未來汽車發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向

未來汽車發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向李光耀由于石油是化工燃料，總有被采盡的一天，那么未來的發(fā)動機(jī)供求矛盾會隨著石油燃料的枯竭而退出歷史舞臺嗎?這是人們普遍關(guān)心的大問題。應(yīng)該說，這種擔(dān)心是合理的。但根據(jù)目前的資料顯示，全球的石油資源至少在未來的40?50年內(nèi)還不會出現(xiàn)完全枯竭的情況。但是50年后，情況就不好說了。當(dāng)然，隨著人類對全球資源的進(jìn)一步調(diào)查，還會發(fā)現(xiàn)一些過去沒有勘探到的資源。不過目前仍以石油作為汽車發(fā)動機(jī)主要燃料。由于汽車內(nèi)燃機(jī)是通過燃料的燃燒，把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，再將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的熱動力機(jī)械。熱力學(xué)、燃燒學(xué)和機(jī)械學(xué)的理論分析表明，內(nèi)燃機(jī)是熱效率最高的熱力機(jī)械，但仍存在著巨大的節(jié)能及降低尾氣污染的潛力。對于量調(diào)節(jié)式的汽油機(jī)而言，在部分負(fù)荷時，供求矛盾因節(jié)氣門開度小而造成發(fā)動機(jī)的泵氣損失大，從而降低發(fā)動機(jī)的機(jī)械效率，影響到經(jīng)濟(jì)性。取消節(jié)氣門就是提高汽油經(jīng)濟(jì)性的最根本措施。但由于目前的汽油機(jī)是用節(jié)氣門來調(diào)節(jié)混合氣量的，取消節(jié)氣門，發(fā)動機(jī)的動輸出無法控制，因此必須探索新的途徑。目前的混合氣均質(zhì)壓燃理論為解決這一問題提供了很好的思路。該理論是在汽油機(jī)上取消節(jié)氣門，用噴油量調(diào)節(jié)輸出，采用大量的高溫氣混合到適當(dāng)比例的燃料和空氣混合氣中，用發(fā)動機(jī)的壓縮行程用活塞壓縮使混合氣自己著火，從而解決汽油機(jī)無節(jié)氣門下的動力輸出與同時采用三元催化轉(zhuǎn)化器的矛盾。汽油直接噴射技術(shù)就是基于這一思路。將汽油機(jī)的節(jié)氣門調(diào)節(jié)動力輸出，改為用噴油量控制動力輸出。這樣一來，采用汽油直接噴射的汽油機(jī)與目前的電控噴射發(fā)動機(jī)相比，燃油消耗量可以減少15%左右。采用同樣理論也可以應(yīng)用到柴油機(jī)上，使柴油機(jī)在均質(zhì)混合氣時壓燃著火，而不是現(xiàn)在的邊噴油、邊著火的擴(kuò)散燃燒模式，從而使柴油機(jī)的廢氣排放達(dá)到最低，特別是煙度排放和氮氧化合物的排放。目前均質(zhì)混合氣壓燃著火的理論正在付諸實施之中。一旦這一新理論在實踐得到應(yīng)用，可以預(yù)見，今后的發(fā)動機(jī)供求矛盾更加高效、更加清潔，汽車的使用將更加安全、更加環(huán)保。未來的發(fā)動機(jī)除繼續(xù)需要燃料燃燒，還需要曲柄連桿機(jī)構(gòu)輸出動力之外，其余的部件均可以由電子、液壓來控制，成為真正的機(jī)、電、液一體化的產(chǎn)品。因此，今后汽車發(fā)動機(jī)的發(fā)展方向主要表現(xiàn)在以下幾個方面：改進(jìn)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高發(fā)動機(jī)的機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)優(yōu)化發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用多種技術(shù)組合，如：電控噴射技術(shù)、廢氣循環(huán)技術(shù)、多氣門技術(shù)、廢氣旁通技術(shù)和高效增壓中冷技術(shù)等等，可以通過對噴射時間、噴射位置、噴射區(qū)域、噴射方式的智能控制，使燃油達(dá)到理想的霧化狀態(tài)，進(jìn)一步提高燃油的熱效率，改善汽車的動力性并降低有害氣體、有害微粒的排放。發(fā)展發(fā)動機(jī)的后處理技術(shù)隨著對發(fā)動機(jī)排放要求的日趨嚴(yán)格，改善發(fā)動機(jī)工作過程的機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)其實施難度也越來越大。能統(tǒng)籌兼顧動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能的發(fā)動機(jī)將越來越復(fù)雜，成本也急劇上升。因此，而治標(biāo)不治本的外科手術(shù)式的廢氣后處理凈化技術(shù)在一定時期內(nèi)（如三元催化轉(zhuǎn)化器、微粒捕集器、氧化催化轉(zhuǎn)化器等）還能得到了相應(yīng)的發(fā)展，即在不影響或少影響發(fā)動機(jī)其他技術(shù)的同時，在排氣系統(tǒng)中安裝各種凈化裝置，采用物理和化學(xué)的方法降低廢氣中的污染物。復(fù)合動力技術(shù)的應(yīng)用隨著汽車保有量的增大，降低燃油消耗和排放污染具有重大意義。一些國家相繼制定了未來汽車燃油消耗指標(biāo)和新型汽車發(fā)展計劃。如歐美等國正在新型汽車的開發(fā)，所要開發(fā)的新型汽車與現(xiàn)在的汽車相比，在燃油消耗相同的條件下，至少要提高行使里程50%，或減少燃油消耗35%?40%。最有可能實現(xiàn)這一目標(biāo)的方案是采用柴油機(jī)和電動機(jī)作為動力的復(fù)合技術(shù)。所以，復(fù)合動力技術(shù)也是汽車發(fā)動機(jī)研究的一個重點。燃料電池技術(shù)的推廣要達(dá)到理想的零排放的發(fā)展目標(biāo)，比較理想可行的技術(shù)方案就是采用燃料電池作為動力源驅(qū)動電動機(jī)，因此發(fā)展燃料電池技術(shù)也是今后的一個發(fā)展方向。傳統(tǒng)的潤滑理論的改變以燃油替代機(jī)油潤滑，改變傳統(tǒng)的潤滑方式，可進(jìn)一步提高燃油的經(jīng)濟(jì)性，并減少污染物的排放。新材料、新技術(shù)的應(yīng)用通過對發(fā)動機(jī)機(jī)體及部件材料和制造方法的改進(jìn)，可以進(jìn)一步降低發(fā)動機(jī)的自重并提高其自身的強度。這也是提高汽車發(fā)動機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的