節油技術在現代汽車中的應用與展望

劉呂亮

常德職業技術學院汽車工程系，湖南常德 415700

節油技術在現代汽車中的應用與展望

劉呂亮

常德職業技術學院汽車工程系，湖南常德 415700

我國面臨著嚴重的能源與環境問題，汽車作為主要的原油消耗終端和污染物生產源，在汽車上推廣節油技術意義重大。隨著科技的發展，各式各樣的節油技術被提出并逐漸應用在現代汽車上，這些技術對提高汽車的燃油經濟性，改善汽車的尾氣排放質量效果明顯。本文對現代汽車上應用的節油技術進行介紹，并對汽車節油技術未來的發展提出展望。

節油；汽車；技術

1 汽車節油的重要意義

隨著人們生活水平提高，家庭小汽車的逐漸普及，我國對石油的需求逐年增加。在2013年我國已經超越美國成為石油進口第一大國，2015年我國石油進口量為33 550萬噸，石油對外依存度已達到64.3%，巨大的石油進口使得我國面臨嚴峻的能源安全問題。同時，我國還面臨著嚴重的空氣污染問題，而汽車尾氣是空氣污染的主要元兇。據環保部統計，汽車尾氣約占北京污染排放的30%。因此，合理利用寶貴的石油資源，發展汽車節油技術對提高國民的生活水平、保障國民身體健康、促進我國經濟更好更快發展有巨大作用。

2 汽車節油技術介紹

自汽車誕生之日起，汽車節油技術就是一個永恒的話題。隨著汽車工業的發展，人們提出了各種各樣汽車節油的方法。比如，培養良好的汽車駕駛習慣、減輕汽車的整備質量、改善汽車外形（降低汽車風阻系數）、使用低阻輪胎等方法都可以節省汽車行駛時的燃油消耗。但是為了保證車內乘客的安全，汽車整備質量不能無限降低，為了保證乘客乘坐舒適性，汽車高度不能無限降低。這樣就需要應用其他的途徑來降低汽車油耗，因此一些新的節油技術應運而生，這些技術包括：渦輪增壓技術、缸內直噴技術、發動機自動啟停技術、發動機停缸技術等。

1）渦輪增壓技術。渦輪增壓是通過渦輪增壓器來提高發動機進氣密度的一種技術，可以提高發動機的動力性、燃油經濟性以及排放指標等綜合性能。按照增壓器動力來源不同可分為廢氣渦輪增壓與機械渦輪增壓，汽車上通常采用廢氣渦輪增壓技術。

與沒有配備渦輪增壓技術的發動機相比，配備渦輪增壓技術的發動機可以顯著增加發動機每一工作循環的進氣量，這就相當于在不改變汽車氣缸容積的情況下提高了發動機的壓縮比，高壓縮比的發動機動力更強，同時燃料的燃燒效率也相對較高。研究表明，發動機使用渦輪增壓技術后燃油消耗率可以降低5%～10%，進而減少了有害氣體與二氧化碳的產生。

正因為渦輪增壓技術在汽車節能減排方面效果明顯，現代汽車越來越多的采用了渦輪增壓技術發動機。據統計，2015年中國上市新車245款，其中應用渦輪增壓技術的汽車有119款，應用渦輪增壓技術的汽車占比由2009年的8.9%上升到2015年的48.5%。

2）缸內直噴技術。傳統的汽油發動機直接將燃料噴射在進氣門背面或者進氣歧管靠近汽缸蓋的位置，將燃料與空氣在進氣道內進行混合，然后隨著氣門的開啟進入到氣缸內，這種燃油噴射過程稱為氣道噴射（PFI）。在這一過程中，發動機的負荷需求與燃油噴射存在一個時間遲滯，使得燃油的噴射控制不準確。燃油缸內直噴技術（GDI）很好地解決了這一問題，其將噴油器直接安裝在汽缸壁上，噴油嘴與氣缸相連，使得噴油器的噴油量隨發動機的負荷實時控制，極大的節省了燃料的損耗，同時也提高了發動機的動力性。

日本豐田公司將使用GDI技術的發動機與使用PFI技術的相應發動機進行實驗對比，結果表明，使用GDI技術發動機汽車油耗為17.4km/L，而相應使用PFI技術發動機的汽車油耗為13km/L，使用GDI技術的節油發動機進34%。美國福特汽車公司對采用GDI技術的汽油機進行實驗表明，在部分負荷下，汽油機的燃油經濟性提高了5%，而在怠速情況下燃油經濟性提高了10%。

3）發動機啟停技術。當汽車在城市道路上行駛時，難免會遇到堵車以及等紅燈等情況，這時汽車處于停車怠速工況。實驗統計，汽車怠速時不僅會消耗燃料，同時空氣污染會大幅增加。因此，取消怠速工況是降低汽車油耗、防治空氣污染的重要手段。發動機啟停技術很好的解決了這一問題，其工作過程是：當汽車面對紅燈時，駕駛員將汽車停止，掛上空擋，當駕駛員松開離合器踏板后，發動機會自動感受停車意圖，隨后汽車發動機熄火，同時儀表盤上起停系統指示點亮；當黃燈亮起將要變為綠燈時，駕駛員踩下離合器踏板，汽車能感受到駕駛員意圖迅速啟動發動機，駕駛員掛上擋位后即可行駛。

使用啟停系統對于減低燃油消耗、減少污染物排放效果明顯。雪鐵龍公司通過對C3轎車加裝啟停系統進行實驗表明，加裝該系統后可以使1.4L汽油發動機在城市工況下降低10%油耗，在擁堵情況下則可以減少17%油耗，總體碳排放量降低了10%。

4）發動機停缸技術。汽車在正常行駛過程中，發動機只有極少數情況是處于全負荷工作狀況，大部分時間是處在部分負荷工況下。當發動機在部分負荷工況下運行時，發動機工作效率低，造成燃料的浪費。

能否使得發動機在不同負荷情況下都能保持較高的工作效率？發動機停缸技術應運而生，當發動機處于部分負荷工況時，停缸技術通過控制配氣機構來關閉部分氣缸的進排氣門，同時切斷相應氣缸的燃油供給，使得剩下的工作氣缸運行在效率較高的高負荷區域。這樣既滿足了汽車當前的動力需求，又達到了節省燃油消耗的目的。2012年，大眾集團推出的加強版1.4升藍驅四缸發動機上就應用了此項技術，當發動機負荷較低時，發動機將四個氣缸中的兩個關閉，只保留兩個氣缸工作，以此達到降低油耗的目的。據本田汽車公司試驗數據表明，應用停缸技術的汽車相較沒有應用此技術的汽車，油耗可降低11%～12%。

各汽車公司對于發動機停缸技術的研究較早，但直到近幾年隨著油價的不斷升高以及發動機電控技術的發展，技術才逐漸成熟。目前應用此項技術的公司有大眾汽車公司、通用汽車公司、本田汽車公司、戴姆勒克萊斯勒汽車公司。

3 展望

我國是一個石油消費大國，同時也是石油進口大國，發展車用節油技術對降低化石能源消耗、保障我國能源安全、防治大氣污染有重要意義。渦輪增壓、缸內直噴、發動機自動啟停、發動機停缸等技術在汽車節油方面效果顯著，因而近年在汽車上逐步得到應用，市場應用率呈逐年擴大趨勢。隨著科學技術的發展，相信越來越多節能技術會逐漸開發并應用到現代汽車上。

[1]魏崇亮，郭曉鑫，馮志鵬，等.汽油機缸內直噴技術應用現狀與發展趨勢[J].小型內燃機與車輛技術，2014，43（5）：78-81.

[1]張眾杰，何西常，王威，等.車用渦輪增壓技術現狀及發展趨勢[J].內燃機與配件，2012（6）：37-40.

U46

A

1674-6708（2016）171-0180-01

常德職業技術學院2015年科研項目（ZY1537）資助。

劉呂亮，講師，常德職業技術學院汽車工程系。