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摘 要：随着现代社会科学技术不断发展,汽车的不断普及,汽车发动机技术也在一直不断的发展革新中.汽车出行成为了越来越多人的选择,随之带来了石油资源的消耗紧缺和对大气造成了污染,从而研究高技术含量发动机将起到如何解决汽车的动力性高效、经济实用性、节能减排及减少污染的环境保护问题,逐渐成为了新时期人们对于汽车发动机发展革新的新需求.针对这一现状,本文从多个角度对于汽车发动机的现状以及发展趋势进行了分析与探讨.
关 键 词：汽车发动机；技术发展；现状；趋势
一、引言
现阶段世界经济技术不断发展,汽车已经从以往的高端消费的象征而逐渐变成了生活必须品,并逐渐走进了千家万户.乘坐汽车出行逐渐成为了人们的首要选择,并且为人们的生活带来了极大的便利.随着汽车保有量不断增加,汽车利用所带来的资源问题与环境污染问题受到了社会各界的广泛关注.具有有关资料统计,从2003年到2013年10年间,我国汽车保有量增长迅速,从2400万辆增长到1.37亿辆,近十年汽车年均增加1100多万辆,是2003年汽车数量的5.7倍,占全部机动车比率达到54.9%,比十年前提高了29.9%.汽车的主要燃料是石油,石油染料的紧缺和尾气排放污染,严重影响了各国的生态环境,并且威胁了企业长久的发展.下文对于汽车发动机的现状进行了分析,并且从多个角度来对汽车发动机的发展趋势进行探讨.
二、汽车发动机的发展历史
汽车的发动机是汽车的核心,如果没有发动机,汽车就不能工作,也就不存在汽车中国概念.汽车发动机的发展历程从另一个角度看,也是汽车行业的发展历程.发动机为汽车的工作提供动力,是能量转化装置的一种,通过对于燃料瞬间燃烧所产生的热能进行转换,在密封气缸内燃烧气体迅速膨胀来推动活塞往复运动做功,转变为机械能.汽车发动机的技术随着时代的发展不断革新完善,其设计、制造、工艺、性能、控制水平等多方面的能力都有了大幅度的提高,但是依然围绕其能量转换原理来工作.汽车发动机技术作为一项核心技术,也是各品牌汽车厂商内部研发的重点内容.
在发动机的基本工作形式得到确定之后,发动机技术不断更新,并且随着时间的推移,发动机技术在不断的改进完善当中,发动机的动力性、经济性、环境保护都得到了大幅度提高,并且运转更加平顺.发动机技术的革新,使得汽车更加高效、经济和实用,并且提高了燃油利用效率,降低了对环境的污染,实现了节能减排.现如今,PM2.5污染和雾霾已经成为了社会普遍关注的重要问题,发动机技术的不断革新,也是解决汽车尾气对于生态环境造成影响的重要途径.例如,本田的ECVT技术、,现代的CVVT技术以及通用的DVVT等可变气门正时技术等.与此同时,为了提高空燃比,大众公司开发了TFSI分层喷射技术,VIS可变进气道技术,涡轮增压中冷技术等等.新兴技术的应用,使得发动机的发展进入了一个新的时期,汽车行业的发展也随之不断推进.
三、汽车发动机的发展与节能减排
汽车保有总量逐年迅速增加,汽车燃油消耗水平不断提高,对燃油资源带来了很大的压力.石油资源属于不可再生资源,其开发规模不断扩大,开采量的增长最终会造成石油资源的枯竭.按照相关科学研究人员计算,世界的石油资源以当前速度开采,仅可以坚持60年至100年.能源危机是人类社会发展所必须应对的问题,也是急需解决的一系列问题.与此同时,除去能源紧缺问题之外,环境问题也是汽车保有量不断增加所带来的重要问题之一.汽车保有量的增加,为城市交通带来了巨大的压力,并且造成了大量的环境污染.汽车发动机技术的研究上,节能环保的汽车已经成为当前企业产业发展的重要研究方向,也是汽车行业实现长效发展的必然趋势.节能环保的汽车发动机技术,是保证我国持续发展,减少对资源的破坏,减少尾气排放污染,提高国家竞争力与持续发展能力的重要前提.汽车技术研发人员通过对汽车发动机大量的研究,真正认识到提高动力性能,提高燃料的利用效率,减少污染排放的重要性,必须还要保证足够的动力性与经济性,对高效、节能、环保并且具有良好的可靠性.通过长时间的发展和科学技术的进步,发动机设计工艺水平以及新能源利用水平逐渐提高,很多新技术已经应用在当前汽车制造业当中.以涡轮增压技术为例,涡轮增压技术的引用,大幅度的提高了汽车发动机的功率,并且有效的提高了汽车热效率与机械效率,通过实践分析,涡轮增压技术的应用使得汽车燃油消耗率降低了5%～10%左右.用小功率的带涡轮增压器的发动机来代替大功率的自然吸气的发动机,从而达到节能和节油的目的.例如一台1.4L排量的增压发动机的功率等于一台2.0L排量的非增压发动机的功率.涡轮增压技术通过实现发动机的节能,进而减少了机有害气体的排放量,提高了充量温度,缩短了滞燃期,降低了燃烧噪声.
四、汽车发动机技术发展
第一,汽油机直喷技术.汽油机直喷技术是提高发动机燃油利用效率的一项技术,这项技术通过利用高压,将汽油直接喷射到燃烧室内,将汽油与空气混合.汽油机直喷技术较传统燃烧方式相比,可以减少排放,提高燃料与空气的混合度,并且更加接近气候的充分燃烧.与此同时,这种直喷技术有效的对发动机压缩比和热效率进行了提高,提高了燃油利用效率,有效减少了碳氢化合物的排放.
第二,涡轮增压技术.涡轮增压技术开始主要应用于柴油发动机当中,并且运用已经具有相当长的的一段时间,可以很好的与柴油发动机进行匹配.涡轮增压技术通过对废弃进行重新驱动并压缩,提高了气缸内部的空气密度,有效的提高了发动机功率,并且减少了油耗.涡轮增压技术的引用,可以提高发动机最大功率大约40%左右.随着对汽油机研究的不断深入,涡轮增压技术对于汽油机也可以完美的匹配,并且已经应用在大量的发动机设计当中.
第三,电动与混动技术.电动技术主要是以电力为汽车的动力来源,并且配合电机进行驱动.电动技术与传统燃油发动机有很大的不同,电动机在工作时不产生污染,属于清洁能源的一种,具有良好的发展前景.但是,电动技术目前还有一定的成长空间,并且有待进一步的应用和研究.对于一些形成环境较好的地区,电动车辆具有良好的优势,并且可以实现续航上的保证.混动技术是将电动技术与汽油机技术进行融合,采用电能与燃料作为动力来源.在混合动力车行驶时,低速行驶采用电动,高速行驶开启汽油发动机作为动力来源.在需要高速行驶或者紧急加速时,电机与汽油机同时提供动力.例如,混合动力的雷克萨斯ES300h车型采用2.5升阿特金森循环四缸汽油发动机和电动机相结合,发动机最大功率为156马力,电动机功率143马力,油耗仅5.4L/100km.这个油耗在同级别的轿车内属于大幅度领先的水平,具有较强的经济性.混动技术是现阶段汽车发动机发展的重要方向,同时也是很多汽车制造厂商所关注的动力研发方向,并且已经有少量具有实际意义的发动机产品问世.
第四,燃油与天然气双燃料技术.双燃料发动机主要是气体燃料与燃油燃料同时并存并相互替代使用的方式.对天然气-燃油双燃料发动机技术研发已成为目前发动机燃用清洁气体燃料以使燃油经济性、节能减排和减少环境污染得到改善的重要技术.通过对天然气替代燃油革新研发分析与探讨,明确了双燃料发动机革新研发热点与方向,改善了燃料经济实用,可以缓解能源危机和降低有害物的排放污染,适应我国目前社会经济发展状况和需要.
五、结束语
汽车发动机技术的发展,必须要与社会发展相适应,并且坚持走可持续发展的方向.在未来的一段时间内,燃油依然是汽车发动机的主要选择.随着各种新技术的应用,汽车发动机的燃料利用效率已经节能减排水平会得到很大的提高.我国同时也推广出相应的新能源汽车的扶持政策,为新技术的发展与应用提供了良好的空间和环境.我们有理由相信,在不久之后的未来,汽车发动机技术必然会达到高效、低消耗、绿色、清洁、环保、强动力的标准.