汽车发动机节能技术

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摘 要：本文通过对发动机的节能原理进行分析,提出了一些节约发动机燃油消耗的措施,对中国汽车节能提出了发展方向.

关 键 词：节能；原理；措施；发展

中图分类号：U464文献标识码：A

一、发动机节能的原理

1提高充气效率

（1）减小进气系统的流动损失.①减小进气门处的流动损失.可通过增大进气门的直径,选择合适的排气门直径；增加气门的数目,采用小气门；改善进气门处流体动力学性能,减小气门处流动损失；采用S（活塞形成）/D（缸径）值较小的发动机等措施可以减小进气门处的流动损失.②减小整个进气管道的流动阻力.进气道应该有足够的流通截面积、表面光滑、拐弯小、多段通道连接要对中；进气管应该有足够的流通截面积、表面光洁,避免急转弯和流通截面的突然变化；空气滤清器的阻力应随结构和使用时间的延长而不同.（2）减少对新鲜充气量的加热.凡是能降低活塞、气门等热区零件的温度和减小接触面积的措施都是有利于减小对新鲜充气量的加热.（3）减小排气系统的阻力.减少排气系统中排气门座、排气道、排气管、排气消声器的阻力,对降低排气压力、减小排气损失均有利.（4）合理选择配气相位.配气相位是否合理主要根据以下几个方面来判断.①充气效率高,保证发动机的动力性能,主要由进气门迟闭角决定.②必要的燃烧室扫气,以保证降低高温零件的热负荷,使发动机运行可靠,主要由进气门迟闭角决定.③合理的排气温度,主要由排气提前角决定.④较小的换气损失、以保证发动机的经济性,主要由进排气门重叠角决定.

2减小机械损失可从几个方面着手

（1）降低活塞、活塞环、连杆等往复运动机件的摩擦和质量.（2）降低滑动部件的滑动速度.（3）减少润滑油的搅拌阻力.（4）改良润滑油,使其低粘度化.（5）合理选择摩擦零件的材料.

二、发动机节能的措施

1发动机稀燃技术

也叫发动机稀薄燃烧技术,指采用发动机的实际空燃比远大于理论空燃比的情况下进行的具有良好动力性、经济性和排放行的燃烧技术.

实现的技术途径：（1）实现稀燃混合气.实现稀燃混合气的措施有：使汽油充分雾化；采用结构紧凑的燃烧室；加快燃烧速度；提高点火能量；采用分层燃烧技术.（2）采用分层燃烧系统.主要有气道喷射稀燃系统和直接喷射稀燃系统.

2发动机的增压技术

对进入气缸的空气提前进行压缩,使单位时间进入燃烧室的新鲜空气量增多,增加发动机的充气效率,提高发动机的功率.

3燃油掺水节油技术

发动机采用掺水形成的乳化燃油,可以减少排气中的氮氧化合物等有毒成分、降低烟度减少污染,还能有效降低油耗,节约能源.

4发动机可变气缸排量技术

发动机在中低负荷情况下,使部分气缸停止工作,增加工作气缸的负荷率,使其工作点落入低燃油消耗率和低排放工作区域内,从而改善车辆的经济性和排放性能；当发动机需要大功率时,则让全部气缸工作,体现发动机的动力性.

5发动机可变配气正时技术

根据发动机转速和负荷的变化,适时调整配气相位和气门升程.

6可变进气歧管技术

ECU根据发动机转速和负荷的变化而改变进气道的长度,在高转速时使进气通道变短,减少进气流动损失,提高发动机的高速功率.在低转速和低负荷及起动情况使进气通道变长,管内空气流动的动能增加,导致进气流速加快,充气效率提高,在同样的燃烧条件下会获得更大的输出功率,增加转矩.

可变进气歧管技术主要包括可变进气歧管长度和可变进气共振技术..

7可变压缩比技术

采用可变压缩比技术对于自然吸气发动机,在部分负荷情况下压缩比可以设计高一些；对于增压发动机在增压压力比较低的低负荷情况下,适当降低压缩比,使压缩比随发动机负荷的变化连续调节,这样可以避免爆燃,又提高了在高压缩比情况下中低负荷的工作效率,增加了动力性能,提高了济性,保证了发动机工作效率的最大化.

改变发动机压缩比的方法有改变燃烧室的容积和改变活塞行程.

8汽油机燃油喷射与点火系统的电子控制技术

在汽油机电控燃油喷射系统中,电控单元主要根据进气量确定基本的喷油量,再根据其他传感器信号对喷油量进行修正,使发动机在各种工况下均能获得最佳浓度的混合气,从而提高发动机的动力性、经济性和排放性；汽油机电控点火系统（ESA）根据相关传感器信号,判断发动机的运行工况和运行条件,选择最佳的点火提前角点燃可燃混合气,从而改变发动机的燃烧过程,实现发动机动力性、经济性和排放性的提高.

9柴油机燃油喷射系统的电子控制技术

在柴油机电控燃油喷射系统中,ECU主要根据发动机转速和负荷信号来确定基本供油量和供油正时,再根据其他传感器信号进行修正.

10电子节气门技术

汽车电子节气门技术（ETC）淘汰了传统加速踏板采用拉索或杠杆机构,与发动机节气门之间进行直接的机械连接,通过增加相应的传感器和电控单元,实现精确控制节气门的开度.该技术可以实现发动机转矩和空燃比的精确控制,有助于提高汽车行驶的动力性、平稳性、经济性以及降低排放污染.

11陶瓷发动机

为了减小发动机能量损失中占绝大部分的冷却损失和排气损失,一般采用取消或部分取消冷却系统的方法,并使用陶瓷等耐高温、耐磨损、耐腐蚀、重量轻和强度高等特点的隔热材料或其他方法减少燃烧室内热量的散失,使发动机在更高的工质温度下工作；利用排气能量.

12EccoBoost发动机技术

一种兼具涡轮增压技术和燃油直喷两种技术于一体的发动机技术,发动机能获得更高的动力性和经济性.

结语

根据中国的能源政策和汽车工业发展情况来看,国家首先应该大力发展柴油机技术,主要是研究电控柴油机；其次大力发展电动汽车,优先发展混合动力汽车,加大电池续航能力的研究；再次大力研发推广代用燃料车.发动机油耗的高低直接反应了我国发动机设计与制造水平,汽车发动机节能技术的推广应用,将大力推动我国汽车工业的发展.