论汽车发动机的未来发展方向
重庆三峡学院机械电子工程2011级机电一班
廖游艇
摘要：
21世纪是个高科技技术快速发展的年代，有很多可以称之为改变世界的技术，有很多发明已然成为这个世纪的代名词，我想，汽车一定是那么一种发明。

要说汽车，我们离不开的话题一定是它的发动机，那种能发出让人热血沸腾感觉的声音的东西，那就是汽车的心脏。

本文就从汽车的发展历程来简单的介绍下汽车发动机的发展史，结合现在的技术谈谈汽车发动机未来的发展方向。

关键字：发动机，柴油机，汽油机，优缺点，发展
正文：
一．发动机的发展史
1876年，德国人奥拓在大气压发动机的基础上发明了往复活塞式四冲程汽油机，这种发动机的热效率从大气压力发动机的11%提高到14%，但质量确降低了70%。

1926 年，瑞士人布希提出了废气涡轮增压理论，利用发动机排出的废气能量来驱动压气机，给发动机增压。

50 年代后，废气涡轮增压技术开始在车用内燃机上逐渐得到应用，使发动机性能有很大提高。

1967 年德国博世公司首次推出由电子计算机控制的汽油喷射系统，开创了电控技术在汽车发动机上应用的历史。

经过30年的发展，以电子计算机为核心的发动机管理系统已逐渐成为汽车、特别是轿车发动机上的标准配置。

由于电控技术的应用，发动机的污染物排放、噪声和燃油消耗大幅度地降低，改善了动力性能。

1978年，日本研究成功复合动力汽车，即内燃机——电力汽车。

1984年，澳大利亚工程师沙里许研制成功了一种在功率、燃烧效率和降低污染多方面优于四冲程内燃机的OCP发动机。

这种发动机能使燃烧更加充分，从而该说总体效果，不仅节油，还能降低污染。

随后，斯特林发动机，六冲程发动机，混合动力电动汽车，分层充气发动机燃料电池动力汽车，太阳能汽车，氢燃料汽车等，新技术层出不穷，至此，汽车发动机进入现代发展阶段。

二．发动机的发展现状
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：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。

2. 柴油机的主要问题
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。

3.柴油机的发展趋势
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。

4.汽油机
汽油比柴油挥发更快，所以汽油可以混合气状态在吸气行程进入气缸，而柴油不易挥发，不容易形成混合气，所以只能在做功行程开始前直接喷入缸内。

汽油比柴油燃烧的更快，所以把汽油放在高温高压的环境下太威猛，机体受不了这种火药脾气，所以要降低气缸的压力，而用火花点燃时，缸内火焰是以“波”的形式蔓延燃烧，这也就避免了爆燃形成的冲击；而柴油在高温高压空气中，多处同时燃烧形成火焰，也就是以爆燃的方式（和汽油机的“爆震”相似）做功，工作状态比较粗暴，但因为柴油燃烧较慢，所以虽然燃烧的开始很剧烈，但燃烧时间还是要长于汽油机的。

5.汽油机和柴油机优劣对比
汽油机内混合气体点燃后，瞬间燃烧，并爆发出能量，所以可以在单位时间内可以多次重复该循环，用高转速输出高功率，因而很小的体积，轻盈的体重，就能拥有较高性能和更快的响应速度，宽泛的转速区间也能够带来更好的操控感觉。

但汽油机的压缩比往往只有柴油机的一半，做功行程时缸内温度和压力比柴油机低很多，所以热效率比较低，也就是俗称的“费油”。

柴油机喷入燃料后，燃烧需要一定的时间，所以适合较低转速下让燃油充分燃烧以带来大扭矩，而为了对抗气缸内高压和大扭矩，柴油机的汽缸和活塞的连杆等零件都要比汽油机强壮，所以较汽油机更笨重。

但也正是柴油机因为高压缩
比低转速的特性，能把热量更好的转化成动能，所以柴油机有着更好的热效率，也就是更好的油耗表现。

这就是通常轿车和赛车使用汽油机，而公交车、卡车等大型车辆使用柴油机的原因。

三．汽车发动机的发展趋势
在这个电子技术超速发展，互联网无处不在的年代，我们有理由相信未来的汽车发动机与这些东西将息息相关。

我们作为人类，不断发展，正在改变自然，改变世界，我们所需要的东西是为了使我们的生活更加方便快捷，所以，我们需要更加自动化的汽车，更加智能的发动机，随着互联网的蓬勃发展，以及物联网的快速进军，未来的汽车很可能不需要我们自己亲自操作。

这些东西都不是空口无凭的，前些日子google公司发布了一款自动驾驶的汽车，这款汽车是谷歌工程师主导研制并安装自动驾驶成熟技术设备的汽车。

它可以依靠人工智能，视觉计算，雷达，监控装置以及全球定位系统协同工作，让电脑在没有人的主动操作下自动安全的驾驶车辆。

这些都还是两年前的事情，现在，这项技术更加成熟，目前，谷歌已经和诸多合作商将推出装载自动驾驶技术的汽车。

在测试的时候，体验人员纷纷表示这种技术很安全，我们可以更加期待一个崭新的未来。

那么，我们设想一下，要是这样的技术进入发动机里边，让发动机更加智能，给我们带来更好的体验，这也是完全有可能的事情。

那么，另一方面，地球商的能源越来越有限，那么一辆节能环保的汽车是必要的，那么一款使用清洁能源的发动机是必备的，这也是未来一个崭新开始的火苗。

混合动力发动机虽然早就有了，但是现在还不能完全取代传统的发动机，随着人们富裕起来，看似有效的解决了能源问题，其实不然，当越来越多的人自己买了汽车过后，对能源的需求也是日益暴涨，能源问题依然严峻。

那么，值得欣慰的事情是现在各大汽车公司也一直在研制自己的环保汽车，比如大众。

不久前，特斯拉发布了一款电动跑车，这也足以说明现在电动汽车的动力问题已经解决了，那么唯一的问题就是充电问题和续航问题，但是这个也是早就有人设想的，或许未来，我们能在各个加油站，停车场，甚至家里看见专门位汽车准备的充电插头，这些车头都是通用的，适配没一辆汽车，那时候，我们开车电动环保的汽车，就像跟现在开着柴油机车，汽油机车一样，续航也是迟早要解决的问题，现在手机迅猛发展，电池问题也慢慢不能满足人们的需求，下一代更加小巧，更加持久，充电更加快速的电池即将问世，我们依然能小小的期待下我们那充满奇幻色彩的未来，或许，未来的我们看见一辆汽车从旁边开过，不会仅仅执着于那轰鸣的发动机的声音。

我相信未来的发动机一定更加超乎我们的想象。

四.总结
心脏是人类身体里最重要的部分之一，同样，汽车也一样，发动机就是他的心脏，拥有一个强壮的心脏，那一定是一辆好汽车，我们追随着，我们渴望着，一定能够创造出来，而且，当今的世界的现状为我们的未来提供了可能性，当然，现在的我只能努力的学习，为终有一日自己能在什么地方派上用场，也许，有朝一日，我也能为汽车的设计或者制造贡献自己的力量，或许，有一天，我也能造出属于自己的汽车，我也有自己期待的未来，也许，将来，汽车是可以多元化的，每个人都可以有自己独一无二的汽车，姑且把那些东西叫做汽车吧，那样的未来，我憧憬着，也尽力去改变。

我相信，美好的未来一定会到来，那样的世界，而且，不会久远。

让我们一起期待。