劉其開

（湖南省寧鄉(xiāng)實驗中學(xué) 410600）

車用汽油機(jī)技術(shù)的優(yōu)化措施研究

劉其開

（湖南省寧鄉(xiāng)實驗中學(xué) 410600）

在第一量汽車誕生之后，汽油機(jī)汽車已經(jīng)走過了一百多年的歷史，有效提升了人們的生活質(zhì)量。但是在現(xiàn)代社會，人們越來越重視僅能減排，汽油機(jī)雖然質(zhì)量輕、噪聲小、升功率高，但是卻會對環(huán)境造成較大的污染，這些污染物不僅對人體有危害，也導(dǎo)致環(huán)境日益惡化。本文主要針對車用汽油機(jī)技術(shù)的優(yōu)化措施進(jìn)行分析。

車用汽油機(jī)；技術(shù)對比；優(yōu)化措施

近年來，全球汽車保有量一直呈出增長趨勢，其中乘用車占據(jù)了34%的比例，雖然在技術(shù)水平的革新下，油電混合汽車比例開始增長，但是其中依然以汽油機(jī)為主。汽油車不僅油耗高，且容易造成污染，因此，必須要重視高效車用汽油機(jī)技術(shù)的研究。從汽車的排氣污染來分析，各個汽車廠家紛紛推廣新技術(shù)，希望可以提高汽油機(jī)的工作效率，這已經(jīng)取得了初步的成效。

1 燃油機(jī)與柴油機(jī)的比較

當(dāng)今全球的汽車使用量已經(jīng)超8億輛左右，當(dāng)中汽油機(jī)車大概占65%左右。截止到2007年末，中國的民用汽車達(dá)5千多萬輛，其中汽油機(jī)車占到19580000輛，占總數(shù)的34%。而且最近幾年來，我國汽車的年產(chǎn)汽油車的比例一直保持在50%往上，這會使我國的汽油車比例很快的達(dá)到世界的平均水平。與此同時，汽油車的耗油量平均要比柴油車高出20～30%左右。所以，從面廣量大與汽油車油耗高這兩個方面來看，汽油車的節(jié)能的潛力更大，所以應(yīng)該重視對汽油車節(jié)能高效技術(shù)的研究和應(yīng)用。

2 汽油機(jī)節(jié)能的潛能

單從排氣污染方面來講，汽油車與柴油車相比更加容易治理。豐田與本田公司使用多級的催化劑并耦合碳?xì)湮郊夹g(shù)的后處理裝置，就可以將汽油車尾氣達(dá)到“零”排放。與柴油車相比，雖然柴油車因為節(jié)能優(yōu)勢使其在歐洲大規(guī)模地被應(yīng)用，而且引發(fā)了在中國是否要推廣柴油轎車的討論，但是在歐洲有明確的排放標(biāo)準(zhǔn)，所以柴油車就必須要安裝后處理裝置，這就會大大降低了其低油耗的長處，而且還會導(dǎo)致柴油車的發(fā)動機(jī)與整車的成本大幅度的提高，這樣勢必會降低市場的競爭力。而且同樣的擔(dān)憂也已經(jīng)在盛行柴油轎車的歐洲出現(xiàn)了。相比較之下，發(fā)展高效的汽油機(jī)是一條更有效、成本更低的途徑，近年來外國也有類似的想法，比如美國的西南研究院在4年前已經(jīng)聯(lián)合汽車發(fā)動機(jī)的大企業(yè)開展了相關(guān)的研究計劃，目的是開發(fā)出高效的汽油機(jī)。

3 汽油機(jī)耗油高的主要原因

自從汽油機(jī)誕生130多年來，經(jīng)歷了化油器到電控燃油噴射等重大的在技術(shù)方面的進(jìn)步，其燃燒模式包括兩種：傳統(tǒng)的火花點火方式和預(yù)制均質(zhì)混合氣，它和柴油機(jī)的壓縮著火燃燒以及非均質(zhì)混合氣模式，形成內(nèi)燃機(jī)兩種主要的燃燒模式。對這兩種燃燒模式進(jìn)行比較，可以撐握如何提高汽油機(jī)熱效率，也就是汽油機(jī)熱效率比柴油機(jī)高的原因：

（1）壓縮比過低。在最近10多年來，非增壓汽油機(jī)平均壓縮比由原來的ε=10增加到現(xiàn)在的ε=10.5，采用高辛烷值的汽油時可達(dá)ε=11，但是卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)比柴油機(jī)壓縮比ε≥15要低。由于提高壓縮比會產(chǎn)生爆震，因此汽油機(jī)回比柴油機(jī)耗油高。

（2）泵吸損失大。因為汽油機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)采用的是“量調(diào)節(jié)”的進(jìn)氣節(jié)流的方法，所以會導(dǎo)致占循環(huán)指示功20%的泵吸損失，是柴油機(jī)的10倍還要多比熱容比低。按照熱力學(xué)的基本原理，將比熱容比k增加就可以提高熱效率。但是因為汽油機(jī)的混合氣偏濃，k的值會向下限偏移。

（3）燃燒穩(wěn)定性差。一般用循環(huán)波動率來表示內(nèi)燃機(jī)的燃燒穩(wěn)定性，汽油機(jī)的循環(huán)波動率大概在5～10%，但是柴油機(jī)的只有1～3%。有關(guān)研究結(jié)果表明，循環(huán)波動率只要每增大1%，指示熱效率就會下降1.5%左右。這也是由源于汽油機(jī)火花點火的方式所決定的。所以為了解決這些問題，在汽車上安裝了高效的均質(zhì)壓燃機(jī)。

4 在車輛上應(yīng)用均質(zhì)壓燃的可行性

美國的研究機(jī)構(gòu)于2005年，將均質(zhì)壓燃汽油機(jī)安裝在一臺輕型的小卡車，幾乎將美國EPA規(guī)定的測試行程跑完。戴姆勒在2007年時展示了，裝有均質(zhì)壓燃汽油機(jī)的汽車樣車，并進(jìn)行了道路測試。2008年大眾也發(fā)布了關(guān)于均質(zhì)壓燃汽油機(jī)的汽車樣車。這些事實證明了均質(zhì)壓燃汽油機(jī)安裝在汽車上是可行的。

4.1 在燃油性質(zhì)與工作環(huán)境變動時的燃燒時間控制

在汽油性質(zhì)與環(huán)境發(fā)生變動時，燃燒時間可通過控制參數(shù)的調(diào)節(jié)進(jìn)行控制。當(dāng)汽油的辛烷值從92加大到101時，只要將進(jìn)氣的溫度增加13.5℃，就能夠保證均質(zhì)壓燃的燃燒時間不變。此外，最理想的可變氣門系統(tǒng)是相位和升程完全自由無級可變，通過這種全可變氣門系統(tǒng)，我們有可能控制壓縮比可變甚至工作循環(huán)的沖程數(shù)可變，這必將引起內(nèi)燃機(jī)新的技術(shù)革命。FEV和LOTUS等公司正在研制電磁驅(qū)動或電液驅(qū)動的全可變氣門系統(tǒng)，產(chǎn)業(yè)化尚需一定時間。

4.2 在均質(zhì)壓燃工作范圍內(nèi)控制燃燒時間

因為負(fù)荷的加大，均質(zhì)壓燃的燃燒時間對參數(shù)的變化變得更加敏感，而參數(shù)的變化范圍卻更加狹小了，所以控制變得越來越困難了。所以均質(zhì)壓燃汽油機(jī)一般采用的是雙燃燒的方式，在負(fù)荷加大到一定程度后再改用點燃燃燒。這樣就可以控制住均質(zhì)壓燃燃燒時間，也有助于擴(kuò)大均質(zhì)壓燃的工作范圍。

5 結(jié)束語

汽油機(jī)為了達(dá)到高效率而使用壓縮著火、缸內(nèi)直噴燃燒，而柴油機(jī)為了低排放使用預(yù)混合的燃燒，兩者有相似的燃燒方式和形成混合氣上，這就表明柴油機(jī)和汽油機(jī)可能進(jìn)行統(tǒng)一融合。柴油與汽油融合在一起的統(tǒng)一式內(nèi)燃機(jī)將會形成內(nèi)燃機(jī)發(fā)展史上一道全新的風(fēng)景。

[1]張繼衛(wèi)，閆亮，劉克.改善燃油噴射系統(tǒng)達(dá)到非道路柴油機(jī)的國Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)[J].拖拉機(jī)與農(nóng)用運輸車，2016（03）.

[2]繆雪龍，畢方英，王先勇，洪建海，鄭金寶.柴油機(jī)超多噴孔預(yù)混合燃燒研究（下）[J].現(xiàn)代車用動力，2010（04）.

[3]歐陽明高.汽車新型能源動力系統(tǒng)技術(shù)戰(zhàn)略與研發(fā)進(jìn)展[J].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報，2008（S1）.

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