国内外汽车发动机的现状和发展趋势

1国内外汽车发动机的现状和发展趋势姓名：祖春胜班级：车辆09-2学号：0901040440摘要：本文综述了发动机的发展带动汽车的发展，随着汽车产销量的不断增长，大气污染，石油资源枯竭，故而，世界汽车界将在发动机上发展更先进的技术从而实现汽车的节能和环保，通过列举大量国内外发动机的技术现状及发展趋势，从而更进一步的了解发动机的节能与环保。关键词：电控液压进气系统；涡轮增压；燃油品质；排气后处理；汽油机直喷（GDI）技术ThestatusanddevelopmenttrendofDomesticandforeignautomobileenginesAbstract:Thepaperdistractthedevelopmentofinternalcombustionenginedrivenvehicledevelopment,accompaniedbyrapidgrowthinautomobileproductionandsalesfromtheatmosphericpollutionandoilconsumption.Undoubtedly,thedevelopmentadvancedenginetechnologyintheautomotiveenergy-saving,environmentalprotectionistheimportantissuetotheworldautomotiveindustry.Bylistingplentyofdomesticandforeignenginetechnologysituationandthedevelopmenttendency,soastofurtherunderstandtheengineofenergyconservationandenvironmentalprotectionKeywords:Electrichydraulicairintakesystem；Monomerpumptechnology;FuelCharacter；ExhaustGasAfterTreatment、Gasolinedirectinjection(GDI)technology伴随着汽车产销量的不断增长，从而带来了世界石油资源日趋枯竭的压力,面对汽车急剧增长对环境的影响,世界汽车界不停地在寻找实现汽车工业可持续发展的解决方法，对发动机的环保，能源诸方面的技术加以改进。一．柴油机的发展及现状1.1柴油机的性能特点（1）好的燃油经济性。（2）有能量密度高，燃油消耗率低，这对节约能源和提高经济效益都很重要。（3）结构较复杂，零部件材料和工艺要求较高，制造成本较高，与汽油机相比质量较大。柴油机主要有三大优点:(1)经济。首先，每单位柴油的能量含量比汽油高；其次，柴油机的压燃特性，使其热效率比汽油机高。一般柴油机的油耗要比汽油机的低30%～40%。(2)环保。一般来说,机动车的主要排放物有一氧化碳、碳氢化合物、二氧2化碳、颗粒物和氮氧化物。相对而言,柴油机的一氧化碳、碳氢化合物和二氧化碳排放量极低,但在颗粒物和氮氧化物的排放控制上要比汽油机更难处理。这是柴油机本身的特性造成的,可通过现代技术处治。(3)柴油机低速大扭矩的特性,为汽车提供了更好的使用性能。通过采用先进的燃油喷射技术和电控技术,现代柴油机在动力性、加速性、舒适性指标上已经无异于汽油机。1.2国内发动机的技术特点（1）智能省油VVT-i近年生产的丰田轿车，包括最新的威姿大都装配了标准有“VVT-i”字样的发动机。VVT-i，是英文“VariableValveTimingintake”的缩写，意思是“智能可变配气正时”。由于采用电子控制单元（ECU）控制，因此丰田起了一个好听的中文名称叫“智能型可变气门正时系统”。该系统主要控制气门凸轮轴。VVT-i是一种控制进气凸轮轴气门正时的装置，它通过调整凸轮轴转角配气正时进行优化，从而提高了发动机在所有转速范围内的动力性，燃油经济性，降低尾气的排放。（2）共轨与四气门技术国外柴油机目前一般采用共轨新技术、四气门技术和涡轮增压中冷技术相结合，使发动机在性能和排放限值方面取得较好的成效，能满足欧3排放限值法规的要求。四气门结构（二进气二排气）不仅可以提高充气效率，更由于喷油嘴可以居中布置，使多孔油束均匀分布，可为燃油和空气的良好混合创造条件；同时，可以在四气门缸盖上将进气道设计成两个独立的具有为同形状的结构，以实现可变涡流。这些因素的协调配合，可大大提高混合气的形成质量（品质），有效降低碳烟颗粒、HC和NOX排放并提高热效率。（3）高压喷射和电控喷射技术高压喷射和电控喷射技术是目前国外降低柴油机排放的重要措施之一，高压喷射和电控喷射技术的有效采用，可使燃油充分雾化，各缸的燃油和空气混合达到最佳，从而降低排放，提高整机（车）性能。（4）涡轮增压技术涡轮增压发动机是依靠涡轮增压器来加大发动机进气量的一种发动机，涡轮增压器(Turbo)实际上就是一个空气压缩机。它是利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮(位于排气道内)，涡轮又带动同轴的叶轮位于进气道内，叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气，再送入气缸。当发动机转速加快，废气排出速度与涡轮转速也同步加快，空气压缩程度就得以加大，发动机的进气量就相应地得到增加，就可以增加发动机的输出功率了。3涡轮增压发动机的最大优点是它可在不增加发动机排量的基础上，大幅度提高发动机的功率和扭矩。一台发动机装上涡轮增压器后，其输出的最大功率与未装增压器相比，可增加大约40%甚至更多。（5）排气再循环（EGR）技术的应用EGR是目前发达国家先进内燃机中普遍采用的技术，其工作原理是将少量废气引入气缸内，这种不可再燃烧的CO2及水蒸汽废气的热容量较大，能使燃烧过程的着火延迟期增加，燃烧速率变慢，缸内最高燃烧温度下降，破坏NOX的生成条件。EGR技术可使机动车NOX排放明显降低，但对重型车用柴油机而言，目前倾向于使用中冷EGR技术，因为其不仅能明显降低NOX，还能保持其他污染物的低水平。（6）后处理技术柴油机后处理的目标是进一步改善PM和NOX的排放。目前主要采用加装氧化型催化转化器和研究开发NOX催化转化器以及具有良好再生能力的微粒捕集器。（7）降低机油消耗柴油机排放的颗粒物中，有相当一部分来自馏分较重的机油的燃烧。为了满足日益严格的柴油机（车）排放限值标准的要求，必须把来自机油的燃烧降至最低限度，即在保证发动机正常运转的前提下，最大限度地减少机油的消耗。为了降低柴油机的机油消耗，活塞环的优化设计和制造及缸套间的科学配置非常重要。1.3柴油发动机的主要问题柴油发动机存在的主要问题就是氮氧化物和黑色的碳烟。柴油机在燃烧时的压力和温度都高于汽油机,吸入燃烧室里的空气也较多,燃烧室内剩余空气中的氧气和氮气很容易在高温、高压的条件下发生反应,而生成氮氧化物。燃烧区域中油滴周围的含氧量相对柴油汽较低,影响了柴油的充分燃烧,这将导致碳烟(燃油中未燃烧的碳)的排放,也就是颗粒物。不过,随着柴油机技术的进步,其环保性能已大有改善。自1998年以来,新型公路用柴油机的颗粒物排放量已降低了83%,氮氧化物的排放量也已降低了63%,90年代以来的柴油发动机已经基本消除了黑烟。这主要得益于柴油机技术的不断创新发展,燃油供给、燃烧室设计和涡轮增压方面的改良。1.4柴油机的发展趋势4柴油机的大功率、低排放、良好的电子控制等显著优点将使柴油发动机在新的时代有长足的发展。现在全球各大厂商正致力于新型绿色环保柴油机的研发，在ＮＯ和颗粒物的排放方面将得到近一步改善。而关键点是燃油的精确配置和废气的后置处理，电子新科技将运用到新一带柴油机上。而且在混合动力方面柴油机也有其应用特点，高扭矩配合电动汽车的快速响应和零排放，将是一种很不错的选择。二汽油机发展及现状2.1国内汽油机现状国内已经能够自行设计并开发中小功率的汽油发动机和部分中速发动机。尽管合资汽车公司在总量上占据了目前中国国内发动机生产的绝大部分地盘，但作为汽车的心脏，自己制造发动机也出现在越来越多的中国自主品牌汽车公司的计划中。(1).奇瑞2.0TGDI发动机奇瑞2.0TGDI发动机采用了三项目前主流的发动机技术，包括涡轮增压中冷（TCI）、汽油缸内直喷（GDI）和可变气门正时（VVT）。其中，汽油直喷系统来自博世，而涡轮增压器则由霍尼韦尔的子品牌盖瑞特提供，发动机缸体和缸盖均采用了更轻的铝合金材料，而进、排气可变正时气门则为燃油经济性和低速扭矩输出提供了贡献。这台发动机可以在1800转就达到最大功率290牛•米，而144千瓦的最大功率对于一款2.0排量的自主发动机来说确实非常出色。汽油机直喷（GDI）技术，就是将汽油通过高压（约100大气压）供油系统将汽油直接喷到燃烧室内与空气混合、燃烧。GDI在电子喷射和控制技术取得长5足发展后，于上世纪90年代后期开始进入市场。与传统的多点气道喷射的汽油机相比，GDI有四大显著的优点：能有效降低发动机的未燃碳氢化合物的排放，因为GDI技术避免了气道喷射汽油机在冷起动时燃油在气道壁面沉积的问题，而且极大地提高了燃油与空气的混合程度，更为精确地控制了每个燃烧循环的空气与燃油的比例，从而达到缸内完全燃烧的目的；使汽油在燃烧室内雾化、蒸发，降低了燃烧室内空气的温度，从而增加了燃烧室内空气的质量；因汽油蒸发降低了充气的温度，使发动机设计师有可能提高发动机的压缩比，提高发动机的热效率；GDI使发动机能很容易实现分层燃烧。(2).马自达的发动机技术SKYACTIV是马自达一系列基于现有汽车工业技术的新技术集合，其中包括了柴油机、汽油机、变速器、车身和底盘技术。SKYACTIV的中文名称叫做“创驰蓝天”，不难看出，这套技术的重点就是提升车辆的经济性，得益于较高的压缩比，辅以VVT可变正时气门技术，海外版马自达3上这台2.0排量SKYACTIV汽油机在燃油效率和扭矩输出上都提升了15%以上。6出于经济性的考虑，SKYACTIV-G发动机还在内部部件上打起了轻量化的主意(3).天津丰田发动机7VVT—i智能正时可变气门控制系统。该系统可根据不同的驾驶情况,调节进气凸轮轴的位置,从而控制进气门的正时调整,令发动机在转速上得到最理想的配合。另外,该系统还可根据不同车速作出预先编程,为进气门的正时调整提供更精确的控制,达到更高的功率和扭矩输出。同时,新式VVT—i的燃油消耗率更低,排出的NOx和HC更少,但扭矩和功率输出却得到增强。VVT—i新式发动机与一般汽油机不同之处在于,它在加速踏板尚未完全踏下的情况下,能加快进气门的正时调整,令进气门和排气门同时开启,气缸内的真空压力能在排气门关闭之前,牵引排气内进。该系统有3大优点:1)随着气缸内真空压力的减少,泵气损失相应减低,可节省燃油;2)由于部分排气被抽回缸内与进气混合,在调低燃烧温度的同时,亦减少NOx形成的机率,得到所谓内部排气再循环效应;3)气缸内的排气中的未燃HC可重新使用。把VVT—i系统应用于3L6缸双凸轮轴发动机上,能节省燃油6%,减少O2排出量40%,降低HC排放量10%,输出扭矩可增加10%。(4)．东风本田发动机8VTEC系统全称是可变气门正时和升程电子控制系统，是本田的专有技术，它能随发动机转速、负荷、水温等运行参数的变化，而适当地调整配气正时和气门升程，使发动机在高、低速下均能达到最高效率。在VTEC系统中，其进气凸轮轴上分别有三个凸轮面，分别顶动摇臂轴上的三个摇臂，当发动机处于低转速或者低负荷时，三个摇臂之间无任何连接，左边和右边的摇臂分别顶动两个进气门，使两者具有不同的正时及升程，以形成挤气作用效果。此时中间的高速摇臂不顶动气门，只是在摇臂轴上做无效的运动。当转速在不断提高时，发动机的各传感器将监测到的负荷、转速、车速以及水温等参数送到电脑中，电脑对这些信息进行分析处理。当达到需要变换为高速模式时，电脑就发出一个信号打开VTEC电磁阀，使压力机油进入摇臂轴内顶动活塞，使三只摇臂连接成一体，使两只气门都按高速模式工作。当发动机转速降低达到气门正时需要再