取。目前，全國(guó)乙醇產(chǎn)量約200余萬(wàn)噸/年。甲醇主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲脂等多種有機(jī)化工產(chǎn)品，甲醇也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的原料，甲醇還是非常重要的溶劑之一。目前，國(guó)際上甲醇主要由天然氣（目前約占世界78％）、重油（占10％）、石腦油（占7％）、液化石油氣（占3％）、煤炭（占2％）生產(chǎn)，我國(guó)甲醇主要是以煤炭為原料生產(chǎn)的。甲醇的生產(chǎn)方法主要是合成法。目前，全世界的甲醇生產(chǎn)能力已達(dá)3700萬(wàn)噸/年，2000年全世界甲醇產(chǎn)量達(dá)2835萬(wàn)噸。我國(guó)現(xiàn)有甲醇生產(chǎn)廠家月100家，2001年全國(guó)甲醇產(chǎn)量為206萬(wàn)噸，進(jìn)口150萬(wàn)噸。1908年，美國(guó)人Henry Ford設(shè)計(jì)并制造了世界上第一臺(tái)使用純乙醇的汽車(chē)；30年代乙醇在美國(guó)第一次和汽油混合用于汽車(chē)燃料；同期，在德國(guó)、法國(guó)、巴西和新西蘭等國(guó)也開(kāi)始了乙醇/汽油混合燃料的應(yīng)用。70年代第二次世界石油危機(jī)后，世界各國(guó)從尋找替代燃料的目的出發(fā)，紛紛開(kāi)展一系列摻醇汽油或純甲醇（純乙醇）代替車(chē)用汽油的研究工作。其中，巴西、美國(guó)等國(guó)曾先后推廣使用含10％、22％、85％等不同比例乙醇的車(chē)用燃料。德國(guó)、瑞典、新西蘭等國(guó)先后曾推廣使用含15％甲醇的M15汽油，1987年美國(guó)加州開(kāi)始推廣使用含85%甲醇的汽油。目前，巴西汽油只有20%乙醇含量的乙醇汽油和純乙醇燃料，美國(guó)市場(chǎng)上以10%乙醇含量的乙醇汽油為主。1990年，美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)空氣清凈法（修正案），為改善城市空氣質(zhì)量，開(kāi)始實(shí)施含氧及新配方汽油計(jì)劃，要求在汽油中添加含氧量≯%（m/