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1、发动机新技术发动机新技术姓姓 名：李增梅名：李增梅专专 业：机械设计制造及其自动化业：机械设计制造及其自动化班班 级：机械级：机械 09-109-1 班班学学 号：号：091014128091014128发动机新技术目前石油消耗总量的 40%被各类交通工具占据，汽车作为现代社会最重要的交通工具， 其全国保有量平均每年以 12.07%的速度增加。一方面，我国对燃油需求正以惊人的速度增 长，有限大一部分依赖进口；另一方面，我国石油产品的使用效率普遍不高，这不仅进一 步增加了对石油的需求，也造成了严重的大气污染，并已成为我国污染物的主要来源之一， 以高油价为标志的能源问题将长期成为制约我国经济发展的
2、主要因素。因此，汽车节能对 于目前的能源问题具有举足轻重的作用，节能与环保技术已成为汽车技术领域研发的热点。其发动机新技术主要有以下几种： 1.缸内直喷技术（GDI） 缸内直喷技术（GDI） ，燃油以细微滴状的薄雾方式进入汽缸，而不是以蒸汽的方式。 这也就意味着当燃油雾滴吸收热量变为可燃蒸汽时，实际上对发动机的汽缸起到了冷却的 作用。这种冷却作用降低了发动机对辛烷的需要，所以其压缩比可以有所增加。采用 GDI 技术的另一个优点是它能够加快油气混合气体的燃烧速度，这使得 GDI 发动机和传统的化 油器喷射发动机相比，可以很好地适应废气再循环工艺。大众 FSI 发动机利用一个高压泵，使汽油通过一个
3、分流轨道（共轨）到达电磁控制的高 压喷射气门。它的特点是在进气道中已经产生可变涡流，使进气流形成最佳的涡流形态进 入燃烧室内，以分层填充的方式推动，使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围。 如果稀燃技术的混合比达到 25：1 以上，按照常规是无法点燃的，因此必须采用由浓至稀 的分层燃烧方式。通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，混合比达 到 12：1 左右，外层逐渐稀薄。浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。 2.自由活塞式混合动力 自由活塞式发发动机装置有效利用了活塞运动的整个过程，使得每个运动过程都是 “做功一发电”过程。只要活塞在运动就产生能量，使得发动机装置的效率大大提
4、高，同 时在功率方面也得到增加。因此，它具有质量轻、结构简单、热效率高，以及可使用多种 燃烧的优点。自由活塞式(Free piston)发动机作为一种新型的发动机，其要领和机理正为 人类所了解。这种发动机舍去了传统发动机曲柄连杆机构，在集成了永磁体材料的活塞的 剧围气缸内布置线。燃烧产生的高温高压燃气推动活塞往复运动从而使线圈切割磁力线， 产生电能。在传统发动机中，活塞运动时只有一个做功过程，其他过 程都是辅助过程。而自由活塞武发电发动机装置则有效利用了活塞运动的整个过程， 使得每个运动过程都是“做功一发电”过程。 3.可变排量发动机技术 可变排量发动机能够把稀薄燃烧、分层燃烧、节气门方式的各
5、个优点集中于一身。可 变排量方式能够按照负荷的变化改变发动机的排量，因而能够大幅度降低泵气损失，确保 空燃比一定，所以能够高精度净化排放气体。为了降低废气与辐射的热损失或冷却损失， 发动机采用各种绝热措施，或者采取无冷却措施(即不利用冷却水降低发动机燃烧温度)。 为此要求采用诸如陶瓷类的特殊材料。而实际上，已经试制各种以陶瓷为绝热材料的不使 用冷却水的柴油机。然而由于耐久性不好，多数最终归于失败。所以，减少摩擦损失是实 际上有效降低热量损失的重要手段。 4.气体燃料发动机 目前气体燃料汽车主要是指天然气及石油气的汽车，早在本世纪 30 年代，前苏联及意 大利等国就研制，使用天然气汽车，第二次世
6、界大战中应用也较多，由于气体燃料比容积 能量低，完全使用气体燃料的汽车一次充气后继续行驶的路车有限制，同时加气站较少，建设加气站需要多投资，各国各地区气体燃料储藏和供应不均衡，所以在原来汽油机上能 转换使用汽油和气体燃料，在柴油基础上使用部分气体燃料的双燃料汽车也受到重视，同 样为了改善燃烧，降低排放，在液体燃料汽车上掺烧少量氢气的工作也有所开展。 5.通过氧传感器对喷油量进行闭环控制 氧传感器安装在排气管道上，它会检测尾气中氧的浓度，并将检测结果通过电信号的 形式传送给发动机电脑，当尾气中氧的含量过少时，电脑会认为有可能部分油气混合气无 法燃烧，从而减小喷油脉宽，使发动机的空燃比（空气的质量
7、/燃油的质量）控制在一个狭 小的、接近理想的区域内(理想空燃比为 14.7:1)。电路图如下所示：这样做可以提高尾气 质量，提高发动机的动力性和经济性。6.陶瓷发动机 发动机用材料的重大改革则是用高性能陶瓷零件逐步代替金属零件，直至发动机的主 要零件，这就是人们常说的陶瓷发动机。高性能陶瓷有许多优于金属的性能，例如耐高温、 耐磨损、耐腐蚀、重量轻和隔热性能好。这些特殊性能可使传统发动机面临的热效率低和 结构复杂等许多难题得到合理解决，并提高发动机的性能和耐久性。因此，有专家认为， 高性能陶瓷是自内燃机发明以来最鼓舞人心的新发展，它将最终解决发动机要在苛刻环境 下工作的问题。21世纪，将会出现许
8、多陶瓷发动机。陶瓷涂层技术成熟、成本低、寿命较 高，采用等离子喷涂工艺，可涂覆二氧化锆、碳化钛和二氧化钛等陶瓷，获得1毫米以内的 耐久涂层。为了解决陶瓷涂层太薄的问题，人们研究用二氧化锆、氮化硅、碳化硅和钛酸 铝制造发动机的整体陶瓷零件。此外，还研究了玻璃瓷、氧化铝等整体陶瓷件。其优越性 体现在：可以提高发动机的工作温度，从而大大提高效率。例如，对内燃机而言，目前作为其制造材料的镍基耐热合金，工作温度在 1000左右。而采用陶瓷材料，则可以将工作温度提高到 1300，使发动机效率提高 30%左右。工作温度高，可使燃料燃烧充分，所排废气中的有害成分大为降低，这不仅降低了能源消耗，而且减少了环境污
9、染。陶瓷的热传导性比金属低，这使发动机的热量不易散发，节省能源。 陶瓷具有较高的高温强度和热传导性，可延长发动机的使用寿命。 随着经济的发展，汽车已很普遍，同时环境污染也是一大问题。应此在节能及 环保汽车方面发动机的改善及其他技术有如下几种： （1）燃油回路加装节油器 当燃油通过节油器时，磁分裂催化剂使长链碱性燃料分子分裂成较短的碱性分子， 使得燃料的燃烧率更高。用这种方法，可节省 5-10的燃油费用；消除发动机积碳现象并使其寿命达到 150 万公里；发动机功率输出更加平稳；减少 20的有害尾气排放；购 置设备的成本大约为 1500 元，汽车行驶 3.75 万公里所节省的燃油即可回收投资。 （
10、2）涡轮增压节油器 适用于排量 1.6 升以下各种以汽油为燃料的汽车。它根据空气动力学原理，使发动 机从自然进气，变成主动进气，有效增加发动机内氧分子活性密度，促使燃油与气体充 分混合雾化，达到最佳的空燃比，最终使发动机的动力明显增加。该装置对发动机没有 任何拆改，不会影响发动机寿命，可以节省燃油 10。 （3）保养空滤器 空气滤清器的作用是净化进入气缸内的空气，如果加油超过标准或太脏，都会造成 空气不畅，导致车辆油耗增加。 （4）蓄电池活化 蓄电池电量不足会增加整车运行的油耗。正规厂家按标准生产的蓄电池，在车上使 用二三个月“硫化开始”时就对电池进行一次“活化”处理，便可使蓄电池容量恢复到 96以上，按此办法循环“活化”蓄电池就能很容易达到设计寿命（24-36 个月）。 （5）使用汽油清净剂 对于使用年代较长的车来说，使用汽油清净剂节油效果比较明显；对车，它只是保 持新车燃油系统油路顺畅，喷油嘴、进气阀清洁，使新车油耗长期保持在最佳水平，一 般能节油3-5。参看文献: 1张元江，发动机制造新技术，天津汽车19944 2孟昭宁，丰田VVT-i发动机新技术，实用汽车技术2004-7 3崔心存，现代汽车新技术， 人民交通出版社 4张小虞，关于中国汽车工业产品开发 北京：机械工业部汽车司，1996 5高松，庄继德，任传波，邹广德等 ，汽车性能优化 机械工业出版社
