工程機械用發(fā)動機技術(shù)特點分析

陳山山 劉凡

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

【關(guān)鍵詞】發(fā)動機；工程機械；技術(shù)特性

中圖分類號：U464 文獻標識碼：A

引言

發(fā)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(fā)動機的功率，同時也會給四周的環(huán)境帶來一定的污染。因此，汽車發(fā)動機使用到全新的技術(shù)是非常重要的。伴隨著當前技術(shù)的不斷發(fā)展，很多企業(yè)都在進行技術(shù)上的革新，并對相關(guān)汽車發(fā)動機的新技術(shù)進行了運用，在提升發(fā)動機整體工作效率的同時，也推動了該行業(yè)的不斷發(fā)展，為能源的節(jié)約、環(huán)境的保護做出了一定的貢獻。

1排放標準升級

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，面對嚴峻的環(huán)境污染現(xiàn)狀，環(huán)境保護日益受到全社會的重視，社會環(huán)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(fā)動機的制造成本以及運營和維護成本。實現(xiàn)從Ⅱ階段到Ⅲ階段的轉(zhuǎn)變，過渡期發(fā)動機的成本要增加20%?30%，目前發(fā)動機增加的成本主要靠生產(chǎn)企業(yè)和用戶來消化。排放標準的升級需要以設(shè)備技術(shù)提升為基礎(chǔ)，而提升的關(guān)鍵點就是發(fā)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(shù)。目前，我國工程機械所配備的發(fā)動機大部分來自于進口，而國產(chǎn)發(fā)動機的技術(shù)水平也在不斷提升。所以就排放問題而言，技術(shù)難度并不是最突出的問題。

2技術(shù)介紹

2.1雙渦輪增壓技術(shù)

傳統(tǒng)的單渦輪增壓器一般在轉(zhuǎn)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(tài)，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(zhuǎn)速時大渦輪工作，低轉(zhuǎn)速時小渦輪工作，無論哪個轉(zhuǎn)速下，都會提供所需的充氣壓力，從而獲得更多的進氣量。結(jié)果，性能超過傳統(tǒng)的單渦輪增壓器。

2.2VCR技術(shù)

VCR技術(shù)目的就是提升渦輪增壓發(fā)動機的動力性和燃油經(jīng)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(jié)能減排的效應。原理介紹：我們知道，在渦輪增壓發(fā)動機中是最容易產(chǎn)生爆震問題，為了防止此問題的發(fā)生，在設(shè)計時壓縮比低于自然吸氣發(fā)動機，這樣導致熱效率降低，燃油經(jīng)濟性下降。在渦輪增壓發(fā)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(xiàn)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(fā)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(shù)，法國MCE—5可變壓縮比技術(shù)，日產(chǎn)多連桿可變壓縮比技術(shù)，保時捷可變壓縮比技術(shù)，戴姆勒奔馳可變壓縮比技術(shù)。

2.3混動技術(shù)

伴隨著汽車發(fā)動機技術(shù)的不斷發(fā)展，隨之而來的就是能源的消耗。在當前新能源汽車發(fā)展的勢頭下，混合動力汽車也得到了非?？焖俚陌l(fā)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(guān)的技術(shù)?；靹蛹夹g(shù)當中，主要是將電動機和相關(guān)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(fā)動機組。這一種技術(shù)相較于傳統(tǒng)的發(fā)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(tǒng)來承擔的。這一種混動設(shè)備在發(fā)揮發(fā)動機最強工作效率的同時，也可以有效延長發(fā)動機工作的時間。并且，這種發(fā)動機系統(tǒng)同時也具備無污染、低噪音的優(yōu)點，與傳統(tǒng)的發(fā)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。混動發(fā)動機一般都是使用油、電混動來為發(fā)動機提供動力。這一技術(shù)的優(yōu)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(fā)動機就不會運作。所以，這樣可以讓發(fā)動機隨時都保持在最佳的運動狀態(tài)，使得發(fā)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(fā)動機，就只需要加入燃油即可?；靹影l(fā)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(fā)展非常迅速。

2.4電控技術(shù)

這些年來，國內(nèi)的汽車汽油機相關(guān)單位已經(jīng)在使用更為先進的技術(shù)，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(nèi)直噴等技術(shù)也在多個汽車品牌當中得到了很好的運用。相關(guān)企業(yè)在這些新技術(shù)的基礎(chǔ)上，也慢慢地在向著電能方向發(fā)展，把電轉(zhuǎn)化成為汽車驅(qū)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(shù)可以更加有效且準確地對發(fā)動機進行控制，在這個技術(shù)當中再結(jié)合信息化和互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，從而就使得汽車發(fā)動機在不斷的發(fā)展當中慢慢地向著智能化方向發(fā)展，而這所有的努力都是為了提升發(fā)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(shù)

啟停技術(shù)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(tǒng)開始檢測信號：1）、發(fā)動機空轉(zhuǎn)且沒有掛擋；2）、防鎖定系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)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(fā)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(fā)動機。自動擋車，只要一松開剎車，或者轉(zhuǎn)動方向盤，發(fā)動機啟動，踩加速踏板起步，整個過程都處于D位狀態(tài)。目前不僅在豪華車上已經(jīng)采用，很多國產(chǎn)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(shù)可以有效降低發(fā)動機怠速空轉(zhuǎn)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(jīng)濟性。

2.6輕量化技術(shù)

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

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

結(jié)束語

伴隨著當前全新發(fā)動機技術(shù)的不斷出現(xiàn)，其中節(jié)能、環(huán)保理念得到了高度重視。同時，這一理念才是以后汽車行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。就世界范圍內(nèi)汽車產(chǎn)品的發(fā)展來看，發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展正在向著性能優(yōu)異的方向前行，以更好的經(jīng)濟性和動力為發(fā)展的目標。各種節(jié)能、環(huán)保高性能發(fā)動機的出現(xiàn)，為當前汽車市場帶來了全新的動力，同時這也是以后發(fā)動機發(fā)展的主要趨勢。

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