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全球變暖問題使得各個國家都加大了節能環保力度，能源消耗、環境污染以及氣候變化給汽車產業帶來的壓力日益加劇，對于汽車行業來說，要想適應社會發展趨勢，也需要加強環保型汽車的開發與研究，通過使用發動機節能技術來降低汽車的能量消耗與污染物排放量，是當前汽車行業貫徹環保、節能理念的重要舉措。

1汽車發動機的危害

隨著全球汽車保有量的不斷增長，汽車消耗的石油資源與日俱增。為此，各國不斷升級限制汽車油耗水平的法規。環境危機與能源危機在前些年就引起了國家重視，我國已經在汽車發動機排放量方面做了相應的努力，力求實現汽車的節能減排。但是就目前來看，我國當前研發使用的汽車發動機，其排放控制技術仍舊處于發展階段，應用還不夠成熟，并不能大幅度降低汽車發動機的排放量，對環境的污染和能源的消耗仍舊較大，不利于人類的健康生存。雖然近幾年我國開始使用新型電動汽車，但是就整體汽車使用情況來看，使用燃油汽車的人數仍舊較多，因此，有必要加強對汽車發動機的進一步研究與改造，通過開發節能新技術來實現節能減排的目的。

2發動機運行的原理

發動機于汽車而言就是動力工廠，離開發動機，汽車將無法啟動。發動機工作的主要原理就是通過將液態或者氣態的化學物質進行燃燒并轉化成熱能，再進一步轉化成機械能，從而給予汽車足夠的動力，驅動汽車前進。汽車發動機在工作時只有保證曲軸轉動了兩圈，并且發動機的活塞往復了四次，才可以稱其為一個工作循環，這種發動機是當前我國市場最常見，應用最廣泛的四沖程發動機。

3發動機節能的方法

3.1汽車發動機采用稀燃技術發動機在運行時會進行空燃，此時對應一個理論空燃值，而稀燃技術就是通過增加空燃值，使其高于理論空燃值來實現節能的目的。稀薄燃燒不僅使燃料的燃燒更加完全，而且也減少了換氣損失，使用該技術不僅可以提高發動機的經濟效率，還可以有效降低發動機的排放量。稀薄燃燒可以提高發動機燃料經濟性的主要原因是，由于稀混合氣中的汽油分子有更多的機會與空氣中氧分子接觸，燃燒完全。采用稀混合氣，由于氣缸內壓力低、溫度低，不易發生爆燃，則可以提高熱效率。實現汽油發動機稀燃技術的關鍵技術歸納起來主要是高壓縮比、分層燃燒、高能點火三方面。稀燃技術已經成為汽油機發動機實現45%以上熱效率關鍵技術路線。

3.2汽車發動機采用增壓技術增壓技術是提高發動機節能效果的重要技術之一，它包括兩種增壓方法，一種是渦輪增壓，另一種是機械增壓，常用的是渦輪增壓。該方法主要是利用渦輪增壓器來將空氣進行壓縮，以此來增加進氣量。具體的運行原理是：發動機轉動過程中會產生一定的廢氣，利用這些廢氣的慣性來使渦輪轉動，與此同時帶動同軸的葉輪進行空氣的壓送，以完成增壓，并將空氣送入氣缸。當發動機的轉速不斷提高時，送入氣缸的空氣量就會隨之增多，在大密度的空氣壓力下，燃料燃燒將更加徹底，這就會產生更大的動力，從而提高發動機的輸出功率。與普通發動機相比，通過在發動機上增加渦輪增壓器可使發動機的輸出功率提高至少20%，并且與大排量的發動機相比，其消耗的能源更少，但獲得的動力卻相當，在很大程度上降低了能源消耗，減少了污染物的排放，提高了汽車發動機的經濟性。

3.3汽車發動機采用燃油摻水節油技術汽車發動機采用燃油摻水節油技術，指的就是在汽車燃油中增加一定量的水，在保證燃料總量一定的情況下，能夠有效降低燃油中有害物質的產生，并且可以減少煙霧的排放量，降低其對空氣的污染，實現節能減排。水噴射技術有多種布置方式，進氣系統噴水的系統復雜度低，技術風險小，但水噴射系統的結冰和銹蝕問題尚無徹底有效解決措施，加之控制系統復雜，成本增加，目前只是在技術研究階段，未能普及應用。

3.4汽車發動機采用可變進氣歧管技術ECU（ElectronicControlUnit）就是電子控制單元，我們在日常生活中通常將其稱作“車載電腦”。汽車發動機在運行時其轉速和負荷會發生一定的變化，該技術就是通過利用發動機這一特點實現節能減排的，具體原理是：汽車轉速與負荷變化時會引起氣道長度的改變，轉速增大，或者負荷降低時，氣道長度會隨之增長，進氣流動的整體量就會相應變多，從而引起氣流增速，在一定程度上使充氣效率有了明顯提升。如果燃燒的環境相同，就會使得輸出功率變大，轉矩也會有所增加。汽車發動機采用可變進氣歧管技術主要包括兩種：其一為可變進氣共振技術；其二為可變進氣歧管長度[1]。該技術常應用于自然吸氣汽油發動機。

3.5汽車發動機采用可變壓縮比技術可變壓縮比技術可直接滿足發動機高動力輸出和低油耗的目標，其在高負荷區域，采用低壓縮比，抑制爆震現象發生，提升發動機外特性；在低負荷區域，采用高壓縮比，提高發動機熱效率，降低油耗。提高壓縮比是提高熱效率的根本途徑，提高壓縮比在外特性區域會導致爆震和過高的缸內壓力，所以常規的定壓縮比發動機為保證全工況不發生爆震，壓縮比限制的較低，熱效率無法顯著提升。而在部分負荷工作條件下，缸內燃燒溫度和壓力比較低，與爆震的發生和允許的最大缸壓之間還有一些距離，此時，提高壓縮比是可行的，熱效率可進一步改善。

3.6汽車發動機采用汽油壓燃技術汽油壓燃屬于先進燃燒技術，融合汽/柴油發動機技術，發揮各自特點，常用工況實現壓燃，熱效率提升，可明顯擴大經濟油耗運行區間。與傳統點燃式汽油機類似，汽油壓燃發動機在燃燒開始前完成燃料與空氣的預混過程，接下來預混合氣被壓縮，在壓縮行程接近尾聲時，產生類似于傳統壓燃式發動機的自燃著火及隨后的燃燒現象。通過在著火前的火花輔助引燃，可解決汽油壓燃難以穩定控制的問題。通過壓燃，可在極稀（lambda>2.0）的混合氣氛圍下實現穩定燃燒，部分負荷下，消除傳統汽油機節氣門部分開啟造成的泵氣損失，而且稀釋混合氣可有效降低燃燒溫度，提升工質比熱比，降低冷卻損失，并大幅降低NOx原始排放。常用工況實現壓燃，熱效率提升，可明顯擴大經濟油耗運行區間。

3.7汽車發動機采用停缸技術在發動機還僅僅采用化油器機械供油的時代，這項技術還較難實現，但隨著電噴技術的普及，斷缸相對來說就容易的多。工程師們首先將發動機氣缸分為常工作和間歇工作兩部分，低負荷時使簡寫工作的一組氣缸停止運行，而加大常工作氣缸的負荷率，使之保持在中、大負荷經濟油耗區運轉，達到機油的目的。發動機停缸后,燃燒室總表面積的減少可降低燃燒過程的傳熱損失,從而提高了發動機的循環熱效率，這也是停缸節油的一個原因。目前該技術在V6、V8大排量發動機應用較多。

3.8加強新型能源使用汽油屬于不可再生資源，要想減少汽油使用量，就需要我國加大新型能源技術的開發力度，對于汽車行業來說，其是汽油消耗的主要產業，因此，更應當積極研發新能源技術，提高汽車節能效果。可以開發使用烴類液體燃料，因為此類燃料不僅含有的雜質非常少，而且由于此類物質中含硫成分非常少，所以燃燒后產生的有害物質也很少，主要是水和二氧化碳，將其應用到汽車行業中可以有效減少尾氣排放污染。由此可見，烴類液體燃料替代石油具備較強的應用優勢，在解決汽車尾氣排放的同時，還能夠解決能源需求問題。

4發動機節能技術的未來發展方向

4.1發動機動力系統電氣化發展過去，汽車發動機獨自承擔驅動任務，需要工作在較寬區間以滿足復雜工況，提升其熱效率則需增加各種可控技術以擴大最佳工作區域，這同時也帶來了成本的大幅增加。發動機完全可以借助電池、電機和電控技術的進步，轉向動力系統電氣化的發展方向，從而獲得更大的潛力。未來，發動機將與電池電機有效組合承擔驅動任務。盡管整車對動力總成的需求并未改變，但由于動力系統中耦合了電池電機單元，可通過電池充放電來適應不同工況。發動機則始終工作在較窄的高熱效率區域，甚至最終可以只追求有效熱效率的單點最高值。而動力輸出的可變調節則由電池與電機的有效組合來完成。這樣發動機將大幅簡化，成本將顯著降低，從而補償引入電池電機所帶來的成本增加。傳統內燃機動力系統的全面電氣化將是一個漸進的過程，隨著法規約束的不斷增強和電池、電機和電控技術的持續進步，這一進程將不斷加快。由此，各企業將逐漸放棄單獨以純發動機驅動車輛的技術路線，而是轉向根據混合動力、插電式以及增程式等各種機電耦合動力系統的需求來進行內燃機的優化。

4.2智能網聯化方向發展當前汽車正向低碳化、網聯化和智能化方向不斷升級，而智能網聯技術的應用并不局限于整車層面。對于汽車動力系統而言，借助智能網聯技術，可以面向節能、環保、低碳目標，實現更有效的優化控制。顯然，這不僅有利于純電動力系統的優化運行，搭載發動機和電池電機單元的復雜機電耦合系統對此同樣有緊迫需求。未來動力系統將通過網聯實時獲取車輛自身信息以及與車輛相關的交通環境信息，并基于對車輛內外部狀態的感知和預測，實施高度智能化的精準控制，以最大限度地降低汽車能耗和排放。

5結語

綜上所述，隨著人類節能環保意識的增強和國家節能減排理念的提出，汽車行業要想滿足社會發展需求，實現自身的健康、長久發展，就必須使用先進的節能技術，尤其是發動機，更應當加大研究，提高發動機的運行效率，降低能源損耗，減少環境污染。

參考文獻：

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[2]林榆程．發動機排放技術的應用分析[J]．中國高新區，2017（02）：67．

[3]張華．降低汽車發動機排放的技術淺析[J]．內燃機與配件，2017（15）：118-120．

[4]展玉山.我國汽車行業節能減排技術措施探討[J].價值工程，2012，31（22）：49-51.

作者:段景輝 單位:長城汽車股份有限公司技術中心