目前發動機的發展趨勢如何？

汽車產銷量的快速增長伴隨著空氣汙染和石油消耗。目前，中國已成為僅次於美國和日本的第三大石油進口國。汽車的用油量占中國年用油量的50%。毫無疑問，先進的發動機技術對汽車節能環保技術的發展起著關鍵和決定性的作用。自20世紀末以來，汽車排放法規越來越嚴格。與美國20世紀90年代中期實施的聯邦排放法規相比，2007年全面實施的新聯邦排放法規將要求汽車氮氧化物排放減少高達95%，碳氫化合物排放減少高達84%。同時，排放相關系統和部件的耐久性要求達到654.38+0.2萬英裏。2007年美國聯邦排放標準中第五組的碳氫化合物排放限值約為歐IV排放限值的壹半(由於試驗周期不壹致，實際排放要求低於歐IV排放的壹半)。這種日益嚴格的排放法規和人們對節能認識的加深，使得高效低排放車用發動機技術的發展受到高度重視，從而推動了傳統內燃機技術的不斷創新。如汽油機直噴技術、可變氣門正時技術、可變進氣管、燃燒率控制滑塊、可變排量技術、高壓軌直噴柴油機等等。由於國情不同，側重於環保和節能的技術也不同。由於日本土地和資源的因素，微型車和經濟型車的比例相對較高，所以小排量發動機既能滿足節能環保的要求，又能為這類車提供充足的驅動力；在歐洲，由於柴油價格便宜，熱效率遠高於汽油機，消費者很容易接受柴油驅動的汽車比汽油機驅動的同類汽車貴1000 ~ 2000美元的事實。此外，柴油發動機的低速扭矩遠勝於汽油發動機，這也讓偏愛汽車運動感的歐洲人將直噴柴油發動機視為高科技的代表。現在在西歐，超過35%的新車銷售是柴油發動機。在開發發動機節能環保新技術的同時，人們不能忽視燃料特性對發動機技術普及的巨大影響。汽車尾氣的凈化完全依賴於催化後處理裝置，而燃油中的硫含量是催化後處理裝置的“克星”。燃料中的硫在缸內燃燒後被氧化成二氧化硫，二氧化硫與載體塗層中的催化劑發生反應，大大降低了催化劑的轉化效率。根據燃油含硫量的規定，歐洲柴油機的含硫量在50ppm以下，而美國的聯邦限值目前是300ppm，到2007年將降至80ppm。歐洲低硫柴油為柴油機的廣泛應用創造了條件。在美國，隨著硫含量的降低，直噴式柴油機在輕型汽車上應用的條件越來越成熟，各跨國汽車公司都在為北美市場開發高速直噴式柴油機，以在2007年後投入市場。汽油機直噴(GDI)技術是指汽油通過高壓(約100大氣壓)供油系統直接噴入燃燒室與空氣混合燃燒。在電子噴射和控制技術迅速發展後，GDI於20世紀90年代末進入市場。與傳統的多點噴射汽油機相比，GDI有四個明顯的優勢:能有效降低發動機的未燃碳氫排放，因為GDI技術避免了冷起動時燃油在進氣道壁上沈積的問題，大大提高了燃油與空氣的混合程度，更精確地控制了每個燃燒循環的空燃比，從而達到缸內完全燃燒的目的；汽油在燃燒室內被霧化蒸發，降低了燃燒室內空氣的溫度，從而增加了燃燒室內空氣的質量；因為汽油蒸發降低了充氣溫度，所以發動機設計者有可能提高發動機的壓縮比和熱效率。GDI使發動機很容易實現分層燃燒。可變氣門正時技術(VVT)是汽油機技術發展的又壹個裏程碑。VVT是指發動機氣門升程和氣門正時可以根據發動機工況實時調整。這項技術使得發動機設計者無需在低速扭矩和高速功率之間做出選擇，實時氣門正時調整使得兼顧低速扭矩和高速功率成為可能。連續可變氣門正時技術結合先進的發動機控制策略，可以巧妙地實現可變壓縮比。例如，在大負荷下，發動機容易發生自燃引起的爆震，可以通過延遲進氣門的關閉時間來降低有效壓縮比，從而避免爆震。在中小負荷下，爆震不再是問題，通過調整氣門關閉時間可以提高有效壓縮比，使發動機在中小負荷下具有優異的熱效率。可變氣門技術還可以使汽油機的排放質量達到更好的水平。燃燒率控制葉片是另壹項節能環保技術，類似的設計思路在豐田和福特發動機上都有體現。汽油機在怠速和輕載時，燃燒室內殘留廢氣的比例很高，會導致點火困難，火焰傳播緩慢，對發動機的排放和效率產生負面影響。另壹方面，在壹般的城市交通中，汽車發動機大部分時間處於中小負荷、怠速的狀態。在這種條件下，優化汽油機的排放和熱效率具有重要意義。燃燒率控制葉片是為了在燃燒室火花塞附近創造壹個穩定的、容易點燃的空燃比，通過增加燃燒室內的湍流強度來達到節能環保的目的。當發動機怠速或輕載時，發動機的電子控制器會實時調整葉片在發動機進氣道中的位置，使葉片擋住進氣道的部分橫截面積，使新鮮的空燃混合氣在進入燃燒室時具有切向速度，並在燃燒室內形成有序的渦流。在點火和燃燒初期，有序旋渦被破碎成小尺度旋渦，從而大大提高了火焰傳播速度。近兩年投入市場的另壹項汽油發動機技術是切缸循環，或可變排量。可變排量技術是根據汽車動力的需求，實時確定發動機的有效排量，使做功的氣缸始終處於重載狀態，從而達到節能環保的目的。該技術適用於中大排量、V型布置的發動機，如本田V6、通用V8、戴克V12汽油機。