节油技术在现代汽车中的应用与展望

刘吕亮

常德职业技术学院汽车工程系，湖南常德 415700

节油技术在现代汽车中的应用与展望

刘吕亮

常德职业技术学院汽车工程系，湖南常德 415700

我国面临着严重的能源与环境问题，汽车作为主要的原油消耗终端和污染物生产源，在汽车上推广节油技术意义重大。随着科技的发展，各式各样的节油技术被提出并逐渐应用在现代汽车上，这些技术对提高汽车的燃油经济性，改善汽车的尾气排放质量效果明显。本文对现代汽车上应用的节油技术进行介绍，并对汽车节油技术未来的发展提出展望。

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1 汽车节油的重要意义

随着人们生活水平提高，家庭小汽车的逐渐普及，我国对石油的需求逐年增加。在2013年我国已经超越美国成为石油进口第一大国，2015年我国石油进口量为33 550万吨，石油对外依存度已达到64.3%，巨大的石油进口使得我国面临严峻的能源安全问题。同时，我国还面临着严重的空气污染问题，而汽车尾气是空气污染的主要元凶。据环保部统计，汽车尾气约占北京污染排放的30%。因此，合理利用宝贵的石油资源，发展汽车节油技术对提高国民的生活水平、保障国民身体健康、促进我国经济更好更快发展有巨大作用。

2 汽车节油技术介绍

自汽车诞生之日起，汽车节油技术就是一个永恒的话题。随着汽车工业的发展，人们提出了各种各样汽车节油的方法。比如，培养良好的汽车驾驶习惯、减轻汽车的整备质量、改善汽车外形（降低汽车风阻系数）、使用低阻轮胎等方法都可以节省汽车行驶时的燃油消耗。但是为了保证车内乘客的安全，汽车整备质量不能无限降低，为了保证乘客乘坐舒适性，汽车高度不能无限降低。这样就需要应用其他的途径来降低汽车油耗，因此一些新的节油技术应运而生，这些技术包括：涡轮增压技术、缸内直喷技术、发动机自动启停技术、发动机停缸技术等。

1）涡轮增压技术。涡轮增压是通过涡轮增压器来提高发动机进气密度的一种技术，可以提高发动机的动力性、燃油经济性以及排放指标等综合性能。按照增压器动力来源不同可分为废气涡轮增压与机械涡轮增压，汽车上通常采用废气涡轮增压技术。

与没有配备涡轮增压技术的发动机相比，配备涡轮增压技术的发动机可以显著增加发动机每一工作循环的进气量，这就相当于在不改变汽车气缸容积的情况下提高了发动机的压缩比，高压缩比的发动机动力更强，同时燃料的燃烧效率也相对较高。研究表明，发动机使用涡轮增压技术后燃油消耗率可以降低5%～10%，进而减少了有害气体与二氧化碳的产生。

正因为涡轮增压技术在汽车节能减排方面效果明显，现代汽车越来越多的采用了涡轮增压技术发动机。据统计，2015年中国上市新车245款，其中应用涡轮增压技术的汽车有119款，应用涡轮增压技术的汽车占比由2009年的8.9%上升到2015年的48.5%。

2）缸内直喷技术。传统的汽油发动机直接将燃料喷射在进气门背面或者进气歧管靠近汽缸盖的位置，将燃料与空气在进气道内进行混合，然后随着气门的开启进入到气缸内，这种燃油喷射过程称为气道喷射（PFI）。在这一过程中，发动机的负荷需求与燃油喷射存在一个时间迟滞，使得燃油的喷射控制不准确。燃油缸内直喷技术（GDI）很好地解决了这一问题，其将喷油器直接安装在汽缸壁上，喷油嘴与气缸相连，使得喷油器的喷油量随发动机的负荷实时控制，极大的节省了燃料的损耗，同时也提高了发动机的动力性。

日本丰田公司将使用GDI技术的发动机与使用PFI技术的相应发动机进行实验对比，结果表明，使用GDI技术发动机汽车油耗为17.4km/L，而相应使用PFI技术发动机的汽车油耗为13km/L，使用GDI技术的节油发动机进34%。美国福特汽车公司对采用GDI技术的汽油机进行实验表明，在部分负荷下，汽油机的燃油经济性提高了5%，而在怠速情况下燃油经济性提高了10%。

3）发动机启停技术。当汽车在城市道路上行驶时，难免会遇到堵车以及等红灯等情况，这时汽车处于停车怠速工况。实验统计，汽车怠速时不仅会消耗燃料，同时空气污染会大幅增加。因此，取消怠速工况是降低汽车油耗、防治空气污染的重要手段。发动机启停技术很好的解决了这一问题，其工作过程是：当汽车面对红灯时，驾驶员将汽车停止，挂上空挡，当驾驶员松开离合器踏板后，发动机会自动感受停车意图，随后汽车发动机熄火，同时仪表盘上起停系统指示点亮；当黄灯亮起将要变为绿灯时，驾驶员踩下离合器踏板，汽车能感受到驾驶员意图迅速启动发动机，驾驶员挂上挡位后即可行驶。

使用启停系统对于减低燃油消耗、减少污染物排放效果明显。雪铁龙公司通过对C3轿车加装启停系统进行实验表明，加装该系统后可以使1.4L汽油发动机在城市工况下降低10%油耗，在拥堵情况下则可以减少17%油耗，总体碳排放量降低了10%。

4）发动机停缸技术。汽车在正常行驶过程中，发动机只有极少数情况是处于全负荷工作状况，大部分时间是处在部分负荷工况下。当发动机在部分负荷工况下运行时，发动机工作效率低，造成燃料的浪费。

能否使得发动机在不同负荷情况下都能保持较高的工作效率？发动机停缸技术应运而生，当发动机处于部分负荷工况时，停缸技术通过控制配气机构来关闭部分气缸的进排气门，同时切断相应气缸的燃油供给，使得剩下的工作气缸运行在效率较高的高负荷区域。这样既满足了汽车当前的动力需求，又达到了节省燃油消耗的目的。2012年，大众集团推出的加强版1.4升蓝驱四缸发动机上就应用了此项技术，当发动机负荷较低时，发动机将四个气缸中的两个关闭，只保留两个气缸工作，以此达到降低油耗的目的。据本田汽车公司试验数据表明，应用停缸技术的汽车相较没有应用此技术的汽车，油耗可降低11%～12%。

各汽车公司对于发动机停缸技术的研究较早，但直到近几年随着油价的不断升高以及发动机电控技术的发展，技术才逐渐成熟。目前应用此项技术的公司有大众汽车公司、通用汽车公司、本田汽车公司、戴姆勒克莱斯勒汽车公司。

3 展望

我国是一个石油消费大国，同时也是石油进口大国，发展车用节油技术对降低化石能源消耗、保障我国能源安全、防治大气污染有重要意义。涡轮增压、缸内直喷、发动机自动启停、发动机停缸等技术在汽车节油方面效果显著，因而近年在汽车上逐步得到应用，市场应用率呈逐年扩大趋势。随着科学技术的发展，相信越来越多节能技术会逐渐开发并应用到现代汽车上。

[1]魏崇亮，郭晓鑫，冯志鹏，等.汽油机缸内直喷技术应用现状与发展趋势[J].小型内燃机与车辆技术，2014，43（5）：78-81.

[1]张众杰，何西常，王威，等.车用涡轮增压技术现状及发展趋势[J].内燃机与配件，2012（6）：37-40.

U46

A

1674-6708（2016）171-0180-01

常德职业技术学院2015年科研项目（ZY1537）资助。

刘吕亮，讲师，常德职业技术学院汽车工程系。