汽車發動機的節能減排技術分析

高立志

摘 要：當前全球變暖等環境問題越來越嚴重，以至于各個國家都將節能環保力度逐步加大，其中能源消耗問題、環境污染問題、氣候變化問題等，對汽車產業帶來的壓力是巨大的。所以，需要全面實施節能減排計劃。因此，本文針對汽車發動機的節能減排技術做出了進一步探究。

關鍵詞：汽車發動機 節能減排 技術

站在汽車行業分析，為了迎合社會的發展需求，需要將環保型汽車的開發以及研究力度加大，借助發動機節能技術的研發，使得汽車的能量消耗以及污染物排放量降低，這也是汽車行業實現可持續發展的關鍵措施。因此，需要在行業發展中，積極貫徹環保等節能理念。本文針對汽車發動機的節能減排技術給出了如下分析。

1 汽車能源消耗與排氣污染分析

根據相關數據統計分析，我國的機動車輛成品油年產量的50%以上都為消耗的燃油和機油數量，在這些排放車輛當中，大概有70%都屬于高污染物以及高能耗的車輛，尾氣排放量每年會超過1.8億噸。城市當中產生的各類污染物，機動車輛排氣污染大約占據了70%左右，單車污染排放水平大概為美國的2倍到10倍，是日本的15倍以上。我其中NOX大約占據40%，CO對空氣產生的污染大約占據80%，所以居民的生活質量受到汽車尾氣的污染非常嚴重。從另一角度來說，我國對于石油能源消耗量非常大，進口依存度已經達到了40%，其消耗量和進口量為世界第2位。因此，針對汽車節能減排措施的探究開展非常關鍵[1]。

2 發動機節能方法分析

2.1 應用稀燃技術

汽車發動機對稀燃技術的應用，在運行時會有空燃產生，此時對應一個理論空燃值。稀燃技術具體來說便是借助空然值的增加，使其大于理論空燃值，進而達到節能的目標。稀薄燃燒不但能夠使燃燒更加充分，還可以將換氣損失減少，并且該項技術還能將發動機的經濟效率提高，并使發動機的排放量降低。稀薄燃燒將發動機燃燒經濟性進行提升的關鍵性因素便是，因為稀混合氣當中的汽油分子與空氣中氧分子的接觸機會更多，所以燃燒會更加充分和完全，通過稀混合氣，因為氣缸內沒有較高的溫度，且壓力也比較低，所以不容易有爆燃出現，進而將熱效率有效提升[2]。對于該項技術的實現，對于關鍵技術的總結，主要在三個層面，其一為高壓縮比，其二為分層燃燒，其三為高能點火。目前，該項技術已經為氣油機發動機滿足45%以上熱效率的重點技術。

2.2 增壓技術

汽車發動機對于增壓技術的使用，可以將發動機節能效果提升，是非常關鍵的技術之一，其中有兩種不同的增壓型式，一種為渦輪增壓，一種為機械增壓，其中渦輪增壓的使用更為普遍，該項方法需借助渦輪增壓器壓縮空氣，以便使進氣量得到增加，運行的具體原理為發動機在運轉時，會有相應的廢氣產生，借助這些廢氣慣性轉動渦輪，對同軸的葉輪產生帶動效果，進而壓縮空氣，將增壓完成。最后，把空氣送入到氣缸當中，在不斷提升發動機轉速過程中，會增加送入氣缸的空氣量。借助大密度的空氣壓力，會更加徹底的將燃料燃燒，以便有更大的動力產生，使發動機的輸出功率得到提升[3]。相比于普通的發動機，在發動機上將渦輪增壓增加，可促進發動機的輸出功率有所提升，大概可提升20%以上，并且相比于大排放的發動機，消耗能源會有所減少，但獲得的動力卻完全相當，所以使得能源消耗量有所降低，污染物排放減少，進而使汽車發動機更具經濟性，其中渦輪增壓的結構以及原理如圖1所示。

2.3 燃油摻水節油技術

在汽車發動機當中，對于燃油摻水節能技術的應用，具體來說便是將一定量的水增加在汽車燃油當中，可以使燃油總量給予保證的前提下，將燃油產生的有害物質降低，并將煙霧的排放量減少，使其對空氣不會產生較大的影響，實現節能減排的目標。

2.4 可變進氣歧管技術ECU

該項技術也就是常說的電子控制單元，在日常生活中也將其稱為車載電腦。汽車發動機在運行過程中，無論是轉速還是負荷，都會有相應的變化產生，該項技術使用之后便是借助發動機的這一特征，將節能減排的目標實現，其中原理為汽車轉速與負荷產生變化的過程中，會使氣道長度發生一定程度的改變，進而增大轉速或者降低負荷，氣道的長度會有所增長，因此會增加進氣流動的整體量，從而引發氣流增速，在某種程度上，會顯著提升充氣效率，如果有相同的燃燒環境，會增大輸出功率，并增加轉矩。汽車發動機對于可變進氣歧管技術的應用，主要有兩種，一為可變進氣共振技術，二為可變進氣歧管長度，且這一技術在自然吸氣汽油發動機當中的使用非常普遍[4]。

2.5 可變壓縮比技術

該項技術能夠對發動機高動力輸出以及低油耗的發展目標給予滿足，在高負荷區域對于低壓縮比的應用，能夠對爆震現象的發生產生抑制效果，進而使發動機外特性有所提升;在低負荷區域當中，對高壓縮比的應用能夠將發動機熱效率提高，使油耗有所減少。將壓縮比提高是將熱效率進行提升的有效途徑之一，提高壓縮比，在外特征區域當中會出現爆震或者缸內壓力過高，因此常規的定壓縮比發動機，為對全工況不發生爆震給予保障，對于壓縮比產生的限制會比較低，不能顯著提升熱效率，在某些負荷工作環境下，缸內的燃燒溫度以及壓力都會比較低。對比發生的爆震以及允許的最大缸壓還有很多距離，這時將壓縮比提高，便可以進一步改善熱效率。

2.6 汽油壓燃技術

對于該項技術的使用，為當前非常先進的一種燃燒技術，與汽油和柴油發動機技術融合之后，可以將各自的優勢作用充分發揮，用工況可實現壓燃提升熱效率，并將經濟油耗運行區間顯著擴大。

與以往使用的點燃式汽油機非常相似，汽油壓燃發動機，在開始燃燒之前，會預混燃燒和空氣之后，壓縮好預混的空氣，在壓縮行程快結束時，會產生與傳統壓燃式發動機非常類似的自燃著火，之后產生燃燒現象在著火之前，開啟火花輔助引燃，可以將汽油壓燃以及控制穩定性難的問題進行解決[5]。

借助壓燃，可以在非常稀的混合氣氛當中，使燃燒實現穩定性，在一些負荷作用下，將傳統汽油機節氣門部分導致的泵氣損失消除。此外，稀釋混合器還能將燃燒溫度有效降低，使工質比熱比提升，進而使熱損失有所下降，且會將NOX原始排放大幅度減少，常用工況實現壓燃，可以有效提升熱效率，進而將經濟油耗運行區間顯著增大[6]。

2.7 停缸技術

在之前發動機還只對化油器機械供油進行使用的時代，對于該項技術的使用，存在非常多的困難，但因為逐步普及了電噴技術，所以斷缸已經非常容易，工程師需要將發動機氣缸進行劃分，其一為常工作部分，其二為間歇工作部分。在負荷比較低時，停止運行間歇工作的一組氣缸，將常工作汽缸的負荷率逐步加大，使其在中、大負荷經濟油耗區運轉當中得到保持，進而實現節油的目的。發動機在停缸之后，燃燒室總表面積的減少，可將燃燒過程的傳熱損失降低，從而使發動機的循環熱效率提升，這也是停缸節油的關鍵性因素。當前，在V6以及V8大排量發動機當中，對該項技術的使用非常多[7]。

3 汽車發動機節能減排技術的未來發展趨勢分析

在社會逐步進步以及發展的今天，科學力量的提升促進了汽車發動機節能減排的效果，同時也開始面向網聯化以及智能化的方向發展，之后采用的發動機節能減排技術可能不會對復雜的結構進行應用，會利用智能化硬件將現有技術的某些復雜結構進行替換。此外，智能化設備會在發動機當中采集各項數據，從而開展精準的調控以及決策，盡全力降低發動機的尾氣排放量。通過網聯化，可以借助互聯網分析大數據信息，在明確汽車的位置和路況之后，將信息第一時間反饋給發動機的決策系統，開展分析計算，通過最終的結果對發動機的一些參數進行調整，實現排量減小的目標。

4 結語

總之，理想的燃油經濟性能、較低的尾氣排放水平，是時代發展針對汽車發動機提出的全新要求。當前對于節能減排技術的應用越來越多，但還有很多不足之處，需要在使用時總結經驗，不斷完善，通過智能化和網聯化的充分應用，使汽車節能減排，進而開啟全新的時代。

參考文獻：

[1]韋邦暄，張世宇.淺談汽車發動機的節能減排技術[J].時代汽車，2020（05）：107-108.

[2]伍賽特.汽車節能減排技術研究及展望[J].應用能源技術，2019（07）：29-33.

[3]王天強.節能減排汽車駕駛技術分析[J].科技創新與生產力，2018（12）：37-38.

[4]黃曉鵬，李占鋒.汽車發動機新技術的應用及發展趨勢[J].內燃機與配件，2016（08）：137-138.

[5]馮海濤.內燃機可持續發展及節能減排技術的研究與分析[J].遼寧科技學院學報，2015，17（02）：10-11.

[6]史琳蕓.電子技術在汽車節能減排中的改進措施[J].電子質量，2014（08）：48-50.

[7]張海豪.關于汽車節能減排措施的幾點思考[J].交通節能與環保，2014，10（01）：37-39.