发动机采用的新技术
[摘要] 本文通过分析目前汽车发动机的一些新技术，提出未来发展汽车发动机技术的关键就是提高能量的利用效率以及减少排放污染物。

[关键词] 发动机；新技术
在2007 年，美国的新联邦排放法规要求汽车排放氮氧化物的降低幅度必须达到95％以上，排放碳氢物降低幅度必须达到84％以上。

这些越来越严格的排放法规和人们节能意识的加强，使得效率高、排放低的汽车发动机的开发越来越受到重视，从而促使汽车发动机技术的不断创新。

鉴于各国国情的差异，每个国家在保护环境以及节能方面的侧重点也有所不同。

日本由于受国土资源的限制，微型和经济型车辆的比例较高，这些排量小的发动机不仅能达到环保和节能的要求，而且能够给这类汽车提供足够的驱动力。

在欧洲，由于柴油相对便宜，而且热效率要远远高于汽油发动机，欧洲的消费者很容易就接受柴油发动机驱动的汽车比汽油发动机驱动的同类汽车贵1000~2000 美元的事实。

此外，柴油发动机的低速扭矩远胜于汽油发动机，这也使得欧洲人更愿意将直喷柴油发动机作为高科技的代表。

现在的西欧超过35％的新车销售是柴油发动机。

以下即重点介绍几种汽车发动机的新技术。

1 汽车发动机新技术
1.1 增压发动机
1）涡轮增压发动机。

涡轮增压发动机实际上是通过增压器压缩空气来增加进气量，它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。

当发动机的转速加快，废气的排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就会压缩更多的空气进入气缸。

随着空气压力和密度的增大，气缸可以燃烧更多的燃料，从而增加发动机的输出功率。

涡轮增压器的最大优点就是可以在不增加发动机排量的情况下，就能较大幅度的提高发动机的功率及扭力。

通常，加装增压器后的发动机的功率及扭矩会增大20％~30％。

这意味着一台尺寸和重量相同的发动机经增压后可以产生较多的功率。

另外，发动机采用了增压技术后，还能提高燃油经济性和减少尾气排放。

但涡轮存在工作迟滞现象，即由于叶轮的惯性作用，会对油门骤变时的变化反应迟缓，从而导致发动机延迟增加或减少输出功率，这对于要突然加速或者超车的汽车来说，可能会有瞬间使不上劲的感觉，同时涡轮也有着较高的保养费用。

2）机械增压发动机。

机械增压的压缩机被发动机的曲轴直接带动，
它的响应性较好。

但本身需要消耗一部分能量，因此机械增压不会产生特别强大的动力，尤其是在转速高的情况下，从而会影响到发动机转速的提高。

由于它的响应性好，不存在涡轮的迟滞现象，任何时候都能输出源源不断的扭力，但在转速高的情况下会产生大量的摩擦，从而影响转速的提高，并且噪音较大。

1.2 燃油分层喷射发动机
与传统发动机相比，燃油分层喷射发动机的油耗较低，环保性较好，输出功率和扭力较大。

作为一种发动机稀燃技术的，燃油分层喷射发动机利用一个高压泵，使汽油通过一个分流轨道（共轨）到达电磁控制的高压喷射气门。

它的特点是在进气道中已经产生可变涡流，使进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室内，以分层填充的方式推动，使混合气体集中位于燃烧室中央的火花塞周围。

如果稀燃技术的混合比达到25∶1 以上，常规下是不可能点燃的，因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式。

通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，
当混合比达到12∶1 左右时，外层逐渐稀薄。

浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。

1.3 可变气门定时技术
可变气门定时技术使得发动机的设计者无需再在低速扭矩与高速功率之间做出选择，实时的气门定时调整可以同时顾及低速扭矩与高速功率。

连续可变气门定时技术加上先进的发动机控制策略，可以巧妙的实现可变压缩比。

比如在负荷大的情况下，发动机很容易自然的引起爆震，这时推迟进气门关闭的时间，可以达到降低有效压缩比的目的，从而避免爆震。

在中小负荷时，可以通过调整气门关闭时间，达到提高有效压缩比的目的，从而使发动机在中小负荷时有较好的热效率。

可变气门技术也可以使汽油发动机的排放品质达到更好的水平。

发动机采用可变气门正时技术，可以提高进气充量，从而增加充量系数，进一步提高发动机的扭矩和功率。

可变气门定时技术的特点就是在大幅度提高燃油经济效率的同时，增加发动机的功率，但它对燃油的质量有着很高的要求。

1.4 柴油机高压共轨电控燃油喷射系统
高压共轨喷射系统是建立在直喷技术、预喷射技术和电控技术基础之上的一种喷射系统。

它主要由高压泵、带调压阀的共轨管、带电磁阀的喷油器、电子控制单元和各种传感器组成，高压共轨系统不再采用柱塞泵分缸脉动供油原理，而是用一个设置在喷油泵和喷油器之间的，具有较大容积的共轨管把高压油泵输出的燃油蓄积起来并平抑压力波，然后通
过各高压油管输送到喷油器上，由喷油器上的电磁阀的动作控制喷油的起始和终止。

喷油定时由电磁阀作用的时刻决定，喷油量由起作用的持续时间和共轨压力共同决定。

由于这种系统采用压力时间式燃油计量原理，因此又可以称为压力时间控制式控喷射系统。

高压共轨喷射
系统的特点是；喷油压力的建立与喷油过程无关；喷油压力，喷油过程和喷油持续期不受负荷和转速的影响；喷油定时与喷油计量完全分开，可以自由调整每缸的喷油量和喷油始点；能够实现预喷射，快速停喷和多段喷射。

因此高压共轨喷射系统通过对喷油要素的优化控制，可以使柴油发动机的燃烧更加充分，从而减少燃烧中有害物的形成，使柴油发动机的有害物排放，噪声排放和冷起动性能都得到很大的改善和提高。

1.5 可变排量技术
可变排量技术就是根据汽车动力的需求来实时决定发动机的有效排量，使做功的汽缸总是处于大负荷状态，从而达到节能环保的目的。

这一技术适合多汽缸的发动机使用。

对于12 缸发动机来说，采用这种技术，相当于安装了2 个独立的6 缸发动机，可以根据驾驶的需要让一台发动机运行，而让另一台处于怠速状态。

这样，就可以随时调整发动机的排气量，从而减少能源的消耗。

1.6 汽油缸内直喷技术
汽油缸内直喷技术通过稀薄燃烧技术，让燃料消耗减少20％~35％，让二氧化碳排放减少20％，输出功率比普通的同类汽车的排量多10％。

缸内直喷技术有两大好处：一是发动机能在火花塞点火之前将汽油直接喷射到高压的燃烧室，同时分层燃烧混合气。

这种技术可以让靠近火花塞处的混合气较浓，远离火花塞的混合气相对较稀，从而更有效的实现稀薄点火和分层燃烧。

二是由于汽油是被直接喷射到气缸内的，相比与传统的缸外喷射技术，混合气不需要经过节气阀，因此能减少节气阀对混合气体产生的阻力。

2 结语
汽车发动机的发展历史就是在达到它的动力性要求的情况下，要保证一定和经济性和环保性。

现在，随着对环境保护的要求越来越高，有关汽车尾气的排放法规越来越严格，而且在能源危机的影响下，燃油价格也在不断上涨，因此未来汽车发动机技术的发展关键就是如何提高燃油利用率和减少污染物的排放。

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