汽车发动机的节能减排技术分析

高立志

摘 要：当前全球变暖等环境问题越来越严重，以至于各个国家都将节能环保力度逐步加大，其中能源消耗问题、环境污染问题、气候变化问题等，对汽车产业带来的压力是巨大的。所以，需要全面实施节能减排计划。因此，本文针对汽车发动机的节能减排技术做出了进一步探究。

关键词：汽车发动机 节能减排 技术

站在汽车行业分析，为了迎合社会的发展需求，需要将环保型汽车的开发以及研究力度加大，借助发动机节能技术的研发，使得汽车的能量消耗以及污染物排放量降低，这也是汽车行业实现可持续发展的关键措施。因此，需要在行业发展中，积极贯彻环保等节能理念。本文针对汽车发动机的节能减排技术给出了如下分析。

1 汽车能源消耗与排气污染分析

根据相关数据统计分析，我国的机动车辆成品油年产量的50%以上都为消耗的燃油和机油数量，在这些排放车辆当中，大概有70%都属于高污染物以及高能耗的车辆，尾气排放量每年会超过1.8亿吨。城市当中产生的各类污染物，机动车辆排气污染大约占据了70%左右，单车污染排放水平大概为美国的2倍到10倍，是日本的15倍以上。我其中NOX大约占据40%，CO对空气产生的污染大约占据80%，所以居民的生活质量受到汽车尾气的污染非常严重。从另一角度来说，我国对于石油能源消耗量非常大，进口依存度已经达到了40%，其消耗量和进口量为世界第2位。因此，针对汽车节能减排措施的探究开展非常关键[1]。

2 发动机节能方法分析

2.1 应用稀燃技术

汽车发动机对稀燃技术的应用，在运行时会有空燃产生，此时对应一个理论空燃值。稀燃技术具体来说便是借助空然值的增加，使其大于理论空燃值，进而达到节能的目标。稀薄燃烧不但能够使燃烧更加充分，还可以将换气损失减少，并且该项技术还能将发动机的经济效率提高，并使发动机的排放量降低。稀薄燃烧将发动机燃烧经济性进行提升的关键性因素便是，因为稀混合气当中的汽油分子与空气中氧分子的接触机会更多，所以燃烧会更加充分和完全，通过稀混合气，因为气缸内没有较高的温度，且压力也比较低，所以不容易有爆燃出现，进而将热效率有效提升[2]。对于该项技术的实现，对于关键技术的总结，主要在三个层面，其一为高压缩比，其二为分层燃烧，其三为高能点火。目前，该项技术已经为气油机发动机满足45%以上热效率的重点技术。

2.2 增压技术

汽车发动机对于增压技术的使用，可以将发动机节能效果提升，是非常关键的技术之一，其中有两种不同的增压型式，一种为涡轮增压，一种为机械增压，其中涡轮增压的使用更为普遍，该项方法需借助涡轮增压器压缩空气，以便使进气量得到增加，运行的具体原理为发动机在运转时，会有相应的废气产生，借助这些废气惯性转动涡轮，对同轴的叶轮产生带动效果，进而压缩空气，将增压完成。最后，把空气送入到气缸当中，在不断提升发动机转速过程中，会增加送入气缸的空气量。借助大密度的空气压力，会更加彻底的将燃料燃烧，以便有更大的动力产生，使发动机的输出功率得到提升[3]。相比于普通的发动机，在发动机上将涡轮增压增加，可促进发动机的输出功率有所提升，大概可提升20%以上，并且相比于大排放的发动机，消耗能源会有所减少，但获得的动力却完全相当，所以使得能源消耗量有所降低，污染物排放减少，进而使汽车发动机更具经济性，其中涡轮增压的结构以及原理如图1所示。

2.3 燃油掺水节油技术

在汽车发动机当中，对于燃油掺水节能技术的应用，具体来说便是将一定量的水增加在汽车燃油当中，可以使燃油总量给予保证的前提下，将燃油产生的有害物质降低，并将烟雾的排放量减少，使其对空气不会产生较大的影响，实现节能减排的目标。

2.4 可变进气歧管技术ECU

该项技术也就是常说的电子控制单元，在日常生活中也将其称为车载电脑。汽车发动机在运行过程中，无论是转速还是负荷，都会有相应的变化产生，该项技术使用之后便是借助发动机的这一特征，将节能减排的目标实现，其中原理为汽车转速与负荷产生变化的过程中，会使气道长度发生一定程度的改变，进而增大转速或者降低负荷，气道的长度会有所增长，因此会增加进气流动的整体量，从而引发气流增速，在某种程度上，会显著提升充气效率，如果有相同的燃烧环境，会增大输出功率，并增加转矩。汽车发动机对于可变进气歧管技术的应用，主要有两种，一为可变进气共振技术，二为可变进气歧管长度，且这一技术在自然吸气汽油发动机当中的使用非常普遍[4]。

2.5 可变压缩比技术

该项技术能够对发动机高动力输出以及低油耗的发展目标给予满足，在高负荷区域对于低压缩比的应用，能够对爆震现象的发生产生抑制效果，进而使发动机外特性有所提升;在低负荷区域当中，对高压缩比的应用能够将发动机热效率提高，使油耗有所减少。将压缩比提高是将热效率进行提升的有效途径之一，提高压缩比，在外特征区域当中会出现爆震或者缸内压力过高，因此常规的定压缩比发动机，为对全工况不发生爆震给予保障，对于压缩比产生的限制会比较低，不能显著提升热效率，在某些负荷工作环境下，缸内的燃烧温度以及压力都会比较低。对比发生的爆震以及允许的最大缸压还有很多距离，这时将压缩比提高，便可以进一步改善热效率。

2.6 汽油压燃技术

对于该项技术的使用，为当前非常先进的一种燃烧技术，与汽油和柴油发动机技术融合之后，可以将各自的优势作用充分发挥，用工况可实现压燃提升热效率，并将经济油耗运行区间显著扩大。

与以往使用的点燃式汽油机非常相似，汽油压燃发动机，在开始燃烧之前，會预混燃烧和空气之后，压缩好预混的空气，在压缩行程快结束时，会产生与传统压燃式发动机非常类似的自燃着火，之后产生燃烧现象在着火之前，开启火花辅助引燃，可以将汽油压燃以及控制稳定性难的问题进行解决[5]。

借助压燃，可以在非常稀的混合气氛当中，使燃烧实现稳定性，在一些负荷作用下，将传统汽油机节气门部分导致的泵气损失消除。此外，稀释混合器还能将燃烧温度有效降低，使工质比热比提升，进而使热损失有所下降，且会将NOX原始排放大幅度减少，常用工况实现压燃，可以有效提升热效率，进而将经济油耗运行区间显著增大[6]。

2.7 停缸技术

在之前发动机还只对化油器机械供油进行使用的时代，对于该项技术的使用，存在非常多的困难，但因为逐步普及了电喷技术，所以断缸已经非常容易，工程师需要将发动机气缸进行划分，其一为常工作部分，其二为间歇工作部分。在负荷比较低时，停止运行间歇工作的一组气缸，将常工作汽缸的负荷率逐步加大，使其在中、大负荷经济油耗区运转当中得到保持，进而实现节油的目的。发动机在停缸之后，燃烧室总表面积的减少，可将燃烧过程的传热损失降低，从而使发动机的循环热效率提升，这也是停缸节油的关键性因素。当前，在V6以及V8大排量发动机当中，对该项技术的使用非常多[7]。

3 汽車发动机节能减排技术的未来发展趋势分析

在社会逐步进步以及发展的今天，科学力量的提升促进了汽车发动机节能减排的效果，同时也开始面向网联化以及智能化的方向发展，之后采用的发动机节能减排技术可能不会对复杂的结构进行应用，会利用智能化硬件将现有技术的某些复杂结构进行替换。此外，智能化设备会在发动机当中采集各项数据，从而开展精准的调控以及决策，尽全力降低发动机的尾气排放量。通过网联化，可以借助互联网分析大数据信息，在明确汽车的位置和路况之后，将信息第一时间反馈给发动机的决策系统，开展分析计算，通过最终的结果对发动机的一些参数进行调整，实现排量减小的目标。

4 结语

总之，理想的燃油经济性能、较低的尾气排放水平，是时代发展针对汽车发动机提出的全新要求。当前对于节能减排技术的应用越来越多，但还有很多不足之处，需要在使用时总结经验，不断完善，通过智能化和网联化的充分应用，使汽车节能减排，进而开启全新的时代。

参考文献：

[1]韦邦暄，张世宇.浅谈汽车发动机的节能减排技术[J].时代汽车，2020（05）：107-108.

[2]伍赛特.汽车节能减排技术研究及展望[J].应用能源技术，2019（07）：29-33.

[3]王天强.节能减排汽车驾驶技术分析[J].科技创新与生产力，2018（12）：37-38.

[4]黄晓鹏，李占锋.汽车发动机新技术的应用及发展趋势[J].内燃机与配件，2016（08）：137-138.

[5]冯海涛.内燃机可持续发展及节能减排技术的研究与分析[J].辽宁科技学院学报，2015，17（02）：10-11.

[6]史琳芸.电子技术在汽车节能减排中的改进措施[J].电子质量，2014（08）：48-50.

[7]张海豪.关于汽车节能减排措施的几点思考[J].交通节能与环保，2014，10（01）：37-39.