浅谈发动机的燃油经济性

摘要：随着汽车工业的快速发展，石油资源短缺的矛盾日益突出，节能的重要性和迫切性越来越显现出来，如何节约能源和减少消耗能源时产生的温室效应的副作用，降低汽车燃油消耗似乎已成了汽车制造者和使用者的一个永恒的研究课题。文章将围绕汽车动力系统、关键部件及操控技术等三个方面，来综合分析燃油经济性的影响因素。

关键词：发动机性能；汽车保养；燃油经济性 ；发动机节能技术；燃油系统

中图分类号：G62 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）33-0173-02

汽车的燃油经济性是指每行驶100km所消耗燃料量的升数（L/100km）或公斤数（kg/100km）。随着汽车工业的快速发展，石油资源短缺的矛盾日益突出，节能的重要性和迫切性越来越显现出来，如何节约能源和减少消耗能源时产生的温室效应的副作用，降低汽车燃油消耗似乎已成了汽车制造者和使用者的一个永恒的研究课题。本文将从发动机理论基础、发动机节能技术及日常保养三个方面来综合分析燃油经济性的影响因素。

1 发动机理论因素对燃油经济性的影响

发动机是一辆汽车动力输出的关键，与油耗密切相关。发动机的工作过程中影响油耗的两个最根本的因素是空燃比和发动机负荷。空燃比，这个参数实际上就是衡量混合器浓度的一个量，1：1为标准浓度混合气，大于1的为偏稀，小于1偏浓。发动机负荷，发动机的转速不变时，其性能指标随负荷的变化关系，在测定负荷特性时必须保持转速不变。即：当发动机转速不变，而逐渐改变节气门开度，每小时耗油量B、燃料消耗率b随负荷（Pe、Ttq或Pme）而变化的关系。这两个值都有一个理论上的最佳值（发动机负荷为90%、空燃比为1.05：1），在实际工作过程中，空燃比和发动机负荷的实际值越接近理论值，汽车就越省油。

2 发动机节能技术对燃油经济性的影响

2.1 新技术兴起

2.1.1 发动机启停系统。

节油效果：拥堵环境，燃油经济性最多提升5%～10%。

启停系统（Start/Stop）的工作原理：当车辆遇到红灯或塞车时，驾驶员制动使车辆停下来后，Start/Stop系统自动检测：发动机空转且没有挂挡；防锁定系统的车轮转速传感器显示为零；电子电池传感器显示有足够的能量进行下一次启动。满足这三个条件后，发动机自动停止转动。而当信号灯变绿后，驾驶员踩下离合器，发动机则自动重新启动，挂入挡位后即可前行。在高效的蓄电池技术和相应的发动机管理程序的支持下，启停系统在较低的温度下也能正常工作，只需短暂的预热过程便可激活。

2.1.2 缸内直喷技术。

节油效果：燃油经济性最多提升10%～20%。

缸内直喷又称FSI（Fuel Stratified Injection），即燃料分层喷射技术。优点在于喷油精准、燃烧更加充分，以此来达到节能减排的目的。此外，它经常与VVT（气门正时）、Turbo（涡轮增压）一起配合使用，发挥更佳的动力和节能效果。

缸内直喷技术的工作原理：通过活塞泵提供100bar以上的压力，将汽油提供给位于汽缸内的电磁喷射器。然后通过电脑控制的喷射器在最合理的时间直接注入燃烧室，精度接近毫秒，喷身器的精度对设计和制造都提出了更高的要求。而且喷射器的安装，也必须在汽缸上部留给其一定的空间。由于汽缸顶部已经布置了火花塞和多个气门，已经相当紧凑，所以将其布置在靠近进气门侧。如果布置不合理、制造精度不高，就会导致刚度不足甚至漏气。

2.1.3 可变排量技术。

节油效果：公路环境，燃油经济性最多提升8%～20%。

发动机可变排量技术是通过控制电脑判定，在负荷低、车速低的情况下，将部分气缸停止工作，停止供油，在加速或者高负荷时，关闭的气缸将会自动被打开，在这一系列过程中，达到节油的目的。

2.1.4 可变气门正时技术。

节油效果：燃油经济性最多提升5%～15%。

发动机可变气门正时技术（VVT，Variable Valve Timing）是近些年来被逐渐应用于现代轿车上的新技术中的一种。

可变气门正时技术的工作原理：当发动机低速转换成高速，计算机自动将机油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮，在压力的作用下，小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度，使凸轮轴在60°的范围内向前或向后旋转，从而改变进气门开启的时刻，达到连续调节气门正时的目的。

2.2 老技术改进

2.2.1 采用空燃比自动控制系统。现有燃气发电机组空燃比的自动控制系统基本还停留在单一调节，导致机组控制不准确、运行不稳定。

而空燃比自动控制系统采用精确控制，即采用超前和滞后双重控制。超前控制则根据CH4浓度调节主管道混合气中的燃气和空气进气量，使进入机组吸气管的混合气已达到空燃比的最佳范围之内，或者通过流量计直接根据空气和燃气的进气量来控制空燃比。滞后控制则根据缸温控制，但采用单缸控制，每个缸加装步进电机控制单缸进气量，进而可单缸调缸温。

2.2.2 通过压缩比改善经济性。一般柴油发动机的压缩比在12～22之间，压缩比的变化对其燃油经济性的影响不是很大。但是汽油发动机压缩比较低，一般在6～11左右，压缩比的变化对汽油发动机的热效率影响非常明显，压缩比越高，热效率越高，其燃料消耗就越低。提高压缩比是降低汽油发动机油耗的重要途径。

对于在用汽油发动机而言，提高压缩比要考虑原发动机结构强度的限制和燃烧方面的限制。大幅度提高压缩比势必导致最大燃烧压力的突升，对发动机的寿命和可靠性等有影响；同时对汽油的辛烷值要求也要相应提高，否则气缸压缩终点的压力和温度升高很多，将引起爆燃、表面点火等不正常燃烧的发生。对于新设计汽油发动机机，除考虑上述因素外，还要考虑提高压缩比会引起发动机效率下隆的排气中的氮氧化物和碳氢化合物增加，因此，新生产的汽油发动机的压缩比均控制在10以内。

3 发动机日常保养对燃油经济性的影响

发动机是整车的心脏，做好定期保养也是可以降低油耗的。发动机的清洗项目有多种，主要指的是清洗燃油系统和润滑系统。

燃油系统主要是由汽油与空气相混合形成可燃混合气，汽油中本身含有杂质，空气中有灰尘，汽油在高温高压燃烧并与大气氧化后产生积碳，这些积碳不及时清理会带来诸多故障，如冷车难启动、发动机抖、发动机无力、油耗增高、尾气排放超标等不利现象。

润滑系统中主要是靠机油来润滑，优质的机油不仅能有效降低发动机磨损，提高发动机运行效率，同时也能节省燃油消耗、延长换油周期，并且有助于保持发动机清洁，延长发动机使用寿命，使发动机长期性能表现如新，无形之中节约维修费用。

参考文献

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作者简介：严志国（1979-），男，江苏南通人，江苏省南通市广播电视大学教师，助教，研究方向：汽车专业教学。

（责任编辑：叶小坚）