工程機械用發動機技術特點分析

陳山山 劉凡

【摘 要】在工程機械發動機領域中，由于國家各項法規的出臺，普通的增壓技術和自然吸氣技術已經不能滿足當今社會發展的需求，所以就研發出一些新的技術，來改變當時的落后的局面。本文將對工程機械用發動機技術特點進行分析，以供參考。

【關鍵詞】發動機；工程機械；技術特性

中圖分類號：U464 文獻標識碼：A

引言

發動機在進行運作期間對能源進行燃燒，且會釋放出大量的熱量和二氧化碳，這些沒有用的氣體不但可以帶走一定的熱量，也會降低整體發動機的功率，同時也會給四周的環境帶來一定的污染。因此，汽車發動機使用到全新的技術是非常重要的。伴隨著當前技術的不斷發展，很多企業都在進行技術上的革新，并對相關汽車發動機的新技術進行了運用，在提升發動機整體工作效率的同時，也推動了該行業的不斷發展，為能源的節約、環境的保護做出了一定的貢獻。

1排放標準升級

隨著經濟的發展，面對嚴峻的環境污染現狀，環境保護日益受到全社會的重視，社會環保標準逐步提高，而車輛排放標準升級也被提上了日程。排放標準的升級勢必增加發動機的制造成本以及運營和維護成本。實現從Ⅱ階段到Ⅲ階段的轉變，過渡期發動機的成本要增加20%?30%，目前發動機增加的成本主要靠生產企業和用戶來消化。排放標準的升級需要以設備技術提升為基礎，而提升的關鍵點就是發動機。國Ⅱ升級到國Ⅲ，要滿足該標準的排放限值要求，需要采用共軌、單體泵等車用機Ⅲ階段的技術。目前，我國工程機械所配備的發動機大部分來自于進口，而國產發動機的技術水平也在不斷提升。所以就排放問題而言，技術難度并不是最突出的問題。

2技術介紹

2.1雙渦輪增壓技術

傳統的單渦輪增壓器一般在轉速1500n/min時才能開始介入，所以在這階段以前增壓器都是處于不工作狀態，為了彌補增壓滯后和動力不足的問題，可以采用雙渦輪增壓，讓其共同作用，這樣進氣效率會大幅度提升，增壓效果更加顯著。雙渦輪增壓器由一個大渦輪和一個小渦輪組成，高轉速時大渦輪工作，低轉速時小渦輪工作，無論哪個轉速下，都會提供所需的充氣壓力，從而獲得更多的進氣量。結果，性能超過傳統的單渦輪增壓器。

2.2VCR技術

VCR技術目的就是提升渦輪增壓發動機的動力性和燃油經濟性，完成可靠的動力輸出，滿足整車的性能要求。所以具備了節能減排的效應。原理介紹：我們知道，在渦輪增壓發動機中是最容易產生爆震問題，為了防止此問題的發生，在設計時壓縮比低于自然吸氣發動機，這樣導致熱效率降低，燃油經濟性下降。在渦輪增壓發動機中，增壓介入很慢，在低壓縮比條件下扭矩上升很慢，形成所謂增壓滯后現象，為解決這問題，可變壓縮比是重要的方法，在增壓壓力低的低負荷工況使得壓縮比提到與自然吸氣式發動機壓縮比相同，甚至更高，在高增壓的高負荷工況下適當降低壓縮比。目前全球主要有幾種可變壓縮比項目在研究，例如薩博的可變壓縮比技術，法國MCE—5可變壓縮比技術，日產多連桿可變壓縮比技術，保時捷可變壓縮比技術，戴姆勒奔馳可變壓縮比技術。

2.3混動技術

伴隨著汽車發動機技術的不斷發展，隨之而來的就是能源的消耗。在當前新能源汽車發展的勢頭下，混合動力汽車也得到了非常快速的發展。國外眾多老牌汽車制造廠商也紛紛推出了混合動力汽車等相關的技術?；靹蛹夹g當中，主要是將電動機和相關輔助動力單元進行組合，進而來為汽車提供相應的動力，輔助動力單元一般都是微小型的發動機組。這一種技術相較于傳統的發動機而言，在體積上小了很多，它的動力來源一般都是由電動機等系統來承擔的。這一種混動設備在發揮發動機最強工作效率的同時，也可以有效延長發動機工作的時間。并且，這種發動機系統同時也具備無污染、低噪音的優點，與傳統的發動機相對比，其在熱利用率上提升了10%左右，廢氣的排放也得到了30%左右的改善?；靹影l動機一般都是使用油、電混動來為發動機提供動力。這一技術的優點在于汽車啟動和停止時，只靠電機來帶動，如果不達到一定的時速，發動機就不會運作。所以，這樣可以讓發動機隨時都保持在最佳的運動狀態，使得發動機動力性能隨時保持良好，降低了排放量。同時，電能都是來自于燃料發動機，就只需要加入燃油即可?；靹影l動機按照燃油的不同，可以分為汽油混動、柴油混動、氣電混動等三種。在當前我國的市場當中，混動汽車主要是以汽油混動的為主，且從世界范圍來看，柴油混動的汽車發展非常迅速。

2.4電控技術

這些年來，國內的汽車汽油機相關單位已經在使用更為先進的技術，如四氣門、液壓挺桿、鋁合金氣缸體等等。另外，可變氣門升程、汽油機缸內直噴等技術也在多個汽車品牌當中得到了很好的運用。相關企業在這些新技術的基礎上，也慢慢地在向著電能方向發展，把電轉化成為汽車驅動的能量，以這樣的方式去有效地解決能源浪費的問題。在汽車當中使用電控技術可以更加有效且準確地對發動機進行控制，在這個技術當中再結合信息化和互聯網等技術，從而就使得汽車發動機在不斷的發展當中慢慢地向著智能化方向發展，而這所有的努力都是為了提升發動機的功率，提升整體汽車性能，進而讓民眾們在使用汽車時可以獲取更加安全、滿意、舒適的體驗。

2.5啟停技術

啟停技術工作原理是，當車輛因為擁堵或者遇到紅綠燈停止行進時，踩一下制動踏板后停車摘擋。此時Start/Stop系統開始檢測信號：1）、發動機空轉且沒有掛擋；2）、防鎖定系統的車輪轉速傳感器顯示為零；3）、電子電池傳感器顯示有足夠的能量進行下一次起動。三個條件缺一不可，同時檢測到發動機才能夠自動啟停。手動擋車駕駛員踩下離合器，隨即就可以起動“啟動停止器”，并快速地起動發動機。自動擋車，只要一松開剎車，或者轉動方向盤，發動機啟動，踩加速踏板起步，整個過程都處于D位狀態。目前不僅在豪華車上已經采用，很多國產車上也很多開始采用，它的核心在于自動控制熄火和起動，這項技術可以有效降低發動機怠速空轉的時間，在走走停停的交通狀況下可以降低排放，還可以提高燃油經濟性。

2.6輕量化技術

實現輕量化在幾個方面進行開展，采用新材料，通過降調質量密度實現降低質量，另外縮小體積，還有采用拓撲優化方案進行減重。缸體、活塞、缸蓋、進氣歧管、搖臂、發動機懸置支架、發動機散熱器等都采用鋁合金材料。缸體還采用了拓撲優化進行了減重，活塞還采用減重坑設計（見圖1），連桿、曲軸正在試驗采用鈦合金材料的，質量輕，并且強度大。這些新技術都為汽車節能減排、提高效率奠定了良好基礎。

小型化的，例如1.4L、1.2L、1.0L這樣小排量的發動機投入市場。數據表明，整車質量降低10%，燃油效率可提高5%-8%；質量每減少100kg，百公里油耗可降低0.3-0.5L。發動機在汽車上占有較大比重，因此，小型機輕量化技術將成為主流。

結束語

伴隨著當前全新發動機技術的不斷出現，其中節能、環保理念得到了高度重視。同時，這一理念才是以后汽車行業發展的關鍵。就世界范圍內汽車產品的發展來看，發動機技術的發展正在向著性能優異的方向前行，以更好的經濟性和動力為發展的目標。各種節能、環保高性能發動機的出現，為當前汽車市場帶來了全新的動力，同時這也是以后發動機發展的主要趨勢。

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