车用汽油机技术的优化措施研究

刘其开

（湖南省宁乡实验中学 410600）

车用汽油机技术的优化措施研究

刘其开

（湖南省宁乡实验中学 410600）

在第一量汽车诞生之后，汽油机汽车已经走过了一百多年的历史，有效提升了人们的生活质量。但是在现代社会，人们越来越重视仅能减排，汽油机虽然质量轻、噪声小、升功率高，但是却会对环境造成较大的污染，这些污染物不仅对人体有危害，也导致环境日益恶化。本文主要针对车用汽油机技术的优化措施进行分析。

车用汽油机；技术对比；优化措施

近年来，全球汽车保有量一直呈出增长趋势，其中乘用车占据了34%的比例，虽然在技术水平的革新下，油电混合汽车比例开始增长，但是其中依然以汽油机为主。汽油车不仅油耗高，且容易造成污染，因此，必须要重视高效车用汽油机技术的研究。从汽车的排气污染来分析，各个汽车厂家纷纷推广新技术，希望可以提高汽油机的工作效率，这已经取得了初步的成效。

1 燃油机与柴油机的比较

当今全球的汽车使用量已经超8亿辆左右，当中汽油机车大概占65%左右。截止到2007年末，中国的民用汽车达5千多万辆，其中汽油机车占到19580000辆，占总数的34%。而且最近几年来，我国汽车的年产汽油车的比例一直保持在50%往上，这会使我国的汽油车比例很快的达到世界的平均水平。与此同时，汽油车的耗油量平均要比柴油车高出20～30%左右。所以，从面广量大与汽油车油耗高这两个方面来看，汽油车的节能的潜力更大，所以应该重视对汽油车节能高效技术的研究和应用。

2 汽油机节能的潜能

单从排气污染方面来讲，汽油车与柴油车相比更加容易治理。丰田与本田公司使用多级的催化剂并耦合碳氢吸附技术的后处理装置，就可以将汽油车尾气达到“零”排放。与柴油车相比，虽然柴油车因为节能优势使其在欧洲大规模地被应用，而且引发了在中国是否要推广柴油轿车的讨论，但是在欧洲有明确的排放标准，所以柴油车就必须要安装后处理装置，这就会大大降低了其低油耗的长处，而且还会导致柴油车的发动机与整车的成本大幅度的提高，这样势必会降低市场的竞争力。而且同样的担忧也已经在盛行柴油轿车的欧洲出现了。相比较之下，发展高效的汽油机是一条更有效、成本更低的途径，近年来外国也有类似的想法，比如美国的西南研究院在4年前已经联合汽车发动机的大企业开展了相关的研究计划，目的是开发出高效的汽油机。

3 汽油机耗油高的主要原因

自从汽油机诞生130多年来，经历了化油器到电控燃油喷射等重大的在技术方面的进步，其燃烧模式包括两种：传统的火花点火方式和预制均质混合气，它和柴油机的压缩着火燃烧以及非均质混合气模式，形成内燃机两种主要的燃烧模式。对这两种燃烧模式进行比较，可以撑握如何提高汽油机热效率，也就是汽油机热效率比柴油机高的原因：

（1）压缩比过低。在最近10多年来，非增压汽油机平均压缩比由原来的ε=10增加到现在的ε=10.5，采用高辛烷值的汽油时可达ε=11，但是却远远比柴油机压缩比ε≥15要低。由于提高压缩比会产生爆震，因此汽油机回比柴油机耗油高。

（2）泵吸损失大。因为汽油机的负荷调节采用的是“量调节”的进气节流的方法，所以会导致占循环指示功20%的泵吸损失，是柴油机的10倍还要多比热容比低。按照热力学的基本原理，将比热容比k增加就可以提高热效率。但是因为汽油机的混合气偏浓，k的值会向下限偏移。

（3）燃烧稳定性差。一般用循环波动率来表示内燃机的燃烧稳定性，汽油机的循环波动率大概在5～10%，但是柴油机的只有1～3%。有关研究结果表明，循环波动率只要每增大1%，指示热效率就会下降1.5%左右。这也是由源于汽油机火花点火的方式所决定的。所以为了解决这些问题，在汽车上安装了高效的均质压燃机。

4 在车辆上应用均质压燃的可行性

美国的研究机构于2005年，将均质压燃汽油机安装在一台轻型的小卡车，几乎将美国EPA规定的测试行程跑完。戴姆勒在2007年时展示了，装有均质压燃汽油机的汽车样车，并进行了道路测试。2008年大众也发布了关于均质压燃汽油机的汽车样车。这些事实证明了均质压燃汽油机安装在汽车上是可行的。

4.1 在燃油性质与工作环境变动时的燃烧时间控制

在汽油性质与环境发生变动时，燃烧时间可通过控制参数的调节进行控制。当汽油的辛烷值从92加大到101时，只要将进气的温度增加13.5℃，就能够保证均质压燃的燃烧时间不变。此外，最理想的可变气门系统是相位和升程完全自由无级可变，通过这种全可变气门系统，我们有可能控制压缩比可变甚至工作循环的冲程数可变，这必将引起内燃机新的技术革命。FEV和LOTUS等公司正在研制电磁驱动或电液驱动的全可变气门系统，产业化尚需一定时间。

4.2 在均质压燃工作范围内控制燃烧时间

因为负荷的加大，均质压燃的燃烧时间对参数的变化变得更加敏感，而参数的变化范围却更加狭小了，所以控制变得越来越困难了。所以均质压燃汽油机一般采用的是双燃烧的方式，在负荷加大到一定程度后再改用点燃燃烧。这样就可以控制住均质压燃燃烧时间，也有助于扩大均质压燃的工作范围。

5 结束语

汽油机为了达到高效率而使用压缩着火、缸内直喷燃烧，而柴油机为了低排放使用预混合的燃烧，两者有相似的燃烧方式和形成混合气上，这就表明柴油机和汽油机可能进行统一融合。柴油与汽油融合在一起的统一式内燃机将会形成内燃机发展史上一道全新的风景。

[1]张继卫，闫亮，刘克.改善燃油喷射系统达到非道路柴油机的国Ⅲ排放标准[J].拖拉机与农用运输车，2016（03）.

[2]缪雪龙，毕方英，王先勇，洪建海，郑金宝.柴油机超多喷孔预混合燃烧研究（下）[J].现代车用动力，2010（04）.

[3]欧阳明高.汽车新型能源动力系统技术战略与研发进展[J].内燃机学报，2008（S1）.

U464

A

1004-7344（2016）29-0289-01

2016-9-30