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1、发动机是将某一种形式的能量转换为机械能的机器发动机是将某一种形式的能量转换为机械能的机器。其功用是将液体或气体的化学能通过燃烧后转化为热能,再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。汽车的动力来自发动机。发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力,汽车的动力性、经济性、环保性。简单讲发动机就是一个能量转换机构，即将汽油（柴油)或天然气的热能，通过在密封气缸内燃烧气体膨胀时,推动活塞作功，转变为机械能,这是发动机最基本原理。发动机所有结构都是为能量转换服务的，发动机伴随着汽车走过了100多年的历史,无论是在设计上、制造上、工艺上还是在性能上、控制上都有很大的提高,但其基本原理仍然未变，这是一个富

2、于创造的时代,那些发动机设计者们，不断地将最新科技与发动机融为一体,把发动机变成一个复杂的机电一体化产品,使发动机性能达到近乎完善的程度，各世界著名汽车厂商也将发动机的性能作为竞争亮点,现在的汽车发动机不仅注重汽车动力的体现,更加注重能源消耗、尾气排放等与环境保护相关的方面。使得人们在悠闲的享受汽车文化的同时，也能保护环境，节约资源。二、车用汽油机发展及现状:1、国内汽油机现状:我国早期汽油机大多是引进和测绘仿制产品,如：一汽解放载货车用CA6102、BJ2020车用BN42Q、南汽轻型货车用6427等。之后随着中外合资企业的建立及技术引进，我国汽车行业已生产多种机型，例如:切诺基B498Q、

3、BJ68Q（.5、4.0);桑塔纳AE(.8)；帕萨特AWL（1.8L）;北京现代伊兰特B4GB（1.8L);天津一汽夏利T376Q(LOL);长安奥拓JL36Q（)；广州丰田凯美瑞（丰田2.4L);广州本田雅阁(2.、2AL、.0L);广州本田飞度（1.3、1L）；东风日产（16L、1.L、0L)；一汽轿车引进技术生产的克莱斯勒CA48(2.2L）；沈阳航天三菱引进的三菱4G6、66(.、2.4L）和66系列汽油机;东安动力引进的三菱4G1(.3L、1.6L），4G9（1.8L、2.0L)；东风悦达起亚千里马（1.6）,以及国内沈阳新光、保定长城等企业生产的49Q（丰田4Y)，吉利生产的JL

4、376（LO）、J49(.、150、L81（.8L)汽油机等目前国内已经能够自行设计并开发中小功率的汽油发动机和部分中速发动机。华晨汽车将自主知识产权的1.8发动机装上了自己的汽车。中国“首款自主T系列车型”18T中华轿车近日在北京人民大会堂高调上市。清华大学汽车工程开发研究院常务副院长宋健博士告诉记者,根据他的了解，即使与国外的“T”型车相比，1.8T中华的表现也仍然在多项指标上高出一截。尽管合资汽车公司在总量上占据了目前中国国内发动机生产的绝大部分地盘,但作为汽车的心脏，自己制造发动机也出现在越来越多的中国自主品牌汽车公司的计划中。吉利汽车做出了中国第一台CVT发动机；奇瑞和奥地利AV公司

5、合作开发了多款发动机；长安汽车和德国EV公司合作开发了系列发动机；海马汽车也引进了马自达的发动机技术。在技术应用方面，大多数引进机型和合资企业生产的机型都采用一些国外先进技术。1)天津丰田8A、A，东风本田,北京现代,奇瑞SQR372(08L)、SQR41Q（1.L),神龙公司爱丽舍(16L）等都使用多气门和DH技术。2）东风本田发动机，天津丰田发动机有限公司生产的花冠、皇冠汽油机,东风日产，北京现代等生产的汽油机型都引进可变气门技术(VE、VVT-i、T等）。特别是奇瑞公司,在VL公司帮助下开发的自主品牌1.R481和2LSQR484H汽油机使用了VVT可变气门技术，吉利也开发出了带可变技术

6、的自主品牌汽油机。3）汽油机直喷(DI)发动机国内尚未批量生产，但奇瑞公司在VL公司帮助下开发的自主品牌2.0LR48J汽油机使用了GI技术。4）全铝发动机国内产品较多,如长安铃木雨燕1L汽油机、东风本田发动机的产品、上海大众O发动机等，奇瑞动力1.6LSQR1F（已投产)和SQR81及未投产的SQ、SQR681V（2.4L）、SQ68V（.0L)都是全铝发动机。5）国内奇瑞公司已投产的自主品牌SQR4H(.6）具有BR系统，奇瑞公司其他样机中不少机型也装有BR系统。6)国内引进的已投产机型中已有不少机型采用涡轮增压技术：如SA1.8、宝来1.8T等；华晨金杯在德国EV公司帮助下开发的8T汽油

7、机，也是增压机型（配装中华轿车）。7)停缸技术、智能气门、可变压缩比等技术尚未在国内生产的汽油机中采用。8）发动机电喷管理系统（EMS）国内主要有联合电子有限公司、北京万源德尔福发动机管理系统公司,分别是中方与德国BOSC公司和中方与美国德尔福公司的合资企业。同时，还有马瑞利、电装和摩托罗拉等企业生产。9）汽油机电喷系统中传感器、电控喷油泵等国内己批量生产;汽油机排气系统中三效催化转化器及陶瓷芯等，国内己批量生产，如:大连华克吉来特、天津卡达克高新技术公司等生产三效催化转化器;在苏州的日本独资企业NGK(苏州)环保陶瓷有限公司生产国、国汽油机用三效催化转化器陶瓷芯等。国内已经投产的发动机厂可以

8、分为三大类：第一类是2000年以前投产的,基本是20年以前的技术，典型的代表就是丰田的491发动机至今还在生产。第二类是在00年到200年之间投产的,它是上一代技术被转移到中国来的结果,典型的代表是三菱6平台上的发动机。 第三类是205年之后开工的,和国际先进水平保持同步水准，比如通用的V8的技术、大众的EA888平台上的直喷技术。也就是说，不同技术水平的发动机现在几乎都在中国同时生产。但是随着中国政府排放法规的越来越严格,未来技术落后的发动机将难以在国内立足。从目前发动机的国2排放标准到2007年7月1日实施的国排放标准，再到20年的国4排放标准，以及23年可能实施的国5排放标准，发动机厂家

9、被不断要求提升技术能力。当然，这种发动机的升级换代工作还受燃油价格、油品质量特别是柴油质量的影响。汽车消费税政策和燃油消耗量政策，也都会对发动机在中国的生产起到很大的作用。混合动力和代用燃料仍然会扮演重要的替代角色。2、国外汽油机现状:为了适应汽车对节油、环保、安全的需要,车用汽油机主要朝着更节油、更环保的方向发展,因此欧洲己执行欧标准。以下为国外在汽油机方面主要先进技术。1)多气门技术:每缸5个气门（大多为4气门),可提高功率，改善燃烧质量，如捷达王5气门、丰田8A4气门等。)双顶置凸轮轴(DHC)可提高转速、提升可靠性。3）可变气门正时(VT):根据不同转速调节气门时,可节省燃油,改善排放

10、，如本田E、丰田-i等。4)汽油机增压:可提高升功率，在排量不变的情况下，可提高功率,如帕萨特1T轿车。5)可变进气道长度（VM)：在不同转速下使用不同进气道长度,保证在任何工况下都有较好的充气效率,如奥迪A。6）停缸技术:在输出功率减小时，使一部分气缸停止工作，可节省燃油,如通用开拓者EX205款有8个气缸,需要时可使4个气缸一停止工作。）全铝发动机：使用铝缸体、缸盖、活塞等，可减小质量，节省燃油，如日本铃木1.3L、1.4L汽油机。8）智能驱动气门(SA)：取代传统凸轮轴,每一个气门挺杆上有一个独立的驱动器,可以减少2%油耗及污染物，如:法国法雷奥公司已设计出样机，2009年可大批量投产。

11、9）可变压缩比汽油机：将传输功率与压缩比控制功能进行整合,压缩比可变。2005年法国MCE-5公司己开发出样机。10）汽油机直喷(GDI)和稀薄燃烧技术:将高压汽油直接喷射到气缸内,周围为稀薄混合气,实现分层燃烧，可提高燃料经济性，节油约0,如丰田皇.冠3.0LV汽油机(国产皇冠无GDI技术)。11)可控燃烧速率系统（CBR)：两个进气道，有一个是切向进气的，另一个是中性的。喷油器向两个进气道喷入等量的燃油。改变进气口封闭控制阀的位置，可调节气缸内空气涡流强度和混合气浓度,实现稀薄燃烧；12）发动机控制用CU已达3位,匹配参数超过60个。以福特为例,日前，福特汽车公司在美国底特律推出了一项名为

12、Eooost的全新发动机技术。未来年中，每年在北美将有50万辆福特、林肯和安全品牌汽车采用这一新技术,从而使其燃油经济性提升高达20%。采用coBoost技术的缸和6缸发动机兼具涡轮增压和燃油直喷两种技术。相比更为昂贵的混合动力与柴油发动机，Eooost技术建立在现今广泛使用的汽油发动机上,通过改进,使其在无损驾驶性能的前提下提高燃油经济性并降低排放。目前,各国的汽车公司都在大力开发和采用这种技术先进、性能优异的产品。日本三菱汽车公司一直处于领先地位。自996年8月率先向市场投放第一台D发动机以来，三菱公司先后又开发出了多种不同类型的GDI发动机，即2.L四缸机、3.0L六缸机和3.5六缸机，

13、它们已分别装用于四种中、大型轿车投放市场。近年来，该公司又推出多种DI新机型:5的V8机、1.的直列四缸机和066L的直列三缸机。三菱公司称，其1.L的GDI发动机不仅可节省燃油20，降低排放20,而且还可把发动机的功率和扭矩提高10%。3、汽油机所采用的新技术及发展趋势：由于汽油机的燃油经济性比柴油机差,所以降低汽油机的能耗已经成为汽车界当前必须要解决的一个问题。具有理论空燃比的均质混合气的燃烧理论在火花点火发动机上被广泛使用，它的最大优点是可以实用三效催化器来降低O、H和Ox等废气的排放。不足之处是不能获得较高的燃油经济性,为了提高发动机的热效率和降低废气排放，燃烧技术在不断地发展。汽油机

14、经历了由完全机械控制的化油器供油为主到采用电控喷射、缸内直喷、电辅助增压和电动气门、可变压缩比、停缸等技术的变化，汽油机发展的最终方案将采用综合汽油机和柴油机优点的燃烧控制技术。燃油电子喷射相比于过去采用的化油器，燃油电子喷射系统可以的燃油计量精确度上有较大幅度的提高。因此,采用电子控制燃油喷射的汽油机，其经济性和动力性有很大的提高,使对混合气浓度要求的三效催化转化器降低排放成为可能。电子控制燃油喷射从单点式发展到多点式。这使汽油机不仅在动力性上仍旧能保持其密度的特点,而且其燃油性几乎可以和柴油机相媲美。有人甚至称汽油直接喷射是汽油机的一次革命。汽油直接喷射技术已经在日本三菱、丰田和日产的一些

15、发动机上应用。欧洲的一些汽车公司如德国大众、法国雷诺等也在发展之中。点火和管理系统汽油机是电火花点燃混合气的点燃式发动机。火花的发生过去是依靠点火系统内的机械式白金断电器来完成的。断电器在高速运转下很容易磨损并烧蚀,从而使发动机出现失火，造成动力性下降和有害排放物激增的后果。采用电磁式或霍尔式无触点的断电器便彻底解决汽油机运转过程中动力下降的排放增加的难题,也大大地减少了发动机的维修和保养工作。现代的高性能汽油机已经毫无例外地采用了电子控制的无触点点火系统。可变气门定时技术(V)是汽油发动机技术发展的另一个里程碑。VT指的是发动机气门升程和配气相位定时可以根据发动机工况作实时的调节。这一技术使

16、发动机设计师无需再在低速扭矩与高速功率之间作抉择,实时的气门定时调整使得同时顾及低速扭矩与高速功率成为可能。连续可变气门定时技术加上先进的发动机控制策略，可以巧妙地实现可变压缩比。如在大负荷时,发动机容易发生自燃引起的爆震,通过推迟进气门关闭的时间来达到降低有效压缩比的目的，从而避免爆震。而在中小负荷时,爆震不再是个问题,可以通过调整气门关闭时间达到提高有效压缩比的目的，从而使发动机在中小负荷时有优异的热效率。可变气门技术也可使汽油机排放品质达到更好的水平。可变气门定时和升程系统发动机的气门是控制进气与换气过程的基本机构,主要的控制参数是气门定时和升程。对应于一定的运行工况,要求的定时和升程各

17、不相同。但一般发动机一经制造出后，气门机构的定时和升程便不能改变,这势必造成部分工况不能在最优的状态下,动力性、经济性和排放品质达到最优。以日本本田思域车用发动机为例，1升排量、非增压的直列4缸汽油机,采用VTC系统后,功率由70kW提高至100kW。目前正在发展的完全电子控制的气门机构，可以取消汽油机的节气门，进气量大小完全由气门定时和升程决定。这样可以使汽油机燃料经济性再提高一步。汽油机直喷（GDI)技术,就是将汽油通过高压(约100大气压）供油系统将汽油直接喷到燃烧室内与空气混合、燃烧。I在电子喷射和控制技术取得长足发展后，于上世纪0年代后期开始进入市场。与传统的多点气道喷射的汽油机相比

18、，I有四大显著的优点:能有效降低发动机的未燃碳氢化合物的排放，因为GD技术避免了气道喷射汽油机在冷起动时燃油在气道壁面沉积的问题，而且极大地提高了燃油与空气的混合程度，更为精确地控制了每个燃烧循环的空气与燃油的比例,从而达到缸内完全燃烧的目的;使汽油在燃烧室内雾化、蒸发，降低了燃烧室内空气的温度,从而增加了燃烧室内空气的质量;因汽油蒸发降低了充气的温度,使发动机设计师有可能提高发动机的压缩比,提高发动机的热效率；GDI使发动机能很容易实现分层燃烧。燃烧速率控制滑片是另一项节能环保技术，类似的设计思想在oya和Fod的发动机上有所体现。汽油机在怠速和小负荷时，燃烧室内残余废气所占的比例很高，会导

19、致点火困难、火焰传播速度慢，这会负面影响发动机的排放及效率。而另一方面,在一般城市交通中，汽车发动机绝大部分时间是在中、小负荷及怠速状况。优化汽油机在这些状态下的排放和热效率具有重大的意义。燃烧速率控制滑片就是通过促进燃烧室内在火花塞附近创造稳定的、容易点燃的空气燃油混合比，通过增加燃烧室湍流的强度达到节能环保的目的。发动机在怠速或小负荷时,发动机电子控制器会实时调节滑片在发动机进气道的位置,使滑片挡住进气道部分截面积，从而使新鲜空气燃油混合气在进入燃烧室时有一切向的速度,在燃烧室内形成有序的涡流。在着火及燃烧的早期,有序的涡流碎化成小尺度的涡流，从而大大提高火焰的传播速度。另一项最近两年开始

20、投入市场的汽油机技术就是切缸工作循环，或称为可变排量。可变排量技术就是根据汽车动力的需求来实时决定发动机的有效排量，使做功的汽缸总是处于大负荷状态，从而达到节能环保的目的。这一技术适用于中大排量、V型布置的发动机,如本田的V6、通用的V8及戴-克的V12汽油机。但是现在最具有代表性的三大汽油机技术是：1）汽油直喷技术。开发车用具有汽油机优点同时具有柴油机部分负荷高燃油经济性优点的发动机是主要的研究目标。汽油缸内直喷是提高汽油机燃油经济性的重要手段,近些年来,以缸内直喷汽油机(GasoleDrctInjetn，GI)为代表的新型混合气形成模式的研究和应用，极大地提高了汽油机的燃油经济性。以日本为

21、代表的非均质直喷技术面临燃烧稳定性和后处理等问题，同时以欧洲为代表的均质直喷技术正在兴起。2）电动气门与无凸轮发动机。发动机可变气门正时技术（VaraeValveTin,VVT)是针对在常规车用发动机中，因气门定时固定不变而导致发动机某些重要性能在整个运行范围内不能很好的满足需要而提出的。VV技术在发动机运行工况范围内提供最佳的配气正时,较好地解决了高转速与低转速，大负荷与小负荷下动力性与经济性的矛盾，同时在一定程度在一定程度上改善了排放性能。随着环境保护和人类可持续发展的要求,低能耗和低污染已成为汽车发动机的发展目标。VV技术由于自身的优点，日益受到人们重视，尤其是当今电子技术的飞速发展,促

22、进了VV技术从研究阶段向实用阶段发展。电动气门具有与电控喷射同等重要的意义，它将给发动机空气系统控制和循环过程管理带来一系列技术变革，如取消节气门、可变压缩比、部分停缸等。3）燃烧方式的混合。传统的火花点火发动机的燃烧过程在火焰传播中,火焰前锋的温度比未燃混合气高很多。所以这种燃烧过程虽然混合气时均匀的，但是温度分布仍是不均匀，局部的高温会导致在火焰经过的区域形成NOx。柴油机的燃烧过程是扩散型的，燃烧过程中燃烧速率由混合速率决定,点火在许多点发生，这种类型的燃烧过程混合和燃烧都是不均匀的，NOx在燃烧较稀的高温区产生,固体微粒在燃料较浓的高温区产生。在均质充量压缩点燃(Homogeneous

23、ChargeCompressionIgnin，HCCI）过程中，理论上是均匀的混合气和残余气体，在整个混合气体中由压缩点燃,燃烧是自发的、均匀的并且没有火焰传播,这样可以阻止Nx和微粒的形成。这种汽油机均质与柴油机压燃混合的燃烧方式,以燃料技术和控制技术为基础,综合汽油机和柴油机两种燃烧方式优点的均质压燃HCC内燃机技术正在兴起。汽车产量持续的发展面临着许多问题，降低燃油消耗量和二氧化碳排放将成为汽车制造商要解决的主要问题。随着汽油机电子控制系统性能的提高,相信在不久我们将使用上更节能、更高性能的汽车。三、车用柴油机发展及状况:1、车用柴油机的性能特点：1)有能量密度高(大型低速增压柴油机的有

24、效热效率已超过50%）,燃油消耗率低,这对节约能源和提高经济效益都很重要。2）好的燃油经济性;）温室效应气体排放少,其二氧化碳的排放量比汽油机大约低30-3,但废气中含有害成分（NO，颗粒物等)较多,噪声较大，在环境环抱方面已引起重视。4)功率和转速范围很大（功率6580KW,转速54500rmin)，因此应用领域宽5)结构较复杂,零部件材料和工艺要求较高，制造成本较高,与汽油机相比质量较大。主要有三大优点:）经济。首先，每单位柴油的能量含量比汽油高;其次,柴油机的压燃特性,使其热效率比汽油机高。一般柴油机的油耗要比汽油机的低30%4%。2）环保。一般来说,机动车的主要排放物有一氧化碳、碳氢化

25、合物、二氧化碳、颗粒物和氮氧化物。相对而言,柴油机的一氧化碳、碳氢化合物和二氧化碳排放量极低,但在颗粒物和氮氧化物的排放控制上要比汽油机更难处理。这是柴油机本身的特性造成的,可通过现代技术处治。3)柴油机低速大扭矩的特性,为汽车提供了更好的使用性能。通过采用先进的燃油喷射技术和电控技术，现代柴油机在动力性、加速性、舒适性指标上已经无异于汽油机。、国内柴油机现状：自003年以来,国内柴油机行业出现了结构调整:潍坊柴油机厂在200年的基础上继续保持快速增长势头，功率水平也有了明显提高;上海柴油机厂在商用车柴油机领域初露锋芒,主要得益于北汽福田欧曼重卡市场份额的迅速提高;广西玉柴机器股份有限公司作为

26、行业的领先者，进行了新一轮的产品结构优化,产品顺利实现从欧向欧的过渡,完善了产品系列(从4缸机到6缸机）平台,进一步拓展了功率覆盖范围，柴油机最大功率水平可以达到257W(35ps)。总体水平有了显著提高。无论是从经济性还是从环保角度讲，国内的车用柴油机技术已经接近世界平均水平了。自产发动机已经完全能够满足国内重卡及低端乘用车对发动机的需求，无需外购。、国外柴油机现状:目前西欧国家不但载货汽车和客车使用柴油发动机,而且轿车采用柴油机的比例也相当大。最近,美国联邦政府能源部和以美国三大汽车公司为代表的美国汽车研究所理事会正在开发新一代经济型轿车同样将柴油机作为动力配置。经过多年的研究、大量新技术

27、的应用,柴油机最大的问题烟度和噪声取得重大突破,达到了汽油机的水平。4、柴油机发动机的主要问题:柴油发动机存在的主要问题就是氮氧化物和黑色的碳烟。柴油机在燃烧时的压力和温度都高于汽油机,吸入燃烧室里的空气也较多,燃烧室内剩余空气中的氧气和氮气很容易在高温、高压的条件下发生反应,而生成氮氧化物。燃烧区域中油滴周围的含氧量相对柴油汽较低,影响了柴油的充分燃烧,这将导致碳烟(燃油中未燃烧的碳)的排放,也就是颗粒物。不过,随着柴油机技术的进步,其环保性能已大有改善。自199年以来,新型公路用柴油机的颗粒物排放量已降低了83%，氮氧化物的排放量也已降低了63,达到欧洲或欧洲的柴油发动机已经基本消除了黑烟

28、。这主要得益于90年代以来柴油机技术的不断创新发展，燃油供给、燃烧室设计和涡轮增压方面的改良。5、柴油机所采用的新技术及发展趋势:无论过去还是未来清洁柴油技术都是商用车主要的驱动系统，电控高压燃油喷射系统,尾气后处理系统和废气再循环是降低排放所必需的技术,应某些市场细分的需求,柴油混合动力和天然气将得到发展。柴油机的大功率、低排放、良好的电子控制等显著优点将使柴油发动机在新的时代有长足的发展。现在全球各大厂商正致力于新型绿色环保柴油机的研发，在NO和颗粒物的排放方面将得到近一步改善。而关键点是燃油的精确配置和废气的后置处理，电子新科技将运用到新一带柴油机上。而且在混合动力方面柴油机也有其应用特

29、点,高扭矩配合电动汽车的快速响应和零排放,将是一种很不错的选择。1)共轨与四气门技术 国外柴油机目前一般采用共轨新技术、四气门技术和涡轮增压中冷技术相结合,使发动机在性能和排放限值方面取得较好的成效,能满足欧3排放限值法规的要求。四气门结构(二进气二排气)不仅可以提高充气效率，更由于喷油嘴可以居中布置，使多孔油束均匀分布，可为燃油和空气的良好混合创造条件;同时，可以在四气门缸盖上将进气道设计成两个独立的具有为同形状的结构，以实现可变涡流。这些因素的协调配合,可大大提高混合气的形成质量(品质)，有效降低碳烟颗粒、C和NO排放并提高热效率。）高压喷射和电控喷射技术 高压喷射和电控喷射技术是目前国外

30、降低柴油机排放的重要措施之一，高压喷射和电控喷射技术的有效采用,可使燃油充分雾化，各缸的燃油和空气混合达到最佳，从而降低排放，提高整机（车）性能。）增压中冷技术 采用涡轮增压增加柴油机的空气量,提高燃烧的过量空气因数是降低大负荷工况排气烟度、P排放量以及燃油消耗的有效措施。有效的空空中冷系统，可使增压空气温度下降到50以下，工作循环温度的下降有助于的低排放和PM的下降,故目前重型车用柴油机都普遍是增压中冷型,不仅有助于低排放而且燃油经济性良好。此外，涡轮前排气旁通阀的应用，不仅能降低PM和C排放,还可以改善涡轮增压柴油机的瞬态性能和低速扭矩。4)排气再循环(EGR)技术的应用 EGR是目前发达国家先进内燃机中普遍采用的技术,其工作原理是将少量废气引入气缸内，这种不可再燃烧的C及水蒸汽废气的热容量较大,能使燃烧过程的着火延迟期增加,燃烧速率变慢,缸内最高燃烧温度下降，破坏NOX的生成条件。EGR技术可使机动车NOX排放明显降低,但对重型车用柴油机而言,目前倾向于使用中冷EGR技术,因为其不仅能明显降低X，还能保持其他污染物的低水平。5)后处理技术 柴油机后处理的目标是进一步改善PM和NO的排放。目前主要采用加装氧化型催化转化器和研究开发催化转化器以及具有良好再生能力的微粒捕集器。6)降低机油消耗柴油机排放