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国内外汽车发动机的技术现状及发展趋势山东科技大学 交通学院 车辆工程11级1班 闫煜章摘要：内燃机的发明，带动了汽车的发展，给世人在“行”上带来极大的便利，使之间的距离缩小，人们的工作效率得以提高汽车工业在国家经济中占有很大比重，发动机作为整个汽车的心脏，其技术条件的好坏直接关乎汽车的性能和国家汽车工业的发展无疑，先进的发动机技术也将在汽车节能、环保技术开发中起着关键的决定性的作用关键词：车用汽油机；柴油机；发动机技术；发展趋势一、汽油机所采用的新技术及发展趋势由于汽油机的燃油经济性比柴油机差，所以降低汽油机的能耗已经成为汽车界当前必须要解决的一个问题具有理论空燃比的均质混合气的燃烧理论在火花点火发动机上被广泛使用，它的最大优点是可以实用三效催化器来降低CO、HC和NOx等废气的排放不足之处是不能获得较高的燃油经济性，为了提高发动机的热效率和降低废气排放，燃烧技术在不断地发展汽油机经历了由完全机械控制的化油器供油为主到采用电控喷射、缸内直喷、电辅助增压和电动气门、可变压缩比、停缸等技术的变化，汽油机发展的最终方案将采用综合汽油机和柴油机优点的燃烧控制技术一）汽油机所采用的技术：1、燃油电子喷射技术。

相比于过去采用的化油器，燃油电子喷射系统可以的燃油计量精确度上有较大幅度的提高因此，采用电子控制燃油喷射的汽油机，其经济性和动力性有很大的提高，使对混合气浓度要求的三效催化转化器降低排放成为可能2、电子控制燃油喷射从单点式发展到多点式这使汽油机不仅在动力性上仍旧能保持其密度的特点，而且其燃油性几乎可以和柴油机相媲美有人甚至称汽油直接喷射是汽油机的一次革命汽油直接喷射技术已经在日本三菱、丰田和日产的一些发动机上应用欧洲的一些汽车公司如德国大众、法国雷诺等也在发展之中3.点火和管理系统 汽油机是电火花点燃混合气的点燃式发动机火花的发生过去是依靠点火系统内的机械式白金断电器来完成的断电器在高速运转下很容易磨损并烧蚀，从而使发动机出现失火，造成动力性下降和有害排放物激增的后果4．无触点点火系统采用电磁式或霍尔式无触点的断电器便彻底解决汽油机运转过程中动力下降的排放增加的难题，也大大地减少了发动机的维修和保养工作现代的高性能汽油机已经毫无例外地采用了电子控制的无触点点火系统5. 可变气门定时技术（VVT）可变气门定时技术（VVT）是汽油发动机技术发展的另一个里程碑VVT指的是发动机气门升程和配气相位定时可以根据发动机工况作实时的调节。

这一技术使发动机设计师无需再在低速扭矩与高速功率之间作抉择，实时的气门定时调整使得同时顾及低速扭矩与高速功率成为可能连续可变气门定时技术加上先进的发动机控制策略，可以巧妙地实现可变压缩比如在大负荷时，发动机容易发生自燃引起的爆震，通过推迟进气门关闭的时间来达到降低有效压缩比的目的，从而避免爆震而在中小负荷时，爆震不再是个问题，可以通过调整气门关闭时间达到提高有效压缩比的目的，从而使发动机在中小负荷时有优异的热效率可变气门技术也可使汽油机排放品质达到更好的水平6.可变气门定时和升程系统 发动机的气门是控制进气与换气过程的基本机构，主要的控制参数是气门定时和升程对应于一定的运行工况，要求的定时和升程各不相同这样可使动力性、经济性和排放品质达到最优以日本本田思域车用发动机为例，1.5升排量、非增压的直列4缸汽油机，采用VTEC系统后，功率由70kW提高至100kW目前正在发展的完全电子控制的气门机构，可以取消汽油机的节气门，进气量大小完全由气门定时和升程决定这样可以使汽油机燃料经济性再提高一步7. 汽油机直喷（GDI）技术汽油机直喷（GDI）技术，就是将汽油通过高压（约100大气压）供油系统将汽油直接喷到燃烧室内与空气混合、燃烧。

GDI在电子喷射和控制技术取得长足发展后，于上世纪90年代后期开始进入市场与传统的多点气道喷射的汽油机相比，GDI有四大显著的优点：能有效降低发动机的未燃碳氢化合物的排放，因为GDI技术避免了气道喷射汽油机在冷起动时燃油在气道壁面沉积的问题，而且极大地提高了燃油与空气的混合程度，更为精确地控制了每个燃烧循环的空气与燃油的比例，从而达到缸内完全燃烧的目的；使汽油在燃烧室内雾化、蒸发，降低了燃烧室内空气的温度，从而增加了燃烧室内空气的质量；因汽油蒸发降低了充气的温度，使发动机设计师有可能提高发动机的压缩比，提高发动机的热效率；GDI使发动机能很容易实现分层燃烧8. 燃烧速率控制滑片燃烧速率控制滑片是另一项节能环保技术，类似的设计思想在Toyota和Ford的发动机上有所体现汽油机在怠速和小负荷时，燃烧室内残余废气所占的比例很高，会导致点火困难、火焰传播速度慢，这会负面影响发动机的排放及效率而另一方面，在一般城市交通中，汽车发动机绝大部分时间是在中、小负荷及怠速状况优化汽油机在这些状态下的排放和热效率具有重大的意义燃烧速率控制滑片就是通过促进燃烧室内在火花塞附近创造稳定的、容易点燃的空气燃油混合比，通过增加燃烧室湍流的强度达到节能环保的目的。

发动机在怠速或小负荷时，发动机电子控制器会实时调节滑片在发动机进气道的位置，使滑片挡住进气道部分截面积，从而使新鲜空气—燃油混合气在进入燃烧室时有一切向的速度，在燃烧室内形成有序的涡流在着火及燃烧的早期，有序的涡流碎化成小尺度的涡流，从而大大提高火焰的传播速度9.可排变量技术可变排量技术就是根据汽车动力的需求来实时决定发动机的有效排量，使做功的汽缸总是处于大负荷状态，从而达到节能环保的目的这一技术适用于中大排量、V型布置的发动机，如本田的V6、通用的V8及戴-克的V12汽油机二）世界汽油机技术发展现状 为了适应汽车对节油、环保、安全的需要，车用汽油机主要；朝着更节油、更环保的方向发展，因此欧洲己执行欧Ⅳ标准以下为国外在汽油机方面主要先进技术1．多气门技术：每缸3-5个气门（大多为4气门），可提高功率，改善燃烧质量，如捷达王5气门、丰田8A4气门等2．双顶置凸轮轴（D.HC）可提高转速、提升可靠性3．可变气门正时（VVT）：根据不同转速调节气门时，可节省燃油，改善排放，如本田VTEC、丰田VVT-i等4．汽油机增压：可提高升功率，在排量不变的情况下，可提高功率，如帕萨特1.8T轿车5．可变进气道长度（VIM）：在不同转速下使用不同进气道长度，保证在任何工况下都有较好的充气效率，如奥迪A6。

6．停缸技术：在输出功率减小时，使一部分气缸停止工作，可节省燃油，如通用开拓者EXT 2005款有8个气缸，需要时可使4个气缸一停止工作 7．全铝发动机：使用铝缸体、缸盖、活塞等，可减小质量，节省燃油，如日本铃木1.3L、1.4L汽油机 8．智能驱动气门（SVA）：取代传统凸轮轴，每一个气门挺杆上有一个独立的驱动器，可以减少20%油耗及污染物，如：法国法雷奥公司已设计出样机，2009年可大批量投产 9．可变压缩比汽油机：将传输功率与压缩比控制功能进行整合，压缩比可变2005年法国MCE-5公司己开发出样机 10．汽油机直喷（GDI）和稀薄燃烧技术：将高压汽油直接喷射到气缸内，周围为稀薄混合气，实现分层燃烧，可提高燃料经济性，节油约20%，如丰田皇．冠3.0L V6汽油机（国产皇冠无GDI技术） 11．可控燃烧速率系统（CBR）：两个进气道，有一个是切向进气的，另一个是中性的喷油器向两个进气道喷入等量的燃油改变进气口封闭控制阀的位置，可调节气缸内空气涡流强度和混合气浓度，实现稀薄燃烧； 12．发动机控制用ECU已达32位，匹配参数超过6000个 （三）国内汽油机技术现状及发展水平我国早期汽油机大多是引进和测绘仿制产品，如：一汽解放载货车用CA6102、BJ2020车用BN492Q、南汽轻型货车用6427等。

之后随着中外合资企业的建立及技术引进，我国汽车行业已生产多种机型，例如：切诺基BJ498Q、BJ698Q（2.5L、4.0L）；桑塔纳AEE（1.8L）；帕萨特AWL（1.8L）；北京现代伊兰特B4GB（1.8L）；天津一汽夏利TJ376Q（LOL）；长安奥拓JL368Q （0.8L）；广州丰田凯美瑞（丰田2.4L）；广州本田雅阁（2.0L、2AL、3.0L）；广州本田飞度（1.3L、1.5L）；东风日产（1.6L、1.8L、2.0L）；一汽轿车引进技术生产的克莱斯勒CA488 （2.2L）；沈阳航天三菱引进的三菱4G63、4664（2.0、2.4L）和4669系列汽油机；东安动力引进的三菱4G1（1.3L、1.6L），4G9（1.8L、2.0L）;东风悦达起亚千里马（1.6L）,以及国内沈阳新光、保定长城等企业生产的491Q（丰田4Y），吉利生产的JL376（LOL）、JL479（1.3、1.50、JL481（1.8L）汽油机等在技术应用方面，大多数引进机型和合资企业生产的机型都采用一些国外先进技术1．天津丰田8A、5A,东风本田，北京现代，奇瑞SQR372（0.8L）、SQR481Q（1.6L），神龙公司爱丽舍（1.6L）等都使用多气门和DOHC技术。

2．东风本田发动机，天津丰田发动机有限公司生产的花冠、皇冠汽油机，东风日产，北京现代等生产的汽油机型都引进可变气门技术（VTEC、VVT-i、CVVT等）特别是奇瑞公司，在AVL公司帮助下开发的自主品牌1.6LSQR481H和2.0L SQR484H汽油机使用了VVT可变气门技术，吉利也开发出了带可变技术的自主品牌汽油机3．汽油机直喷（GDI）发动机国内尚未批量生产，但奇瑞公司在AVL公司帮助下开发的自主品牌2.0L SQR484J汽油机使用了GDI技术4．全铝发动机国内产品较多，如长安铃木雨燕1.3L汽油机、东风本田发动机的产品、上海大众POLO发动机等，奇瑞动力1.6L SQR481F（已投产）和SQR481 H及未投产的SQR484J、SQR681 V（2.4L）、SQR684V（3.0L）都是全铝发动机5．国内奇瑞公司已投产的自主品牌SQR481H（1.6L）具有CBR系统，奇瑞公司其他样机中不少机型也装有CBR系统6．国内引进的已投产机型中已有不少机型采用涡轮增压技术：如PASSAT 1.8T、宝来1.8T等；华晨金杯在德国FEV公司帮助下开发的1.8T汽油机，也是增压机型（配装中华轿车）。

7．停缸技术、智能气门、可变压缩比等技术尚未在国内生产的汽油机中采用8．发动机电喷管理系统（EMS）国内主要有联合电子有限公司、北京万源德尔福发动机管理系统公司，分别是中方与德国BOSCH公司和中方与美国德尔福公司的合资企业同时，还有马瑞利、电装和摩托罗拉等企业生产9．汽油机电喷系统中传感器、电控喷油泵等国内己批量生产；汽油机排气系统中三效催化转化器及陶瓷芯等，国内己批量生产，如：大连华克吉来特、天津卡达克高新技术公司等生产三效催化转化器；在苏州的日本独资企业NGK（苏州）环保陶瓷有限公司生产国Ⅲ、国Ⅳ汽油机用三效催化转化器陶瓷芯等四）我国在汽油机技术发展上存在的问题及建议：1、存在的问题（1）．核心技术大多为外方掌握，合资企业中，由于中方不掌握核心技术缺乏话语权国内的发动机管理系统（EMS）由上海联合电子与北京万源德尔福两家企业生产，核心匹配技术为BOSCH和德尔福掌握；汽油机排气系统中催化转化器陶瓷芯由NGK（苏州）公司独资生产；天津一汽丰田、东风广州本田、广州丰田、一汽丰田、东风日产、沈阳航天三菱等汽油机企业大多依赖外方技术2）．汽油机的关键零部件，中方缺乏自主开发能力3）．整机和核心零部件企业中外资控股趋势明显，近几年，外方有意控制汽车发动机技术。

由于中国加入WTO条款中规定国内生产发动机允许。