國內(nèi)外汽車發(fā)動機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

1、國內(nèi)外汽車發(fā)動機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢摘要：內(nèi)燃機(jī)從發(fā)明發(fā)展到一百多年后的今天，相關(guān)技術(shù)不斷創(chuàng)新和走向成熟。但內(nèi)燃機(jī)作為汽車動力仍然面臨著諸多問題，主要是熱效率還不夠高（特別是汽油機(jī)），所依賴的石油資源逐漸減少，廢氣排放污染大氣環(huán)境，并難以集中治理等。因此，先進(jìn)的發(fā)動機(jī)技術(shù)將在汽車節(jié)能、環(huán)保技術(shù)開發(fā)中起著關(guān)鍵的決定性的作用。關(guān)鍵詞：高壓共軌；汽油直噴技術(shù)（GDI）;可變氣門正時技術(shù)（VVT）;均質(zhì)充量壓縮點燃（HCCI）Abstract:Withtheinventionofthedevelopmentofinternalcombustionengine,tooveronehundredyears

2、later,therelatedtechnicalinnovationandtomature.Butinternalcombustionenginesasamotorpowerstillfacesmanyproblems,whichisstillnottallenoughthermalefficiency（especiallythegasolineengine）,dependentonoilresourcesreducegradually,emissionsatmosphericpollutionenvironment,anddifficulttofocusoncontrol,etc.Ther

3、efore,theadvancedenginetechnologywillincartheenergyconservation,theenvironmentalprotectiontechnologydevelopmentplaysakeyofthedecisiverole.Keywords:gasolinedirectinjectiontechnology（GDI）;Variablevalvetimingtechnology（VVT）;Homogeneousfillingquantitycompressionlighting（HCCI）;Electricauxiliarypressuriza

4、tion當(dāng)今世界，為了保護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源并減少溫室氣體二氧化碳的排放，人們不斷的探索和改進(jìn)車用動力的解決方案。一、車用柴油機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.1車用柴油機(jī)的性能特點1）有能量密度高（大型低速增壓柴油機(jī)的有效熱效率已超過50%）,燃油消耗率低，這對節(jié)約能源和提高經(jīng)濟(jì)效益都很重要。2）好的燃油經(jīng)濟(jì)性；3）溫室效應(yīng)氣體排放少，其CO2的排放量比汽油機(jī)大約低30-35%,但廢氣中含有害成分（NO,顆粒物等）較多，噪聲較大，在環(huán)境環(huán)保方面已引起重視。4）功率和轉(zhuǎn)速范圍很大（功率165580KW,轉(zhuǎn)速545000r/min）,因此應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，零部件材料和工藝要求較高，制造成本較高，與汽油機(jī)

5、相比質(zhì)量較大。主要有三大優(yōu)點：a.經(jīng)濟(jì)。首先，每單位柴油的能量含量比汽油高；其次，柴油機(jī)的壓燃特性，使其熱效率比汽油機(jī)高。一般柴油機(jī)的油耗要比汽油機(jī)的低30%40%。b.環(huán)保。一般來說，機(jī)動車的主要排放物有一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒍趸?、顆粒物和氮氧化物。相對而言，柴油機(jī)的一氧化碳、碳?xì)浠衔锖投趸寂欧帕繕O低，但在顆粒物和氮氧化物的排放控制上要比汽油機(jī)更難處理。這是柴油機(jī)本身的特性造成的，可通過現(xiàn)代技術(shù)處治。c.柴油機(jī)低速大扭矩的特性，為汽車提供了更好的使用性能。通過采用先進(jìn)的燃油噴射技術(shù)和電控技術(shù)，現(xiàn)代柴油機(jī)在動力性、加速性、舒適性指標(biāo)上已經(jīng)無異于汽油機(jī)。1.2 國外柴油機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀而且轎

6、車采用柴油機(jī)的目前西歐國家不但載貨汽車和客車使用柴油發(fā)動機(jī)，比例也相當(dāng)大。最近，美國聯(lián)邦政府能源部和以美國三大汽車公司為代表的美國汽車研究所理事會正在開發(fā)新一代經(jīng)濟(jì)型轎車同樣將柴油機(jī)作為動力配置。經(jīng)過多年的研究、大量新技術(shù)的應(yīng)用，柴油機(jī)最大的問題煙度和噪聲取得重大突破，達(dá)到了汽油機(jī)的水平。下面是目前國外柴油機(jī)應(yīng)用的一些新技術(shù)：1）共軌與四氣門技術(shù)國外柴油機(jī)目前一般采用共軌新技術(shù)、四氣門技術(shù)和渦輪增壓中冷技術(shù)相結(jié)合，使發(fā)動機(jī)在性能和排放限值方面取得較好的成效，能滿足歐3排放限值法規(guī)的要求。高壓共軌系統(tǒng)先將柴油以高壓（噴油壓）狀態(tài)蓄集在被稱為共軌的容器中，然后利用電磁三通閥將共軌中的與噴油壓力相同

7、的柴油引到噴油器中完成噴射任務(wù)。利用安裝在高壓油路中的高速、強(qiáng)力電磁溢流閥來直接控制噴油始點和噴油量，與汽油機(jī)的電控噴油系統(tǒng)原理不同的是還可以通過實時變更電磁閥升程或改變高壓油路中的油壓來實現(xiàn)噴油率和噴油壓力的控制。它還具有能分缸調(diào)控和響應(yīng)快等優(yōu)點。四氣門結(jié)構(gòu)（二進(jìn)氣二排氣）不僅可以提高充氣效率，更由于噴油嘴可以居中布置，使多孔油束均勻分布，可為燃油和空氣的良好混合創(chuàng)造條件；同時，可以在四氣門缸蓋上將進(jìn)氣道設(shè)計成兩個獨(dú)立的具有為同形狀的結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)可變渦流。這些因素的協(xié)調(diào)配合，可大大提高混合氣的形成質(zhì)量（品質(zhì)），有效降低碳煙顆粒、HC和NOX排放并提高熱效率。2）高壓噴射和電控噴射技術(shù)高壓噴射

8、和電控噴射技術(shù)是目前國外降低柴油機(jī)排放的重要措施之一，高壓噴射和電控噴射技術(shù)的有效采用，可使燃油充分霧化，各缸的燃油和空氣混合達(dá)到最佳，從而降低排放，提高整機(jī)（車）性能。3）增壓中冷技術(shù)采用渦輪增壓增加柴油機(jī)的空氣量，提高燃燒的過量空氣因數(shù)是降低大負(fù)荷工況排氣煙度、PM排放量以及燃油消耗的有效措施。有效的空一一空中冷系統(tǒng)，可使增壓空氣溫度下降到50C以下，工作循環(huán)溫度的下降有助于NOX勺低排放和PM的下降，故目前重型車用柴油機(jī)都普遍是增壓中冷型，不僅有助于低排放而且燃油經(jīng)濟(jì)性良好。此外，渦輪前排氣旁通閥的應(yīng)用，不僅能降低PM和CO排放，還可以改善渦輪增壓柴油機(jī)的瞬態(tài)性能和低速扭矩。4）排氣再循

9、環(huán)（EGR技術(shù)的應(yīng)用EGR是目前發(fā)達(dá)國家先進(jìn)內(nèi)燃機(jī)中普遍采用的技術(shù)，其工作原理是將少量廢氣引入氣缸內(nèi)，這種不可再燃燒的CO2及水蒸汽廢氣的熱容量較大，能使燃燒過程的著火延遲期增加，燃燒速率變慢，缸內(nèi)最高燃燒溫度下降，破壞NOX的生成條件。EGFK術(shù)可使機(jī)動車NOME放明顯降低，但對重型車用柴油機(jī)而言，目前傾向于使用中冷EG叱術(shù)，因為其不僅能明顯降低NOX還能保持其他污染物的低水平。5）后處理技術(shù)柴油機(jī)后處理的目標(biāo)是進(jìn)一步改善PM和NOX勺排放。目前主要采用加裝氧化型催化轉(zhuǎn)化器和研究開發(fā)NOX催化轉(zhuǎn)化器以及具有良好再生能力的微粒捕集6）降低機(jī)油消耗柴油機(jī)排放的顆粒物中，有相當(dāng)一部分來自儲分較重的

10、機(jī)油的燃燒。為了滿足日益嚴(yán)格的柴油機(jī)（車）排放限值標(biāo)準(zhǔn)的要求，必須把來自機(jī)油的燃燒降至最低限度，即在保證發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，最大限度地減少機(jī)油的消耗。為了降低柴油機(jī)的機(jī)油消耗，活塞環(huán)的優(yōu)化設(shè)計和制造及缸套間的科學(xué)配置非常重要。1.3 國內(nèi)柴油機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀自2003年以來，國內(nèi)柴油機(jī)行業(yè)出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)調(diào)整：濰坊柴油機(jī)廠在2002年的基礎(chǔ)上繼續(xù)保持快速增長勢頭，功率水平也有了明顯提高；上海柴油機(jī)廠在商用車柴油機(jī)領(lǐng)域初露鋒芒，主要得益于北汽福田歐曼重卡市場份額的迅速提高；廣西玉柴機(jī)器股份有限公司作為行業(yè)的領(lǐng)先者，進(jìn)行了新一輪的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化，產(chǎn)品順利實現(xiàn)從歐I向歐R的過渡，完善了產(chǎn)品系列（從4缸機(jī)到6

11、缸機(jī)）平臺，進(jìn)一步拓展了功率覆蓋范圍,柴油機(jī)最大功率水平可以達(dá)到257kW（350ps）?？傮w水平有了顯著提高。無論是從經(jīng)濟(jì)性還是從環(huán)保角度講，國內(nèi)的車用柴油機(jī)技術(shù)已經(jīng)接近世界平均水平了。自產(chǎn)發(fā)動機(jī)已經(jīng)完全能夠滿足國內(nèi)重卡及低端乘用車對發(fā)動機(jī)的需求，無需外購。1.4 柴油發(fā)動機(jī)的發(fā)展趨勢笨重、噪音振動巨大的柴油發(fā)動機(jī)，多用于卡車、機(jī)械車和純種越野車。但隨著柴油發(fā)動機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在新型柴油機(jī)的諸多性能指標(biāo)已經(jīng)能和汽油發(fā)動機(jī)相媲美（甚至超越），而其無可比擬的燃油經(jīng)濟(jì)性則要遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過汽油機(jī)。因此，越來越多的新型柴油發(fā)動機(jī)開始在轎車上采用。TDI是英文“TurboDirectInjection”的縮寫

12、，中文意思是電控共軌柴油直噴渦輪增壓發(fā)動機(jī)TDI通過采用電控共軌直噴和渦輪增壓的技術(shù)，解決了老式柴油機(jī)的諸多問題。全球車用動力"柴油化"趨勢業(yè)已形成。在美國、日本以及歐洲100%勺重型汽車使用柴油機(jī)為動力。在歐洲，90%勺商用車及33%勺轎車為柴油車。在美國，90%勺商用車為柴油車。在日本，38%勺商用車為柴油車，9.2%的轎車為柴油車。據(jù)專家預(yù)測，在今后20年，甚至更長的時間內(nèi)柴油機(jī)將成為世界車用動力的主流。世界汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家政府對柴油機(jī)發(fā)展也給予了高度重視，從稅收、燃料供應(yīng)等方面采取措施促進(jìn)柴油機(jī)的普及與發(fā)展。當(dāng)前和將來一個時期車用柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢突出表現(xiàn)在如下幾

13、個方面：1）進(jìn)一步優(yōu)化燃燒系統(tǒng)，特別重視開發(fā)和選擇噴射系統(tǒng)Perkins公司的Ouadram燃燒室、日野公司的HMMS燃燒室，小松公司的MTEC燃燒室及五十鈴公司的四角形燃燒室等，都在試驗開發(fā)階段，其基本特點是由一個中央渦流及四周的微渦流使空氣燃料快速而充分地混合，并配合以合適的燃油噴射系統(tǒng)。目前，噴射系統(tǒng)已進(jìn)入一個較快的發(fā)展時期，現(xiàn)正在研究開發(fā)lms內(nèi)完成一次噴射，并在有限時間內(nèi)正確控制噴射量的方法。噴射壓力已提高到160180MPa,實驗室內(nèi)已到200MPa。如共軌式噴射系統(tǒng)及分段預(yù)噴射系統(tǒng)等，可根據(jù)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷與轉(zhuǎn)速自動控制合理的噴射規(guī)律和噴油壓力。2）增壓及可變氣門配氣定時當(dāng)今柴油機(jī)增

14、壓和增壓中冷已成為標(biāo)準(zhǔn)特點，隨著發(fā)動機(jī)的輕量化與小型化，為了降低車輛油耗，提高車輛裝載效率，必須繼續(xù)提高增壓比及增壓器效率。在進(jìn)一步提高大負(fù)荷區(qū)的過量空氣系數(shù)a時可以減少顆粒排放，同時通過稀燃化，減少熱損失，提高循環(huán)效率，進(jìn)而同時降低油耗，隨著高增壓和高a化，組裝有多個增壓器的復(fù)合系統(tǒng)已成為可能。另外，增壓器固定的渦輪幾何形狀也將由可用于多用途的電控可變幾何形狀所取代。目前，在小缸徑柴油機(jī)上4氣門和噴油嘴垂直中置技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，為了減少換氣損失，使混合氣的形成進(jìn)一步優(yōu)化，現(xiàn)正在研究采用可變氣門配氣定時，從而使發(fā)動機(jī)在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的氣門升程和定時得到最佳優(yōu)化。3）全電子優(yōu)化控制如前所述，目

15、前對燃油噴射時間、噴射量、慣性增壓、增壓器、進(jìn)氣渦流及廢氣再循環(huán)（EGR）等都能實現(xiàn)電子優(yōu)化的可變控制，從而對降低排放、減少油耗、提高輸出功率和啟動性能等有很大作用；但是，這些控制中的多半內(nèi)容，如EGR、自動診斷等，還有很多技術(shù)不夠完善，有待進(jìn)一步研究和開發(fā)，今后還將繼續(xù)開發(fā)其它方面的電子可變控制機(jī)構(gòu)，尤其是與整車相協(xié)調(diào)統(tǒng)一的綜合化的全電子控制系統(tǒng)。4）排氣后處理技術(shù)柴油機(jī)能否像汽油機(jī)那樣使用催化劑大幅度減少排放，尤其是NOx,這是柴油機(jī)研制者一直追求的目標(biāo)。日美歐現(xiàn)都在對此進(jìn)行研究，日本有關(guān)大學(xué)、研究所和廠家正在對沸石鎂及氧化鋁的催化劑上用還原劑進(jìn)行NOx還原試驗，美國福特等公司也正在對催化

16、還原系統(tǒng)（SCR）及DeNOx,催化器兩種NOx還原系統(tǒng)進(jìn)行研究。SCR技術(shù)是利用氮氧化物有選擇地與存在于廢氣中的或噴入的反應(yīng)劑反應(yīng)，利用一個催化器降低NOx排放，排出生成的氧氣。還原反應(yīng)劑可以是在柴油機(jī)廢氣中的HC化合物或是由附加油箱直接噴入廢氣流中的物質(zhì)，如氨等。與SCR技術(shù)相比，DeNOx催化技術(shù)系統(tǒng)簡單，無有害生成物，目前認(rèn)為最具發(fā)展?jié)摿ΑeNOx催化技術(shù)主要是將NOx催化熱裂變?yōu)镹2和O2,目前的問題是廢氣在催化器中停留時，催化器效率不高，因此帶來轉(zhuǎn)化還原效率也受到很大限制。為減少顆粒排放而研制的各種柴油機(jī)顆粒收集器或稱過濾器（DEF）”，雖然不少產(chǎn)品已在歐洲轎車柴油機(jī)上裝車使用，

17、但由于DEF的耐久性差且過濾器的再生問題也沒有徹底解決，因此，該項技術(shù)也正在進(jìn)一步改進(jìn)和發(fā)展中。5）改進(jìn)燃料燃料性能的改進(jìn)，對減少排放起到很大作用，日本繼美歐之后，從1997年開始把輕油中的硫含量降到0.05%以下，以此大幅度減少排放顆粒中的硫酸鹽，同時減少EGR造成的發(fā)動機(jī)內(nèi)部的腐蝕磨耗及催化劑中毒；進(jìn)一步減少硫含量，提高十六烷俏，可進(jìn)一步降低NOx。減少芳香爛，尤其是減少3環(huán)以上的芳香族成分，可減少排放顆粒中的硫化物、降低90%的蒸儲溫度、改進(jìn)點火性能；通過使用含氧燃料或添加劑，可降低黑煙顆粒。為了適應(yīng)低硫化及噴射壓力的大大增加，確保燃油噴射裝置的潤滑性，人們對燃料的改進(jìn)開發(fā)寄予了很大期望

18、。二、車用汽油機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢目前，應(yīng)用最廣、數(shù)量最多的汽車發(fā)動機(jī)為水冷、四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其中汽油機(jī)多用于轎車和輕型客貨車上，而大客車和中、重型貨車發(fā)動機(jī)多為柴油機(jī)。少數(shù)轎車和輕型客貨車發(fā)動機(jī)也有用柴油機(jī)的。還有一種知名度很高，但應(yīng)用很少的發(fā)動機(jī)，這就是三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī)，即轉(zhuǎn)子式發(fā)動機(jī)。例如馬自達(dá)公司的RX7型跑車就是安裝的轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)。2.1國外汽油機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀為了適應(yīng)汽車對節(jié)油、環(huán)保、安全的需要，車用汽油機(jī)主要朝著更節(jié)油、更環(huán)保的方向發(fā)展，因此歐洲己執(zhí)行歐IV標(biāo)準(zhǔn)。以下為國外在汽油機(jī)方面主要先進(jìn)技術(shù)。）多氣門技術(shù)：每缸3-5個氣門（大多為4氣門），可提高功率，改善燃燒質(zhì)量，如

19、捷達(dá)王5氣門、豐田8A4氣門等。）雙頂置凸輪軸（D.H?？商岣咿D(zhuǎn)速、提升可靠性。）可變氣門正時（VVT:根據(jù)不同轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)氣門時，可節(jié)省燃油，改善排放，如本田VTEC豐田VVT-i等。）汽油機(jī)增壓：可提高升功率，在排量不變的情況下，可提高功率，如帕薩特1.8T轎車。）可變進(jìn)氣道長度（VIM）:在不同轉(zhuǎn)速下使用不同進(jìn)氣道長度，保證在任何工況下都有較好的充氣效率，如奧迪A&）停缸技術(shù)：在輸出功率減小時，使一部分氣缸停止工作，可節(jié)省燃油，如通用開拓者EXT2005款有8個氣缸，需要時可使4個氣缸一停止工作。）全鋁發(fā)動機(jī)：使用鋁缸體、缸蓋、活塞等，可減小質(zhì)量，節(jié)省燃油，如日本鈴木1.3L、1.4

20、L汽油機(jī)。）智能驅(qū)動氣門（SVA:取代傳統(tǒng)凸輪軸，每一個氣門挺桿上有一個獨(dú)立的驅(qū)動器，可以減少20%由耗及污染物，如：法國法雷奧公司已設(shè)計出樣機(jī)，2009年可大批量投產(chǎn)。9）可變壓縮比汽油機(jī)：將傳輸功率與壓縮比控制功能進(jìn)行整合，壓縮比可變。2005年法國MCE-除司己開發(fā)出樣機(jī)。）汽油機(jī)直噴（GDI）和稀薄燃燒技術(shù)：將高壓汽油直接噴射到氣缸內(nèi)，周圍為稀薄混合氣，實現(xiàn)分層燃燒，可提高燃料經(jīng)濟(jì)性，節(jié)油約20%如豐田皇.冠3.0LV6汽油機(jī)（國產(chǎn)皇冠無GDI技術(shù)）。）可控燃燒速率系統(tǒng)（CBR:兩個進(jìn)氣道，有一個是切向進(jìn)氣的，另一個是中性的。噴油器向兩個進(jìn)氣道噴入等量的燃油。改變進(jìn)氣口封閉控制閥的位置

21、，可調(diào)節(jié)氣缸內(nèi)空氣渦流強(qiáng)度和混合氣濃度，實現(xiàn)稀薄燃燒；）發(fā)動機(jī)控制用ECU已達(dá)32位，匹配參數(shù)超過6000個。2.2國內(nèi)汽油機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀在技術(shù)應(yīng)用方面，大多數(shù)引進(jìn)機(jī)型和合資企業(yè)生產(chǎn)的機(jī)型都采用一些國外先進(jìn)技術(shù)。）天津豐田8A、5A,東風(fēng)本田，北京現(xiàn)代，奇瑞SQR372（0.8L）、SQR481Q（1.6L）,神龍公司愛麗舍（1.6L）等都使用多氣門和DOHCJ術(shù)。）東風(fēng)本田發(fā)動機(jī)，天津豐田發(fā)動機(jī)有限公司生產(chǎn)的花冠、皇冠汽油機(jī)，東風(fēng)日產(chǎn)，北京現(xiàn)代等生產(chǎn)的汽油機(jī)型都引進(jìn)可變氣門技術(shù)（VTECVVT-i、CVVT等）。特別是奇瑞公司，在AVL公司幫助下開發(fā)的自主品牌1.6LSQR481悌口2.0LSQ

22、R4841M油機(jī)使用了VVT可變氣門技術(shù)，吉利也開發(fā)出了帶可變技術(shù)的自主品牌汽油機(jī)。）汽油機(jī)直噴（GDI）發(fā)動機(jī)國內(nèi)尚未批量生產(chǎn)，但奇瑞公司在AVL公司幫助下開發(fā)的自主品牌2.0LSQR484J汽油機(jī)使用了GDI技術(shù)。）全鋁發(fā)動機(jī)國內(nèi)產(chǎn)品較多，如長安鈴木雨燕1.3L汽油機(jī)、東風(fēng)本田發(fā)動機(jī)的產(chǎn)品、上海大眾POLOS動機(jī)等，奇瑞動力1.6LSQR481F已投產(chǎn)）和SQR481H及未投產(chǎn)的SQR484JSQR681V（2.4L）、SQR684V3.0L）都是全鋁發(fā)動機(jī)。）國內(nèi)奇瑞公司已投產(chǎn)的自主品牌SQR481H1.6L）具有CB番統(tǒng)，奇瑞公司其他樣機(jī)中不少機(jī)型也裝有CBRg統(tǒng)。）國內(nèi)引進(jìn)的已投產(chǎn)機(jī)

23、型中已有不少機(jī)型采用渦輪增壓技術(shù)：如PASSAT.8T、寶來1.8T等；華晨金杯在德國FEV公司幫助下開發(fā)的1.8T汽油機(jī)，也是增壓機(jī)型（配裝中華轎車）。7）停缸技術(shù)、智能氣門、可變壓縮比等技術(shù)尚未在國內(nèi)生產(chǎn)的汽油機(jī)中采用。）發(fā)動機(jī)電噴管理系統(tǒng)（EMS國內(nèi)主要有聯(lián)合電子有限公司、北京萬源德爾福發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)公司，分別是中方與德國BOSC公司和中方與美國德爾福公司的合資企業(yè)。同時，還有馬瑞利、電裝和摩托羅拉等企業(yè)生產(chǎn)。）汽油機(jī)電噴系統(tǒng)中傳感器、電控噴油泵等國內(nèi)己批量生產(chǎn)；汽油機(jī)排氣系統(tǒng)中三效催化轉(zhuǎn)化器及陶瓷芯等，國內(nèi)己批量生產(chǎn)，如：大連華克吉來特、天津卡達(dá)克高新技術(shù)公司等生產(chǎn)三效催化轉(zhuǎn)化器；在蘇

24、州的日本獨(dú)資企業(yè)NGK蘇州）環(huán)保陶瓷有限公司生產(chǎn)國田、國IV汽油機(jī)用三效催化轉(zhuǎn)化器陶瓷芯等。2.3汽油機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢汽車未來的發(fā)展趨勢可概括為高功率，大轉(zhuǎn)矩，低油耗，低排放。由于汽油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性比柴油機(jī)差，所以降低汽油機(jī)的能耗已經(jīng)成為汽車界當(dāng)前必須要解決的一個問題。具有理論空燃比的均質(zhì)混合氣的燃燒理論在火花點火發(fā)動機(jī)上被廣泛使用，它的最大優(yōu)點是可以實用三效催化器來降低CO、HC和NOx等廢氣的排放。不足之處是不能獲得較高的燃油經(jīng)濟(jì)性，為了提高發(fā)動機(jī)的熱效率和降低廢氣排放，燃燒技術(shù)在不斷地發(fā)展。汽油機(jī)經(jīng)歷了由完全機(jī)械控制的化油器供油為主到采用電控噴射、缸內(nèi)直噴、電輔助增壓和電動氣門、可變壓縮

25、比、停缸等技術(shù)的變化，汽油機(jī)發(fā)展的最終方案將采用綜合汽油機(jī)和柴油機(jī)優(yōu)點的燃燒控制技術(shù)。目前最有代表性的三大汽油機(jī)技術(shù)是：a.汽油直噴技術(shù)。開發(fā)車用具有汽油機(jī)優(yōu)點同時具有柴油機(jī)部分負(fù)荷高燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)點的發(fā)動機(jī)是主要的研究目標(biāo)。汽油缸內(nèi)直噴是提高汽油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的重要手段，近些年來，以缸內(nèi)直噴汽油機(jī)（GasoliineDirectInjection,GDI）為代表的新型混合氣形成模式的研究和應(yīng)用，極大地提高了汽油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。以日本為代表的非均質(zhì)直噴技術(shù)面臨燃燒穩(wěn)定性和后處理等問題，同時以歐洲為代表的均質(zhì)直噴技術(shù)正在興起。b.電動氣門與無凸輪發(fā)動機(jī)。發(fā)動機(jī)可變氣門正時技術(shù)（VariableVal

26、veTiming,VVT）是針對在常規(guī)車用發(fā)動機(jī)中，因氣門定時固定不變而導(dǎo)致發(fā)動機(jī)某些重要性能在整個運(yùn)行范圍內(nèi)不能很好的滿足需要而提出的。VVT技術(shù)在發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況范圍內(nèi)提供最佳的配氣正時，較好地解決了高轉(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)速，大負(fù)荷與小負(fù)荷下動力性與經(jīng)濟(jì)性的矛盾，同時在一定程度在一定程度上改善了排放性能。隨著環(huán)境保護(hù)和人類可持續(xù)發(fā)展的要求，低能耗和低污染已成為汽車發(fā)動機(jī)的發(fā)展目標(biāo)。VVT技術(shù)由于自身的優(yōu)點，日益受到人們重視，尤其是當(dāng)今電子技術(shù)的飛速發(fā)展，促進(jìn)了VVT技術(shù)從研究階段向?qū)嵱秒A段發(fā)展。電動氣門具有與電控噴射同等重要的意義，它將給發(fā)動機(jī)空氣系統(tǒng)控制和循環(huán)過程管理帶來一系列技術(shù)變革，如取消節(jié)氣門

27、、可變壓縮比、部分停缸等。c.燃燒方式的混合。傳統(tǒng)的火花點火發(fā)動機(jī)的燃燒過程在火焰?zhèn)鞑ブ校鹧媲颁h的溫度比未燃混合氣高很多。所以這種燃燒過程雖然混合氣時均勻的，但是溫度分布仍是不均勻，局部的高溫會導(dǎo)致在火焰經(jīng)過的區(qū)域形成NOx。柴油機(jī)的燃燒過程是擴(kuò)散型的，燃燒過程中燃燒速率由混合速率決定，點火在許多點發(fā)生，這種類型的燃燒過程混合和燃燒都是不均勻的，NOx在燃燒較稀的高溫區(qū)產(chǎn)生，固體微粒在燃料較濃的高溫區(qū)產(chǎn)生。在均質(zhì)充量壓縮點燃（HomogeneousChargeCompressionIgnition,HCCI）過程中，理論上是均勻的混合氣和殘余氣體，在整個混合氣體中由壓縮點燃，燃燒是自發(fā)的、均

28、勻的并且沒有火焰?zhèn)鞑?，這樣可以阻止NOx和微粒的形成。這種汽油機(jī)均質(zhì)與柴油機(jī)壓燃混合的燃燒方式，以燃料技術(shù)和控制技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合汽油機(jī)和柴油機(jī)兩種燃燒方式優(yōu)點的均質(zhì)壓燃HCCI內(nèi)燃機(jī)技術(shù)正在興起。三、燃?xì)獍l(fā)動機(jī)液化石油氣（LPG）,壓縮天然氣（CNC）,液化天然氣（LNC）等清潔汽車能源以其良好的經(jīng)濟(jì)性和較低的排放污染物，被認(rèn)為是車用發(fā)動機(jī)較為理想的代用燃料，得到廣泛應(yīng)用。然而相對傳統(tǒng)的汽油機(jī)，常見的缸外混合燃?xì)獍l(fā)動機(jī)普遍存在充氣效率低，動力性下降的問題，制約了燃?xì)馄嚨倪M(jìn)一步發(fā)展。天然氣發(fā)動機(jī)天然氣發(fā)動機(jī)分為單燃料發(fā)動機(jī)和雙燃料天然氣發(fā)動機(jī)。1）單燃料天然氣發(fā)動機(jī)。專用的天然氣發(fā)動機(jī)通常都具

29、有較高的壓縮比，并且多采用燃料噴射系統(tǒng)和特制的天然氣汽車用催化轉(zhuǎn)化器。例如豐田公司開發(fā)的5S-FNE型天然氣汽車發(fā)動機(jī)的工作原理：由壓縮氣瓶出來的CNG經(jīng)過濾消器過濾后，流入壓力調(diào)節(jié)裝置；調(diào)節(jié)后的CNG經(jīng)油氣分離器進(jìn)入噴射系統(tǒng)，有噴油器噴入各缸的進(jìn)氣道。2）雙燃料天然氣發(fā)動機(jī)。主要是在現(xiàn)有的汽油機(jī)、柴油機(jī)的基礎(chǔ)上加裝CNG供給系統(tǒng)改裝而成，以柴油機(jī)改裝為例，供油系統(tǒng)僅噴入少量柴油，用于引燃天然氣與空氣的混合氣。液化石油氣發(fā)動機(jī)液化石油氣發(fā)動機(jī)分為單燃料、兩用（可切換）燃料及雙燃料（LPG和柴油）三類。單燃料指發(fā)動機(jī)的燃料供給系統(tǒng)專為燃用LPG燃料而設(shè)計，具結(jié)構(gòu)保證氣體燃料能有效利用。兩用燃料是

30、可在兩種燃料中進(jìn)行轉(zhuǎn)換使用，設(shè)有兩套燃料供給系統(tǒng)，無論使用LPG還是汽油，發(fā)動機(jī)都能正常工作，利用選擇開關(guān)實現(xiàn)發(fā)動機(jī)從一種燃料到另一種燃料的轉(zhuǎn)換，兩種燃料不允許同時混合使用。雙燃料是指汽車發(fā)動機(jī)工作時同時使用兩種燃料，一般用壓燃的少量柴油引燃LPG與空氣的混合氣而實現(xiàn)燃燒，這種發(fā)動機(jī)也可用純柴油工作。該系統(tǒng)有同時供給汽車兩種燃料的裝備，配備兩個供給系統(tǒng)及兩個獨(dú)立的燃料儲存系統(tǒng)。依據(jù)發(fā)動機(jī)的運(yùn)行工況、燃料品質(zhì)和發(fā)動機(jī)參數(shù)，按一定的比例同時向發(fā)動機(jī)供給LPG和柴油。低負(fù)荷及怠速時自動轉(zhuǎn)換到純柴油工作方式。四、燃料電池技術(shù)燃料電池（FuelCell,FC）是一種將儲存在燃料和氧化劑的化學(xué)能通過電極反

31、應(yīng)直接轉(zhuǎn)化成電能的發(fā)電裝置。它不通過熱機(jī)循環(huán)過程，不受熱循環(huán)的限制，能量轉(zhuǎn)化效率高。燃料可以是氫、甲醇、乙醇、天然氣、煤制氣等，電池排放廢氣少，對環(huán)境污染小。它不需要充電，只要外部不斷地供給燃料，就能連續(xù)穩(wěn)定的發(fā)電。根據(jù)燃料電池的發(fā)電原理，氫氣是最理想的燃料。這種氫燃料電池技術(shù)具有一種潛在的魅力，如果工程師和科學(xué)家們能夠?qū)⑦@種潔凈蓄能系統(tǒng)真正地應(yīng)用于汽車，那么大多數(shù)汽車上使用的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)將成為歷史。燃料電池通過化學(xué)反應(yīng)將氫轉(zhuǎn)化成電能，這種化學(xué)反應(yīng)的唯一副產(chǎn)品是熱量和水蒸氣。電能供應(yīng)給電機(jī)來驅(qū)動汽車。該項技術(shù)依靠氫和氧的化學(xué)反應(yīng)釋放能量，相對于內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動，燃料電池驅(qū)動的效率更高，污染更低，甚至是

32、沒有污染，它排出的僅有純凈的水蒸氣。實際上從60年代起，航天工業(yè)就已經(jīng)使用這種燃料電池了。該技術(shù)已應(yīng)用于部分試驗車輛和為某些建筑物提供電能。但由于氫燃料電池動力汽車成本高，而且給電池補(bǔ)氫的補(bǔ)給站”數(shù)量很少，目前商業(yè)化推廣還為時過早。而美國通用汽車公司和戴姆勒一克萊斯勒公司不久前便與美國能源部簽署合約，計劃在將來5年內(nèi)開發(fā)氫燃料電池動力汽車。其中，梅賽德斯一奔馳A級”-Cell"便是采用了該技術(shù)的代表車型之一，該車將整個燃料電池系統(tǒng)置于夾層地板裝置中，應(yīng)用65千瓦異步電動機(jī)加以驅(qū)動，這使其輸出范圍可達(dá)到72千瓦（97馬力）。其時速最高可至140公里，行程達(dá)162公里。汽車工業(yè)目前面臨的

33、挑戰(zhàn)是如何向燃料電池供給大量的氫。通用汽車公司相信自己已經(jīng)找到了一條捷徑可將其燃料電池汽車推進(jìn)。他們采取了從汽油中提取氫的方法，這樣可使駕駛汽車的人利用國家現(xiàn)有的燃油供給基礎(chǔ)設(shè)施。通用汽車公司正在研究設(shè)計一條實用的汽油改造線，估計，該項目將耗資數(shù)10億美元。通用汽車公司希望自己能成為第一家實出100萬輛汽車的公司。其他一些汽車制造廠商，如：福特、戴姆勒-克萊斯勒、本田等公司也正在抓緊研制氫燃料汽車和甲醇燃料汽車。這兩種燃料都需要新的供應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施。只有完善這兩種燃料供應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施，才能使人們廣泛地接受使用氫燃料汽車和甲醇燃料汽車。五、混合動力驅(qū)動技術(shù)現(xiàn)代的混合動力汽車是從上世紀(jì)90年代末才開始逐

34、漸發(fā)展起來的。按照其工作方式，大體上可以分為串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三種。1）串聯(lián)式混合驅(qū)動系統(tǒng)由電動機(jī)驅(qū)動汽車行駛，發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)集成為輔助動力單元（APU）,發(fā)動機(jī)在最佳工況點附近驅(qū)動發(fā)電機(jī)以相對穩(wěn)定的工況運(yùn)行。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率無法滿足汽車行駛時對功率的需求時（如起動、高速行駛、爬坡等），電池組可以向發(fā)動機(jī)提供額外的電能；當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率超過汽車行駛對功率的需求時（如低速、滑行、停車等），發(fā)電機(jī)向電池組充電。三菱公司開發(fā)的串聯(lián)混合動力輕型貨車Canter就是一種串聯(lián)式的混合動力電動汽車，排量為1.8L的液化石油氣發(fā)動機(jī)在2000r/min的轉(zhuǎn)速下功率為20kW,發(fā)電效率為27%o不過該方式能量

35、轉(zhuǎn)換次數(shù)多，效率不高，續(xù)駛里程也有限，因此已基本被淘汰。2）并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)是指發(fā)動機(jī)與電動機(jī)可以分別獨(dú)立地驅(qū)動車輪，該系統(tǒng)適合于城市間公路行駛的車輛。當(dāng)汽車進(jìn)入市區(qū)行駛時，關(guān)閉發(fā)動機(jī)，進(jìn)入電動狀態(tài)；當(dāng)汽車在市郊公路行駛時，關(guān)閉電動機(jī)，由發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動。但是與混聯(lián)式相比，控制不夠靈活。3）混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)是發(fā)動機(jī)和電動機(jī)既可以分別驅(qū)動汽車也可以同時驅(qū)動汽車。該系統(tǒng)適合各種行駛條件，續(xù)駛里程與內(nèi)燃機(jī)汽車相當(dāng)，是最理想的混合電動方案，其技術(shù)含量高，控制復(fù)雜，豐田公司把Prius使用的混合動力系統(tǒng)（THS,toyotahybirdsystem）定義為一種并一串聯(lián)系統(tǒng)。THS的控制核心是一個行星輪系構(gòu)成的動力分配裝置，發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)分別與行星輪和中心輪相聯(lián)。該裝置通過協(xié)調(diào)發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，能起到電控?zé)o級變速器的作用，無需離合器。它可以通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來