【正文】 ，而且提高經(jīng)濟性本身也是一個目標。制造高能效的機動車是根本的出路。例如多氣門技術，可以大大提高發(fā)動機的充氣效率，減少泵氣損失，從而提高燃料經(jīng)濟性?？勺儦忾T正時技術 可以根據(jù)發(fā)動機的工作狀況主動調(diào)節(jié)氣門開啟時刻，減少泵氣損失，提高燃油經(jīng)濟性1－3％。采用直噴技術直接噴射柴油機要比非直噴式柴油機燃燒效率高，油耗要降低10％左右。汽油機上采用直接噴射技術，會節(jié)省大約10－20％的燃料。減少摩擦損失 例如采用磙子搖臂，可以減少摩擦，提高燃料經(jīng)濟性。CVT技術 CVT變速器就是能連續(xù)變速的變速器，即無級變速器，它有可能使發(fā)動機有更多的機會工作在最佳的區(qū)域，從而提高汽車的燃料經(jīng)濟性。數(shù)據(jù)來源于：美國國家科學院（NRC）的研究報告，國內(nèi)外其它研究文獻與報告。新型動力形式如混合動力技術僅作參考。以表4為基礎，再加上以下假設： 汽油價格：￥/L；汽車年行駛里程：微型車汽車：15,000km；其它：20,000km。經(jīng)過分析計算，根據(jù)我國現(xiàn)有乘用車的技術水平，選擇一些已經(jīng)大量采用的技術和一些常用的技術，燃油經(jīng)濟性可以平均提高15－27％，而新技術車輛價格的增加將在大約8年的時間內(nèi)通過節(jié)省燃料費用收回，如果考慮“費改稅”的實施，這個時間大概可以縮短到5年。三、小結機動車節(jié)能對國家的能源安全和汽車工業(yè)自身的發(fā)展非常重要；我國機動車的燃油經(jīng)濟性水平與國外總體上有大約3－17％的差距；對乘用車的分析表明，如果采用目前已經(jīng)批量用于生產(chǎn)的新技術，和一些常用的技術，汽車燃油經(jīng)濟性會改善15－27％。但是，由于汽車保有量的不斷增加，能源消耗、溫室CO2及其它有害氣體排放量迅速上升，因此世界許多國家制定了嚴格的排放法規(guī)，而且美國、西歐和日本等國提出了各自的車輛耗油標準，并通過稅收刺激生產(chǎn)和銷售低油耗車。我國的能源形勢也不容樂觀，自1993年成為石油進口國后，供需矛盾日益突出，到2000年我國石油進口已超過7000萬噸[2]。大量進口石油勢必影響國家外匯平衡和能源特別是石油供應的安全。由于汽車發(fā)動機在我國交通運輸業(yè)中占有很大比例，為了節(jié)約有限的資源、滿足日益嚴格的排放法規(guī)要求，研究和推廣低能耗、低排放、低噪聲、動力性能好的發(fā)動機技術，對于降低我國車輛能源消耗、改善城市大氣質(zhì)量有極其重要的作用。一、車用汽油機在近二十年里，車用汽油機的技術進步主要有：優(yōu)化燃燒室結構、采用頂置凸輪軸、單缸多氣門、可變氣門定時和升程機構、電控燃油噴射、稀薄燃燒和缸內(nèi)直接噴射等。燃燒室結構直接影響到充氣效率、火焰?zhèn)鞑ニ俣?、燃燒放熱率、散熱損失、爆震和循環(huán)波動等，從而影響汽油機的性能。通過上述燃燒室設計措施，在汽油機上可實現(xiàn)高壓縮比、稀燃和速燃。頂置凸輪軸 采用頂置凸輪軸（OHC）的發(fā)動機，由于驅動氣門系統(tǒng)的重量輕、摩擦小，而且進排氣道容易布置，所以它比傳統(tǒng)頂置氣門（OHV）發(fā)動機的充氣效率高、效率高、升功率大。單缸多氣門 國外車用汽油機已向多氣門普及化方向發(fā)展，大多為4氣門、5氣門?？梢钥闯觯?氣門結構可以改善發(fā)動機的換氣特性，減少進氣阻力，使進氣和排氣更加平穩(wěn)，可提高汽油機的充氣效率和升功率，因此在相同的功率情況下，多氣門發(fā)動機可以做的更小。目前，4氣門已成為發(fā)動機技術的主要趨勢，4氣門發(fā)動機已在日本中高級轎車得到了廣泛應用。日本本田汽車公司首先在4氣門汽油機上開發(fā)成功了可變氣門定時和氣門升程電子控制系統(tǒng)（VTEC），它能根據(jù)發(fā)動機的轉速和負荷自動改變氣門配氣相位和升程，如在小負荷時，提前關閉進氣門，減小泵氣損失。如果減小發(fā)動機排量，使其具有相同的低速性能，采用氣門定時和升程可變系統(tǒng)能降低能耗6%[4]。由于稀燃可提高工作過程中混合氣的比熱容比，燃料也可以燃燒得更完全，傳熱損失少，因而可提高發(fā)動機的熱效率，改善燃油經(jīng)濟性， 降低NOx排放。在實際的稀燃系統(tǒng)中，大多應用分層燃燒技術。對于進氣道噴射稀燃汽油機來說，必須采用燃油噴射與氣流渦流和滾流分層相結合的方法?？刂苹旌蠚夥謱拥囊蛩厥沁M氣渦流和噴油時刻，其中，進氣渦流起維持混合氣分層的作用，噴油時刻決定濃混合氣區(qū)在缸內(nèi)的位置。稀燃極限與噴油時刻關系很大，只有在進氣行程的某一區(qū)間內(nèi)結束噴油，才能得到理想的稀薄分層混合氣。與理論空燃比加三元催化器的發(fā)動機相比，燃油經(jīng)濟性提高了12%。天津大學利用進氣道電控二次噴油并配合缸內(nèi)滾流技術實現(xiàn)了準均質(zhì)稀薄燃燒，在CA1102五氣門汽油機上，通過不同進氣和噴油模式的結合，可使汽油機在空燃比小于20時穩(wěn)定燃燒[6]；在夏利轎車發(fā)動機TJ376Q上應用該技術使汽油機的燃油消耗降低了15%，動力性顯著增加，顯示出誘人的應用前景[7]。如日本三菱公司應用4氣門和滾流技術，燃油經(jīng)濟性可以提高25%左右，功率提高20%30%，而且可明顯降低HC和NOx的排放[8]。均質(zhì)混合氣直噴發(fā)動機在小負荷時泵氣損失大，燃油消耗量比分層燃燒時的高10%左右，但比常規(guī)進氣道噴射發(fā)動機低510%，如果采用均質(zhì)稀燃和高EGR率，均質(zhì)燃燒與分層燃燒方式在燃油消耗量上的差別會進一步減小。稀燃汽油機在小負荷工況下不需要關小節(jié)氣門來限制進氣量，基本上避免了發(fā)動機在換氣過程中的泵氣損失。但是，稀燃火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷?，應采取相應的措施來促進缸內(nèi)混合氣分層、加快火焰的傳播，提高燃燒速度，減小燃燒循環(huán)波動率。對于使用化學計量比混合氣的汽油機來說，現(xiàn)有的開關型晶體管式 (transistorswitched) 火花點火線圈即能提供足夠的點火能量，并能可靠工作，但對于燃空當量比φ，就需要更高的點火能量以保證汽油機可靠的著火[10]。采用電子技術加大點火能量，提高火花強度并能根據(jù)發(fā)動機工況的要求自動調(diào)節(jié)點火提前角，加長火花持續(xù)時間，確保燃燒可靠，尤其在稀薄燃燒時，高能點火能促進火焰核心的形成，提高混合氣的著火性，降低排放，尤其是HC排放，同時也有一定的節(jié)能效果。汽油機噴油策略 早期設計的單點噴射或節(jié)氣門體噴射，是在進氣歧管前的一個節(jié)氣門處用一個噴油器噴射，不能使燃油均勻、及時地進入各氣缸，已被多點噴射所代替。近來，為了使各氣缸間的油氣混合過程相同以獲得更好的性能，各噴油器同時噴射又被按各缸發(fā)火次序的順序噴射所代替。同時，由于進氣歧管中只有空氣，進氣歧管可設計得使發(fā)動機達到最大的充氣量，可進一步提高發(fā)動機的轉矩和做功能力，并能降低能量消耗。如在汽油機機體上安裝爆震傳感器，當爆震出現(xiàn)時，爆震傳感器就向ECU發(fā)出相關信號，ECU接收此信號后，就會按一定程序自動推遲點火時間，防止爆震的發(fā)生。二、車用柴油機柴油機壓縮比高，平均空燃比大，燃燒熱效率高，而且結構簡單、可靠性好。柴油機的燃油消耗量已顯著低于汽油機的，但還希望進一步降低。為此，需采取下列技術措施：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的高速性好、工作平順、噪聲低，適用于輕型車，但它的固有缺點是節(jié)流和散熱損失大，燃油消耗量高，冷起動困難。每缸4氣門結構 4氣門結構可增大進排氣流道面積，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，對油氣混合有利；通過開關兩個進氣道之一可獲得可變的進氣渦流比，拓寬柴油機的高效工作轉速范圍。但現(xiàn)代轎車柴油機，即使缸徑小到7080 mm，也希望采用這種結構。采用中冷技術可降低進氣溫度，提高進氣密度，可進一步提高發(fā)動機的功率，同時能降低循環(huán)溫度，抑制NO生成。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必影響發(fā)動機的經(jīng)濟性。通過增壓，在不降低發(fā)動機功率輸出的情況下，可縮小發(fā)動機尺寸，可節(jié)油10%[11]。研究表明：為了保證柴油機實現(xiàn)高效低排放燃燒，噴油壓力應從目前的50100MPa提高到150200MPa。此外，這種噴油系統(tǒng)很難實現(xiàn)噴油規(guī)律的控制。此外，噴油壓力與發(fā)動機轉速和負荷無關，即在低速小負荷工況時能維持足夠的噴油壓力，且可獨立控制噴油。具有高噴射壓力的柴油機，大型載重車的比燃油消耗率已達150g/kW h，轎車柴油機的比燃油消耗率也能低于205g/kW h。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，減少運動件的摩擦，能改善發(fā)動機的經(jīng)濟性2%，用滾動凸輪挺柱替代滑動挺柱，可改善燃油經(jīng)濟性2%[4]；利用電子或液壓驅動器關閉某些氣缸的進排氣門，使其不工作，可減少發(fā)動機的燃油消耗710%[4]。不久的將來，:121:1之間的發(fā)動機將被設計出來，據(jù)稱節(jié)油率可達30%[11]。HCCI發(fā)動機利用的是均質(zhì)混合氣，通過提高壓縮比或可變壓縮比、采用廢氣再循環(huán)、進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)形成多點著火，從而減少火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x和燃燒持續(xù)期。而HCCI燃燒方式則在著火以前已經(jīng)形成了均勻的混合氣，其燃燒方式是預混燃燒模式，它的燃燒速率只與燃料的化學反應動力學有關。（2）壓縮比高 對于常規(guī)汽油機來說，由于其空燃比限制在化學計量比附近，其壓縮比不能太高（8:112:1），否則容易出現(xiàn)爆燃。為了實現(xiàn)壓縮自燃，必須采用高壓縮比（12:121:1，與直噴柴油機相近）。（3）燃燒持續(xù)期短 HCCI是多點同時著火，火焰不需要在整個氣缸內(nèi)傳播，使燃燒持續(xù)期縮短。HCCI燃燒還具有低污染潛力。但HCCI燃燒方式燃燒峰值壓力高、可運轉范圍狹窄、燃燒控制比較困難，因此，完全意義上的HCCI發(fā)動機投入使用的時間很難預測，但采用多種燃燒模式相結合的發(fā)動機可以較快投入使用，在起動和大負荷時使用點燃或壓燃，在中低負荷時轉換為HCCI燃燒方式，使發(fā)動機在中低負荷有良好的經(jīng)濟性和較低的排放。四、結束語 由于各種新材料、新工藝、新型設計方法的廣泛應用，人們對發(fā)動機燃燒過程認識的不斷深入，新型燃燒方式的采用，并輔之以良好的電子控制技術作為保證，發(fā)動機在節(jié)能降耗、減少有害排放物等方面必將發(fā)揮更大的作用。參考文獻Plotkin S E. 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