汽车发动机技术及其新进展研究

　　随着社会生活水平的提高，交通运输体系的日渐完善，汽车数量也在不断增加，而汽车发动机是汽车的核心系统，为汽车提供动力，汽车性能很大程度上由发动机性能决定。在环保节能理念深入人心的形势下，对汽车发动机技术提出了新要求。下文就将了解汽车发动机的总体构造，探讨新形势下汽车发动机技术的新进展。

　　汽车发动机的总体构造：

　　汽油机通常由两大机构、五大系统组成。即曲柄连杆机构、配气机构，燃料供给系、点火系、润滑系、冷却系和启动系。柴油机与汽油机基本相同，主要不同在于柴油机的燃料供给系与汽油机的有很大差别，此外柴油机没有点火系。

　　1、汽车发动机机械系统方面新技术

　　1.1双阻尼减震飞轮技术

　　双阻尼减震飞轮技术能够将汽车空档齿轮噪声有效降低，同时使得手动变速更为顺畅、稳定，换挡效果更佳。双阻尼减震飞轮技术是将原本的飞轮分为两部分，其中一部分与离合器压盘相连接，用以将变速器转动惯量提高，另一部分则与发动机曲轴相连接用以将发动机转动扭矩启动和传递。两个部分之间由弹簧减震器相连形成整体。依靠飞轮的能量储存和释放，使发动机运转更加平稳。双阻尼减震飞轮技术如图1。

　　图1 双阻尼减震飞轮

　　1.2缸盖集成排气歧管技术

　　缸盖集成排气歧管技术是将排气歧管集成于气缸盖内。一方面有助于节省材料，缩小体积，减轻重量，使整车重心降低。另一方面，排气歧管与缸盖水套的热交换，能在发动机冷启动状态下快速提升发动机的工作温度;同时排出的尾气还能加热进气歧管的气体，提高燃烧效率，从而达到降低排放，节省燃油的目的，是一项环保节能型技术。

　　再就是，排气歧管与缸盖水套的热交换在降低排气温度同时，也降低了涡轮增压发动机中涡轮增压器的进气温度，汽车厂家可以相比之前可更进一步的提高涡轮的增压值，从而提升新发动机的动力水平。同时，由于内置式气缸盖排气歧管缩短了与涡轮增压器的气路长度，理论上让涡轮增压器拥有更快的响应速度。

　　1.3废气涡轮增压技术

　　该技术的应用原理是充分借助发动机排气能量将废气涡轮增压器进行驱动，从而达到内燃机增压效果。具体流程是：发动机排出的废气—通过排气管进入到涡轮增压器—增压器中涡轮转速提升—带动压气机叶轮高速旋转—压气机产生压缩空气—压缩空气经进气歧管进入气缸，实现增压。与同排量自然吸气发动机相比较，增压发动机进气量更大，动力性好。传统的汽油机在增压之后因为缸内混合气压缩与燃烧气体的压力、温度导致燃烧室当中受热零件热负荷的增加，容易导致爆震燃烧的出现，这也限制了增压技术在汽油机中广泛应用的zui主要因素，缸内直喷技术有效解决了这个问题，增压发动机已经成为汽车发动机发展的主流，技术前景广阔。

　　2、汽车发动机电子控制系统方面新技术

　　2.1自动启停技术(Start-StopSystem)

　　“自动启停”系统其实就是一套控制发动机熄火或点火的系统，核心在于行驶过程中根据车速和停车时间，自动控制发动机熄火或点火，尽量减少怠速时产生的燃油消耗并降低排放，主要适用于城市交通中等待信号灯或是堵车时。发动机熄火后，电源还能取代皮带轮对发动机冷却风扇及车内空调提供运转动力。

　　其原理是，当车辆因为拥堵或者路口停车，驾驶员踩下制动踏板，停车摘挡。这时，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，随即就可以启动“启动停止器”，并快速地启动发动机。在自动挡车型上，只要一松开刹车，或者转动方向盘，发动机又会马上自动点火，立即又可以踩油门起步，整个过程都处于D档状态。

　　2.2缸内直喷技术

　　缸内直喷是指将燃油喷嘴安装于气缸内，直接将燃油喷入气缸内与进气混合。高压喷射雾化更好，混合的更均匀。ECU会根据进气量，在zui为适宜的时间精准的控制喷油量，燃烧更充分。极大的提高了发动机的动力性和燃油经济性，减少排气污染。传统的发动机，燃油是在进气歧管内喷射，并与空气进行混合。动力性和燃油经济性较差。

　　高压喷油系统主要由发动机控制模块(ECM)、高压油轨、高压油泵和喷油嘴四部分组成。

　　直喷式汽油发动机工作特点是采用两种不同的燃烧模式，即分层燃烧和匀质燃烧模式。分层燃烧：燃烧充分，整个燃烧室的空燃比是不一样的，靠近火花塞的混合气浓度要高些，这样在火花塞附近的混合气更加快速的燃烧，从而带动远处的稀混合气(空然比可达25:1以上)燃烧。目的是为了在低转速、低负荷时节省燃油。高速、大负荷时则采用均质燃烧，即普通燃烧方式，此时混合气的空燃比是固定不变的，以获得zui大功率。

　　直喷式汽油发动机技术之所以能够实现分层燃烧方式，是因为它在进气道中产生可变涡流，使进气气流形成zui佳的涡流状态进入燃烧室，以分层填充的方式推进，使较浓混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围，外层逐渐稀薄，浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。

　　若是将燃混合气形成的控制方式作为分类依据，又可以将缸内直喷方式划分为气流导向燃烧、壁面导向燃烧与喷注导向燃烧集中类型，燃油从喷嘴引导至火花塞位置引导方式的不同是其zui主要的区别方式。

　　目前喷注导向型燃烧方式zui为先进，因其能够充分发挥分层燃烧的潜力，被称为“第二代缸内直喷”。

　　2.3电控节温技术

　　电控节温器与普通节温器相比，普通节温器仅控制大小循环的开启关闭，而电控节温器不仅控制大小循环、电子风扇，还能进一步控制冷却系水泵的转速，更合理地保持缸体内冷却液的温度，从而降低油耗，更好地控制尾气排放的温度，有利于保持催化器的正常工作。

　　2.4发动机可变气门正时技术(VVT，VariableValveTiming)

　　选择合理配气正时，保证zui佳的充气效率，是实现提高功率和降低油耗的关键，通过分析可知：在进、排气门开闭的四个行程中，进气门迟闭角的改变对充气效率ηv影响zui大。进气门迟闭角改变对充气效率和发动机功率功率的影响关系，如图2所示。

　　图中每条充气效率ηv曲线体现了在一定的配气正时下，充气效率随转速变化的关系。如迟闭角分别是40°和60°时，充气效率ηvzui大值对应的转速约是1800r/min和2200r/min，说明发动机在这两个转速下工作进气zui充分，燃油经济性zui好。当转速高于此转速或低于此转速时，充气效率ηv都随之下降。也就是发动机转速变化时，进气门迟闭角也要随之改变，才能保证发动机的充气效率zui大。

　　VVT-i系统由传感器、ECU和凸轮轴液压控制阀、控制器等部分组成。发动机停止时，凸轮轴液压控制阀则处于zui大的滞后状态。来自提前或滞后侧油道的油压传递到排气凸轮轴上，导致VVT-i控制器管壳旋转以带动进气凸轮轴，连续改变进气正时。

　　3、汽车发动机技术发展方向

　　随着社会科技水平的发展，我国汽车市场也在迅速发展，当前节能和环保理念已深入人心，因而高效率、低能耗、低排放的汽车发动机技术也成为汽车发动机技术发展方向。汽车发动机技术未来发展方向主要体现在这几点：第yi，汽车发动机向小排量涡轮增加发动机转变，并成为发动机发展主要趋势;第二，采用新能源的汽车发动机未来很长时间都会是汽车发动机发展趋势，当前新能源汽车发动机发展潜力巨大，符合国jia节能减排政策要求和社会环保节能主流趋势;第三，能耗更低、更为清洁环保的技术将在汽车发动机中应用更多，而且绿色技术将成为汽车发动机发展的主要趋势。

　　4、结束语

　　综上所述，随着科学技术的飞速发展和社会对环保节能认识的深化，汽车发动机技术也面临着新要求，作为汽车的核心组成部分，发动机性能直接影响整个汽车的性能。本文通过对汽车发动机总体构造的分析，进而详细探讨了汽车发动机机械系统、电子控制系统方面的新技术，以及汽车发动机技术未来发展方向。

　　可以看出，当前汽车发动机技术朝着高效、节能、环保、智能的方向发展，之后将会有更多的绿色技术应用到汽车发动机领域中。

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