汽车发动机的现状及发展趋势_郭俊才

第20卷　第4期1998年8月武　汉　汽　车　工　业　大　学　学　报

JOU R NA L O F W U HA N A U T OM OT IV E P OL Y T ECHN IC U N IV ERSIT Y Vol.20No.4 Aug.1998　

汽车发动机的现状及发展趋势

郭俊才蒋炎坤罗健夫

(武汉工业大学)(华中理工大学)(武汉汽车工业大学)

摘　要 在对国内外汽车发动机的发展历史及其现状进行分析的基础上,展望了汽车发动机的发展趋势,提出了应加强对现有汽车发动机进行排污控制和降噪处理,并应加速对非燃用石油汽车发动机的研制开发。

关键词 汽车发动机;排污控制;降噪处理

中图法分类号 U464

汽车工业的发展自始至终都是与发动机紧密联系在一起的,发动机的每一次变革都会促进汽车工业的发展,如汽车的严格控制排放、保护环境就表明了这一点。

1　汽车发动机的发展现状

1.1　国外汽车发动机的发展现状

在满足汽车对其动力性、可靠性、使用寿命不断提高的前提下,近些年来国外汽车发动机的发展主要围绕满足环境保护和节能节材等方面,并采取了许多新的技术和方法。主要有:直喷燃烧室、高压喷射;低惯量小压力室和无压力室喷油器;顶置式凸轮和多气门;增压及增压中冷技术;排气后净化处理;电控技术等[1]。

1.1.1　汽车发动机现代化设计技术的深化与普及

发动机CAD技术(包括有限元和模态分析等)的广泛应用表现在:利用计算机将方案设计、结构设计到计算机辅助制造(CA M)连为一体,以节省研制开发时间和提高其设计水平。如日本五十铃公司近年来采用CAD优化设计的H系列柴油机,加上其他新技术,如顶置凸轮、强化喷油泵等,其寿命为60年代开发的B系列的2倍[4],噪声、燃油消耗率等都具有世界先进水平。

1.1.2　电控技术在国外汽车发动机上日益完善

目前,国外汽车已采用电控喷油装置,电控可变截面涡流或废气放气阀以及电控废气再循环和颗粒滤清系统等[2],微电子技术及其计算机的广泛应用,汽车发动机已经从传统的技术密集型机械产品转化为技术密度高的机电一体化产品。

1.1.3　现代工艺装备技术与管理的应用

发达国家主要的汽车发动机及其配件制造部门都投入巨资,加快技术改造和扩大产量,他们大多已经发展到从材料、加工及装配调试等一系列过程都实现了全面的计算机管理。机械加工方面,根据批量不同采用了半柔性加工自动线和柔性加工自动线。

稿件收到日期:1998-05-07.

郭俊才,男,48岁,副教授,现从事期刊编辑出版方面的研究工作.武汉,武汉工业大学期刊编辑部(430070).

16武　汉　汽　车　工　业　大　学　学　报 1998年8月

1.1.4　普遍重视排放和环保问题

许多发达国家不断地更新有关汽车排放的法规,对NO x、HC、CO和颗粒排放日益从严。从1970年美国众议院修改“净化空气法案”(CAA)至今,其标准已经相当苛刻。如HC含量要求小于1.748g/(kW・h),CO含量小于20.8g/(kW・h),NO x含量小于5.48g/(kW・h),颗粒含量小于0.13g/(kW・h)。而且规定,到2000年把HC从现有水平还要减少55%,NO x 在现有含量的基础上再降15%[3]。目前美国加利福尼亚州又颁布并实施了“零排放车辆”(ZEV),瑞典对“新型柴油”进行了试验研究,进一步探索了车用发动机低公害和高效率的燃料,以减少汽车的有害排放对环境的污染[2]。由此可见,他们对发动机的排放和环保问题的重视程度及所投入的力度。

1.2　国内汽车发动机的发展现状及差距

1.2.1　我国汽车发动机的产品现状

就国内汽车发动机的产品现状而言,到目前为止,已发展了6105Q、6110Q、4102Q、6102Q、4930Q等系列柴油机和270Q、376Q、GM2.0(489Q)、491Q等系列汽油机。在其配套件及零部件方面,相应地引进和开发了一批关键件,如A型喷油泵、P7型喷油泵、BQ型喷油泵、火花塞镍包铜中心电极制造技术等。

近几年,国内也已开始发展电喷发动机。如神龙富康1.6升的RX型车的发动机、一汽捷达的488电喷发动机等。这些都是很典型且上了批量的厂家,电喷发动机在国内是一新鲜事物,但毕竟已经起步。

1.2.2　我国汽车发动机的技术现状

¹我国已经能自行开发设计中小功率的车用发动机和部分中速柴油机,水平达到国外七八十年代水平,小缸径多缸柴油机的转速已达3600r/m in[1],有的已采用直喷燃烧技术。

º增压技术的开发和应用取得突破。目前,国内一些大型厂家已能开发出各种增压器,并组织批量生产。如二汽引进的康明斯B系列柴油机(CUSB),南汽引进的SOFIM2.5L柴油机[4],还有上海桑塔纳、天津夏利轿车等的发动机,大部分都已国产化,而且相当成功。

»现代设计技术的应用。如计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)等都已普遍受到国内许多汽车生产厂家的重视,并已开始应用于科研及生产实践中。

1.2.3　我国汽车发动机的不足之处

¹各种单项性能落后,综合性能水平低下。如多缸柴油机燃油消耗率一般比国外机型高10%左右[4];平均无故障工作时间(M TBF)约为国外的1/3～1/2。

º现代计算机技术的应用不足,电控技术、各种新型材料(如陶瓷、工程塑料和复合材料)的应用还处在起步阶段,有的甚至还是空白。

»制造技术和设备落后。大部分生产企业的工艺设备水平只相当于国外六七十年代的水平,加工精度普遍比国外低一级,光洁度低一至两级。

¼开发能力差、技术储备不足,新产品的开发周期长,设计方法和手段落后。CAD、CA T 和CAM可靠性设计、快速模拟试验等现代化设计方法在国内很多单位(包括科研院所等)刚起步,这样,造成整个行业技术储备不足。

2　汽车发动机的发展趋势

汽车发动机已经过了一百年的发展历史,许多技术和产品已日趋完善,但随着人类科技进