車用汽油機技術的優(yōu)化措施研究

劉其開

（湖南省寧鄉(xiāng)實驗中學 410600）

車用汽油機技術的優(yōu)化措施研究

劉其開

（湖南省寧鄉(xiāng)實驗中學 410600）

在第一量汽車誕生之后，汽油機汽車已經(jīng)走過了一百多年的歷史，有效提升了人們的生活質(zhì)量。但是在現(xiàn)代社會，人們越來越重視僅能減排，汽油機雖然質(zhì)量輕、噪聲小、升功率高，但是卻會對環(huán)境造成較大的污染，這些污染物不僅對人體有危害，也導致環(huán)境日益惡化。本文主要針對車用汽油機技術的優(yōu)化措施進行分析。

車用汽油機；技術對比；優(yōu)化措施

近年來，全球汽車保有量一直呈出增長趨勢，其中乘用車占據(jù)了34%的比例，雖然在技術水平的革新下，油電混合汽車比例開始增長，但是其中依然以汽油機為主。汽油車不僅油耗高，且容易造成污染，因此，必須要重視高效車用汽油機技術的研究。從汽車的排氣污染來分析，各個汽車廠家紛紛推廣新技術，希望可以提高汽油機的工作效率，這已經(jīng)取得了初步的成效。

1 燃油機與柴油機的比較

當今全球的汽車使用量已經(jīng)超8億輛左右，當中汽油機車大概占65%左右。截止到2007年末，中國的民用汽車達5千多萬輛，其中汽油機車占到19580000輛，占總數(shù)的34%。而且最近幾年來，我國汽車的年產(chǎn)汽油車的比例一直保持在50%往上，這會使我國的汽油車比例很快的達到世界的平均水平。與此同時，汽油車的耗油量平均要比柴油車高出20～30%左右。所以，從面廣量大與汽油車油耗高這兩個方面來看，汽油車的節(jié)能的潛力更大，所以應該重視對汽油車節(jié)能高效技術的研究和應用。

2 汽油機節(jié)能的潛能

單從排氣污染方面來講，汽油車與柴油車相比更加容易治理。豐田與本田公司使用多級的催化劑并耦合碳氫吸附技術的后處理裝置，就可以將汽油車尾氣達到“零”排放。與柴油車相比，雖然柴油車因為節(jié)能優(yōu)勢使其在歐洲大規(guī)模地被應用，而且引發(fā)了在中國是否要推廣柴油轎車的討論，但是在歐洲有明確的排放標準，所以柴油車就必須要安裝后處理裝置，這就會大大降低了其低油耗的長處，而且還會導致柴油車的發(fā)動機與整車的成本大幅度的提高，這樣勢必會降低市場的競爭力。而且同樣的擔憂也已經(jīng)在盛行柴油轎車的歐洲出現(xiàn)了。相比較之下，發(fā)展高效的汽油機是一條更有效、成本更低的途徑，近年來外國也有類似的想法，比如美國的西南研究院在4年前已經(jīng)聯(lián)合汽車發(fā)動機的大企業(yè)開展了相關的研究計劃，目的是開發(fā)出高效的汽油機。

3 汽油機耗油高的主要原因

自從汽油機誕生130多年來，經(jīng)歷了化油器到電控燃油噴射等重大的在技術方面的進步，其燃燒模式包括兩種：傳統(tǒng)的火花點火方式和預制均質(zhì)混合氣，它和柴油機的壓縮著火燃燒以及非均質(zhì)混合氣模式，形成內(nèi)燃機兩種主要的燃燒模式。對這兩種燃燒模式進行比較，可以撐握如何提高汽油機熱效率，也就是汽油機熱效率比柴油機高的原因：

（1）壓縮比過低。在最近10多年來，非增壓汽油機平均壓縮比由原來的ε=10增加到現(xiàn)在的ε=10.5，采用高辛烷值的汽油時可達ε=11，但是卻遠遠比柴油機壓縮比ε≥15要低。由于提高壓縮比會產(chǎn)生爆震，因此汽油機回比柴油機耗油高。

（2）泵吸損失大。因為汽油機的負荷調(diào)節(jié)采用的是“量調(diào)節(jié)”的進氣節(jié)流的方法，所以會導致占循環(huán)指示功20%的泵吸損失，是柴油機的10倍還要多比熱容比低。按照熱力學的基本原理，將比熱容比k增加就可以提高熱效率。但是因為汽油機的混合氣偏濃，k的值會向下限偏移。

（3）燃燒穩(wěn)定性差。一般用循環(huán)波動率來表示內(nèi)燃機的燃燒穩(wěn)定性，汽油機的循環(huán)波動率大概在5～10%，但是柴油機的只有1～3%。有關研究結果表明，循環(huán)波動率只要每增大1%，指示熱效率就會下降1.5%左右。這也是由源于汽油機火花點火的方式所決定的。所以為了解決這些問題，在汽車上安裝了高效的均質(zhì)壓燃機。

4 在車輛上應用均質(zhì)壓燃的可行性

美國的研究機構于2005年，將均質(zhì)壓燃汽油機安裝在一臺輕型的小卡車，幾乎將美國EPA規(guī)定的測試行程跑完。戴姆勒在2007年時展示了，裝有均質(zhì)壓燃汽油機的汽車樣車，并進行了道路測試。2008年大眾也發(fā)布了關于均質(zhì)壓燃汽油機的汽車樣車。這些事實證明了均質(zhì)壓燃汽油機安裝在汽車上是可行的。

4.1 在燃油性質(zhì)與工作環(huán)境變動時的燃燒時間控制

在汽油性質(zhì)與環(huán)境發(fā)生變動時，燃燒時間可通過控制參數(shù)的調(diào)節(jié)進行控制。當汽油的辛烷值從92加大到101時，只要將進氣的溫度增加13.5℃，就能夠保證均質(zhì)壓燃的燃燒時間不變。此外，最理想的可變氣門系統(tǒng)是相位和升程完全自由無級可變，通過這種全可變氣門系統(tǒng)，我們有可能控制壓縮比可變甚至工作循環(huán)的沖程數(shù)可變，這必將引起內(nèi)燃機新的技術革命。FEV和LOTUS等公司正在研制電磁驅(qū)動或電液驅(qū)動的全可變氣門系統(tǒng)，產(chǎn)業(yè)化尚需一定時間。

4.2 在均質(zhì)壓燃工作范圍內(nèi)控制燃燒時間

因為負荷的加大，均質(zhì)壓燃的燃燒時間對參數(shù)的變化變得更加敏感，而參數(shù)的變化范圍卻更加狹小了，所以控制變得越來越困難了。所以均質(zhì)壓燃汽油機一般采用的是雙燃燒的方式，在負荷加大到一定程度后再改用點燃燃燒。這樣就可以控制住均質(zhì)壓燃燃燒時間，也有助于擴大均質(zhì)壓燃的工作范圍。

5 結束語

汽油機為了達到高效率而使用壓縮著火、缸內(nèi)直噴燃燒，而柴油機為了低排放使用預混合的燃燒，兩者有相似的燃燒方式和形成混合氣上，這就表明柴油機和汽油機可能進行統(tǒng)一融合。柴油與汽油融合在一起的統(tǒng)一式內(nèi)燃機將會形成內(nèi)燃機發(fā)展史上一道全新的風景。

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2016-9-30