试论汽车发动机新技术的开发与展望

试论汽车发动机新技术的开发与展望
摘要：现在汽车产业的发展趋势，是汽车自出现以来最快的几十年，人们对于
交通工具的要求，以及环境因素的考量使得发动机技术也在不断的飞升。

汽车发
动机技术的日新月异，正不断的满足消费者所提出的各种苛刻要求。

我们可以相
信在不久的将来，汽车发动机的发展一定会非常光明。

关键词：汽车发动机；新技术；开发；展望
引言
随着人们对绿色环保的日益看重，发动机各项新技术也是朝着这个方面进行
研发的。

有效利用汽车新技术，不仅响应国家相应政策的要求，也在一定程度上
促进了汽车行业的技术改革，有效地提高了汽车发动机的性能，更加方便了人类
的生活。

总之，未来汽车发动机是朝着小型化、轻量化、安全化和高效、节能、
环保的方向发展的。

1汽车发动机的发展状况
进入本世纪以来，汽车发动机并未因其他的动力竞争而逐渐淡出历史舞台，
发动机技术的发展使得其仍处于主体地位。

通过高强度低密度的复合型材料的应用，使得发动机的在整体硬度不断变大
的同时还能够兼顾重量。

与传统的铸铁材料的发动机气缸相比，现在的合金材料
的缸体不仅导热性有所提高，更重要的是材质重量大大减少。

但由于本身制造成
本的问题，所以合金缸体并没有完全取代铸铁钢铁。

1998年，由巴斯夫公司与丰田用聚酰胺6合作开发制造的进气歧管，取代了铸铁、铸铝等金属材料。

其特征
是一种经玻璃纤维强化的聚酰胺，并已成为众多车型的“首选材料”。

此种材质比
金属在质量方面减少了近40%，比起其他材质的缸体，阻力更低，更有利的空气
动力设计，使他实现起来更加容易。

在燃烧模式和燃烧系统也发生重大变革，由于稀燃技术在汽油机上的成功应用。

使得缸内直喷式汽油机、缸内直喷分层燃烧发动机、双模直喷发动机三种燃
烧系统成为主流的发动机燃烧模式。

在燃料方面，由于空气污染逐渐成为公众关注的主要问题，因此使用哪种燃油，改善燃油本身的经济成本，降低发动机对燃油的依赖已成为世界各国针对发
动机技术研发的主要方向。

不管是压缩天然气、乙醇汽油都是在根本上增加燃油
的燃烧效率，从而间接的降低发动机对燃油的依赖程度，并在合理范围内减少废
气的排放。

在智能控制方面，通过电子智能控制可以帮助人们更加有效的管控发动机的
更像工作流程，无论是燃油供给还是进气系统，通过更加智能的控制能够使得发
动机的动力系统更加高效。

2汽车发动的新技术
2.1VTEC技术
可变气门配气相位和气门升程电子控制系统（VTEC）由日本丰田公司开发的
该钟发动机技术，是世界上第一个能够同时控制气门开闭程度和时间的控制系统。

通过VTEC系统装置，发动机可以根据实际的行驶情况来自动改变气门的控制，
通过进气量和排气量的有效控制，来实现功率增大、油耗降低及污染减少的目的。

2.2发动机自动启停技术
随着城市车辆的日益增多，堵车、等红灯成为城市驾驶的常态。

为了能够达
到环保的严格要求，针对这种城市路况，各车企潜心研究，开发出了一种能够在
红灯、堵塞等汽车停滞状态下，使发动机自动停止运转；当绿灯或者车辆启动时，快速重启发动机的系统，即发动机自动启停技术，英文叫做STOP&START，简称STT。

当交通拥堵时，车辆停止行进，驾驶员踩下刹车并摘挡，这时ECU开始进
行自检。

当它发现发动机正在空转且没有挂挡，车速传感器信号显示车速为零，
则检查车辆是否有足够电量能够进行下一次启动，如果满足条件，发动机就会自
动停止工作。

当交通通畅时，车辆需要重新启动，驾驶员松开刹车、踩下油门踏板，发动机又会重新点火。

采用发动机自动启停技术，汽车能够在城市道路的行驶中减小燃油消耗量，
这是其最大的优点-省油，但是由于发动机需频繁的熄火和启动，还需配备增强型
的启动机和蓄电池，同时对机油油质也有了更高的要求。

另外，一些车型的启停
逻辑不合理，同时启动时噪音和震动较大，也容易造成积碳，这是这项技术的缺点。

2.3稀薄燃烧技术
为了更好的提高燃油的利用率，同时减少排放的污染，稀薄燃烧成为了发动
机技术研究的一个核心。

通常，发动机需要将混合气的空燃比控制在9~18之间，才能保证火花塞顺利点燃混合气，而采用稀薄燃烧技术的发动机的压缩比大于25：1。

上世纪80年代，丰田等日企提出稀薄燃烧的技术方案，后来，三菱更进一步
将其与缸内直喷技术相结合，出现了缸内直喷稀薄燃烧（GDI）技术。

通常GDI技术采用多次喷射技术，或利用燃烧室壁面结构，令混合气产生滚流，从而使混合气产生分层，使靠近火花塞的混合气具有较高的空燃比，以利于
点火。

这种技术能够很大程度上提升车辆燃油经济性和减少排放污染物的生成，
但是由于空燃比增加导致尾气中的NOx难以处理。

目前，针对GDI技术的这一弊端，第二代马自达创驰蓝天发动机将会采用一
项新的技术-均质稀薄压燃技术（HCCI），这项技术将改变传统的点火方式，令汽
油机采用压燃点火来实现稀薄燃烧。

这将进一步提升发动机的效率，同时改变汽
油机易产生炙热区的问题。

但是同时也有一些弊端，如很难与涡轮增压技术相搭配，易爆缸等。

2.4废气涡轮增压技术
由于国内节能减排及购置税减半的政策驱动，废气涡轮增压技术因其在动力性、燃油经济性和低碳排放方面的出色表现开始在小排量车型上大批量应用。

废
气涡轮增压系统由废气涡轮增压器、内燃机进和排气系统组成。

其中废气涡轮增
压器是主要的部件。

涡轮增压器实际上是种空气压缩机，通过压缩空气来增加进
气量。

发动机排出的废气并不是直接排入大气，而是利用其惯性冲力来推动涡轮
室内涡轮，涡轮又带动同轴叶轮，叶轮压缩吸入的空气，使之增压进入气缸。

当
发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多空气进
入气缸，从而提高喷油量，进一步增加发动机的输出功率。

废气涡轮增压技术最大的优点就是可以在不增加发动机排量的基础上较大幅
度提高发动机的动力输出。

但是涡轮增压的问题也难以得到根治，如机油损耗量
过大（烧机油）、可靠性耐用性不高、转动轴承容易坏、涡轮迟滞等等。

3未来汽车发动机的发展方向
发动机就是汽车的心脏。

发动机技术的革新才是汽车性能提高的重要支撑，
也是决定汽车质量好坏的一个根本标准。

当前，汽车发动机技术已经比较成熟，
各种新技术的使用已经大大的提升了汽车的整体性能。

另外，电子技术的应用也
帮助汽车发动机及其他方面产生的很大的进步。

只有不断的完善现有的电子及燃
机技术，将二者有机的结合起来，共同为发动机的工作提供一个精确、合理的工
作过程，才能够帮助发动机最终时实现人们不断提高、不断苛刻的性能要求，实
现实现高度智能将是汽车发动机未来发展的必然趋势。

结束语
发动机是汽车上非常重要的组成部件之一，主要通过燃烧汽油或柴油来使汽
车得到足够的动力。

自1886年卡尔本茨发明的第一辆汽车到现代智能化的汽车，汽车发动机也经历了很长时间的发展。

随着最近几年电控技术的快速发展和国家
对节能减排的日益重视，人们对发动机的要求也越来越高，因此新型发动机的研
发也更多地考虑到发动机的燃油经济性和环保性。

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