淺談汽車發(fā)動機的節(jié)能減排技術(shù)

沈德英 隋國亮

摘 ?要：環(huán)境保護問題是當今人類面臨的最為緊迫的問題之一，全球變暖問題使得各個國家都加大了節(jié)能環(huán)保力度，能源消耗、環(huán)境污染以及氣候變化給汽車產(chǎn)業(yè)帶來的壓力日益加劇，對于汽車行業(yè)來說，要想適應(yīng)社會發(fā)展趨勢，也需要加強環(huán)保型汽車的開發(fā)與研究，通過使用發(fā)動機節(jié)能技術(shù)來降低汽車的能量消耗與污染物排放量，是當前汽車行業(yè)貫徹環(huán)保、節(jié)能理念的重要舉措。

關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動機;節(jié)能;減排;技術(shù)

引言

當前，防止全球變暖有賴于減少全球范圍內(nèi)的溫室氣體的排放，而發(fā)動機在行駛過程中的二氧化碳排放無疑是世界溫室氣體的重要組成部分。發(fā)展發(fā)動機的低碳技術(shù)迫在眉睫，基于此，本文主要對汽車發(fā)動機的節(jié)能減排技術(shù)作具體論述，希望通過本文的分析研究，給行業(yè)內(nèi)人士以借鑒和啟發(fā)。

1汽車發(fā)動機排放危害

汽車發(fā)動機排放危害主要涉及到以下方面具體內(nèi)容：社會汽車擁有量的持續(xù)增加，人們對于汽車發(fā)動機排放問題的重視程度不斷提升，如何選擇合理技術(shù)降低汽車發(fā)動機排放量成為主要目標。在汽車設(shè)計和研發(fā)中，應(yīng)該對汽車發(fā)動機節(jié)能環(huán)保問題予以高度關(guān)注和重視，并尋求清潔能源來替代傳統(tǒng)能源，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。諸如，混合動力車、電動汽車和電池車等新興汽車逐漸涌現(xiàn)，開始進入到人們的視野中。但是，當前控制技術(shù)還不夠成熟，汽車發(fā)動機排放降低程度還不足，對于人類身體健康仍然存在一定威脅。所以，相關(guān)工作人員應(yīng)該加強汽車發(fā)動機節(jié)能減排技術(shù)研究和完善，提升發(fā)動機性能的同時，降低尾氣排放量。燃油汽車主要是以通過燃油的燃燒為汽車行駛提供動力支持，但是燃油燃燒過程中會產(chǎn)生部分有害氣體，降低汽車尾氣排放有害程度。但是，燃油燃料不充分，進入到發(fā)動機氣缸后與空氣接觸，會產(chǎn)生混合燃燒反應(yīng)，將會產(chǎn)生一氧化碳、二氧化硫以及含氮化合物等有害氣體，排放到空氣中產(chǎn)生嚴重的污染，出現(xiàn)酸雨問題，威脅到人類身體健康。

2汽車發(fā)動機節(jié)能減排技術(shù)的研究背景及發(fā)展現(xiàn)狀

汽車發(fā)動機節(jié)能減排技術(shù)的研究背景及發(fā)展現(xiàn)狀主要涉及到以下方面內(nèi)容：近年來我國的空氣污染問題日趨嚴重。根據(jù)中國社會科學(xué)院和中國氣象局發(fā)布的數(shù)據(jù)來看，近幾十年來我國部分地區(qū)霧霾天氣總體呈上升趨勢，持續(xù)性的霧霾天氣現(xiàn)象顯著增加。而引發(fā)這些問題的源頭都與汽車的燃油經(jīng)濟利用率和尾氣排放有著密不可分的聯(lián)系。而且這些問題對于我國這樣一個汽車大國來說已經(jīng)成為了不得不面對的嚴峻挑戰(zhàn)。所以如何采取一些有效的措施去處理好汽車與能源、環(huán)保、安全等問題之間的關(guān)系，成為了這個時代的一個挑戰(zhàn)。故而，有關(guān)汽車發(fā)動機節(jié)能減排技術(shù)的研究與應(yīng)用對于緩解當下形勢顯得尤為重要起來。就現(xiàn)階段來看，在市場上應(yīng)用比較廣泛的發(fā)動機節(jié)能減排技術(shù)主要有可變氣缸技術(shù)（VCM）、可變壓縮比技術(shù)（VCR）、燃油分層噴射技術(shù)（FSI）、可變配氣技術(shù)（VVT）等。這些技術(shù)基本上都是利用發(fā)動機的參數(shù)變化控制技術(shù)來使汽車發(fā)動機在不同工況下盡可能地達到其最佳的工作性能，提高燃油的經(jīng)濟性，減少尾氣排量。本文，將主要對可變壓縮比、可變氣缸、燃油分層噴射這三種節(jié)能減排的發(fā)動機技術(shù)進行重點分析。

3汽車發(fā)動機的節(jié)能減排技術(shù)

3.1汽車發(fā)動機采用增壓技術(shù)增壓技術(shù)是提高發(fā)動

汽車發(fā)動機的節(jié)能減排技術(shù)之一是汽車發(fā)動機采用增壓技術(shù)增壓技術(shù)是提高發(fā)動。增壓技術(shù)是汽車發(fā)動機節(jié)能效果的重要技術(shù)之一，它包括兩種增壓方法，一種是渦輪增壓，另一種是機械增壓，常用的是渦輪增壓。該方法主要是利用渦輪增壓器來將空氣進行壓縮，以此來增加進氣量。具體的運行原理是：發(fā)動機轉(zhuǎn)動過程中會產(chǎn)生一定的廢氣，利用這些廢氣的慣性來使渦輪轉(zhuǎn)動，與此同時帶動同軸的葉輪進行空氣的壓送，以完成增壓，并將空氣送入氣缸。當發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不斷提高時，送入氣缸的空氣量就會隨之增多，在大密度的空氣壓力下，燃料燃燒將更加徹底，這就會產(chǎn)生更大的動力，從而提高發(fā)動機的輸出功率。與普通發(fā)動機相比，通過在發(fā)動機上增加渦輪增壓器可使發(fā)動機的輸出功率提高至少20%，并且與大排量的發(fā)動機相比，其消耗的能源更少，但獲得的動力卻相當，在很大程度上降低了能源消耗，減少了污染物的排放，提高了汽車發(fā)動機的經(jīng)濟性。

3.2優(yōu)化燃燒系統(tǒng)

汽車發(fā)動機的節(jié)能減排技術(shù)之二是優(yōu)化燃燒系統(tǒng)。為進一步降低燃油消耗，對車用內(nèi)燃機采用均質(zhì)燃燒和稀薄燃燒等技術(shù)可謂勢在必行。其目的是不斷降低發(fā)動機機內(nèi)污染物排放，而并非僅僅依賴廢氣后處理系統(tǒng)來降低排放，因為采用此類外部系統(tǒng)會顯著增加燃油消耗。目前可通過兩種方式來降低點燃式發(fā)動機和壓燃式發(fā)動機的排放：（1）在點燃式發(fā)動機中，燃燒過程類似于在燃燒室內(nèi)使用稀薄和均質(zhì)的燃油混合氣的先進的壓燃式發(fā)動機。這項技術(shù)被稱作“可控自燃”（CAI）。（2）在壓燃式發(fā)動機中，燃燒過程類似于使用高壓燃油噴射和高廢氣再循環(huán)率的先進的點燃式發(fā)動機。這項技術(shù)被稱作“均質(zhì)壓燃”（HC-CI）。采用CAI和HCCI技術(shù)，可大幅降低顆粒物排放。與采用傳統(tǒng)高壓噴射的壓燃式發(fā)動機相比較，NOx排放量可降低4%，而燃油耗則可降低5%。其弊端則是在較低負荷時的CO和HC排放較高。改進的措施有改進燃燒室形狀、控制燃燒、優(yōu)化噴射以及采用可控制廢氣再循環(huán)系統(tǒng)等。

3.3排氣系統(tǒng)中的熱能回收與降噪處理

汽車發(fā)動機的節(jié)能減排技術(shù)之三是排氣系統(tǒng)中的熱能回收與降噪處理。排氣系統(tǒng)的主要任務(wù)是降低廢氣中的污染物濃度。依據(jù)發(fā)動機功率的不同，發(fā)動機的廢氣后處理系統(tǒng)不僅排出廢氣，同時還需回收能量。由發(fā)動機產(chǎn)生及來自排氣系統(tǒng)的空氣傳播的噪聲是有害的。廢氣后處理系統(tǒng)還需通過消聲器來降低噪聲。目前，提高廢氣后處理系統(tǒng)效率的基本方法有三種：（1）減少發(fā)動機原始排放物中的顆粒物;（2）將微粒過濾器與NOx還原催化劑組合;（3）開發(fā)可以頻繁加熱和具有較好耐久性的微粒過濾器。

4汽車發(fā)動機節(jié)能減排技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

汽車發(fā)動機節(jié)能減排技術(shù)的未來發(fā)展趨勢主要涉及到以下方面內(nèi)容：隨著社會的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進步，汽車發(fā)動機在節(jié)能減排方面可能朝著智能化和網(wǎng)聯(lián)化的方向發(fā)展。未來的發(fā)動機節(jié)能減排技術(shù)的實現(xiàn)可能不再需要復(fù)雜的結(jié)構(gòu)來滿足，智能化的硬件設(shè)備將代替之前這些技術(shù)中的某些復(fù)雜結(jié)構(gòu)。同時這些智能化的設(shè)備也會通過從發(fā)動機中采集的實時數(shù)據(jù)來進行更精確的決策和調(diào)控，使發(fā)動機的尾氣排放量盡可能降到最低。而網(wǎng)聯(lián)化則可以通過互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的分析，在實時地獲取汽車所在的地理位置及這個位置的路況信息之后，及時地反饋給發(fā)動機的相關(guān)決策系統(tǒng)進行分析計算，最終根據(jù)計算結(jié)果及時地調(diào)整發(fā)動機的某些參數(shù)來實現(xiàn)減少排量。

結(jié)語

總之，為了迎合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，實現(xiàn)節(jié)能降耗目標，推動降低汽車發(fā)動機排放技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展，在滿足汽車發(fā)展需要的同時，盡可能降低對環(huán)境的污染和破壞，為人們營造健康的生活環(huán)境。

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