天津大学机械工程导论论文汽车发动机的发展现状及未来前景作者：蔡霁蕾学院：求是学部班级：机械一班学号：3010214111日期：2011.02 摘 要：简述了汽油机，柴油机的发展以及优点缺点；对几种发动机进行了比较；简述当今的资源，环境形势；展望了汽车内燃机的未来发展方向关键词：汽车发动机；现状；面临问题；新能源技术；发展方向目 录1汽车内燃机的发展与比较 .第 1 页1.汽油机的优势 劣势及其发展 .第 1 页2.柴油机的优势 劣势及其发展 .第 2 页2面临的问题 .第 3 页1.能源问题 .第 3 页2.环境问题 .第 3 页3.动力，性能，效率，噪音，价格 .第 3 页3新技术，新能源的研究与发展 .第 4 页1.混合动力汽车 .第 4 页2.利用太阳能 .第 4 页3.利用燃料电池 .第 5 页4.利用氢能 .第 5 页5.利用甲醇，乙醇，液化石油气，生物柴油等能源 .第 5 页四前景展望 .第 6 页五专业认识 .第 6 页汽车发动机的发展现状与未来前景机械一班 蔡霁蕾 学号：301021411发动机是汽车的核心部分，是决定车子性能的最重要的因素。从发动机的发明到现在已有三百年历史了，其无论在设计、制造、工艺还是在性能、控制上都有很大的提高。现在的汽车发动机不仅注重汽车动力的体现，更加注重能源消耗、尾气排放等与环境保护相关的方面。使得人们在悠闲的享受汽车文化的同时，也能保护环境，节约资源。一 汽车发动机的发展与比较1.汽油机汽油机是用汽油作燃料的一种电火花点火式内燃发动机，其作原理是把吸入气缸的汽油蒸汽与空气混合、加压，用火花塞点火，然后做功。（1）优势：汽油机比柴油机轻巧，制造成本低。汽油机使用铝合金、塑料等材料制成，体积小，重量轻，起动方便，运转平稳，转速快，适用于汽车、飞机等要求体积小、速度快的运输工具。噪声较小，低温起动性较好。（2）劣势：汽油机热效率较低且燃料消耗率大。汽油资源有限，油价不断上涨，使得汽油机的发展面临困境。(3) 发展：如今汽油机通过采用缸内直喷技术、增压技术、低压缩高膨胀循环、可变气门开关及升程、可变压缩比、可变排量、减速时部分气缸失效、双火花塞顺序点火及集成的起动发电机、电控喷射等先进技术,大大提高发动机的热效率,降低排放。2.柴油机柴油机是以柴油做燃料的压缩点火式内燃机，其工作原理是吸入气缸内的空气，因活塞的运动而受到较高程度的压缩，达到500700的高温。然后将燃油以雾状喷入高温空气中，与高温空气混合形成可燃混合气，自动着火燃烧。燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上，推动活塞并通过连杆和曲轴转换为旋转的机械功。（1）优势：1）燃油经济性高。与同样功率的汽油发动机相比,轻型柴油机的燃油消耗量通常要低30 %60 %。且柴油为各日常燃料中能量密度最高，比液化天然气高出近1倍，比汽油高出10以上。2）动力强劲，扭矩大。由于工作原理的不同，柴油机在比较低的速度下依旧可以达到很大的扭矩。3）温室气体排放较少。柴油机的二氧化碳排放平均比汽油机的低30%-35%。 4）耐受性好。通常，一款典型的轻型柴油机的设计使用寿命可超过321868.8km.（2）劣势：柴油机由于工作压力大，要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度，所以柴油机比较笨重，体积较大；柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高，所以成本较高；另外，柴油机工作粗暴，振动噪声大；柴油不易蒸发，冬季冷时车起动困难。（3）发展现状：随着一些先进技术的应用,如直接喷射、稀薄燃烧、颗粒物捕集器和催化转化装置等,目前柴油车已成为燃烧效率较低的汽油车的洁净安静的替代品。2面临的问题1.能源问题汽车发动机多是将化学能转化为机械能，需要消耗大量能源。常用的汽油，柴油均为不可再生能源，资源濒临枯竭。而我国还是石油产量不足的国家，大多依赖进口。2.环境问题汽车排放的二氧化碳等温室气体造成的温室效应，尾气中有害气体及颗粒物都极大的影响了空气质量。我国单个轿车的排污是日本的5至6倍，尽管我国的汽车保有量只有美国的6.27%，日本的18.84%，但城市大气污染都超过这些国家。如何减少我国汽车排污，是一项非常繁重的任务。3.汽车发动机的性能，动力，效率，噪音，价格 都是需要考虑的问题3新技术的研究与发展1.混合动力汽车（复合式汽车）混合动力汽车是指汽车上有两个以上的动力源，目前主要以电动机- 发动机、燃料电池- 发动机为复合动力。将来可能对现有的更多动力进行复合,甚至出现太阳能- 燃料电池- 发动机或更多的复合动力,采用 复 合 动 力 后 可 按 平 均 需 用 的 功 率 来 确 定 内 燃 机 的 最 大 功 率 ， 此时 处 于 油 耗 低 、 污 染 少 的 最 优 状 况 下 工 作 。 需 要 大 功 率 内 燃 机 功率 不 足 时 ， 由 电 池 来 补 充 ； 负 荷 少 时 ， 富 余 的 功 率 可 发 电 给 电 池充 电 。 在 繁 华 市 区 ， 可 关 停 内 燃 机 ， 由 电 池 单 独 驱 动 ， 实 现 零 排 放 。 并 且 有 了 内 燃 机 可 以 十 分 方 便 地 解 决 耗 能 大 的 空 调 、 取 暖 、除 霜 等 纯 电 动 汽 车 遇 到 的 难 题 。 混 合 动 力 汽 车 有 极 大 的 发 展 前 景 ，但 却 不 是 真 正 的 “绿 色 ”， 并 且 由 于 技 术 等 原 因 造 成 成 本 较 高 ，并 没 有 得 到 非 常 广 泛 的 推 开 。 全国乘用车市场信息联席会数据显示，今年上半年，比亚迪混合动力汽车F3DM仅售出32辆。目 前 ， 世界 上 能 够 批 量 产 销 混 合 动 力 汽 车 的 企 业 ， 只 有 日 本 的 丰 田 和 本 田两 家 汽 车 公 司 。 因此，我们需要不断的努力，使我国的技术处于世界领先行列。2.利 用 太 阳 能太阳能汽车是一种靠太阳能来驱动的汽车。相比传统热机驱动的汽车，太阳能汽车是真正的零排放。正因为其环保的特点，太阳能汽车被诸多国家所提倡，太阳能汽车产业的发展也日益蓬勃。太阳能是真正的取之不尽，用之不竭的，并且无噪声，无污染。但是太阳能电池要满足汽车的最低功率要求很有困难。若将太阳能作为第一驱动力，需要面积巨大的太阳能电池板，这是不现实的。比较可行的发展渠道是将太阳能和其他能源混合驱动汽车，或将太阳能作为汽车辅助设备的能源。3.利用燃料电池电动汽车的关键技术是电池技术。燃料电池与内燃机的根本不同之处在于它不像热机那样将燃料的化学能先变成热能再转化为有用功,而是由化学能直接变为电能,从而消除了像热机那样的巨大热量损失。燃料电池的能量转换要比内燃机高 23 倍。但是燃料电池堆的体积和重量过大，并且化学反应速度不够快。因此，我们应致力与燃料电池小型，轻量化，高效化的研究。4.利用氢能氢 动 力 汽 车 是 一 种 真 正 实 现 零 排 放 的 交 通 工 具 ， 排 放 出 的 是 纯 净水 ， 其 具 有 无 污 染 ， 零 排 放 ， 储 量 丰 富 等 优 势 ， 因 此 ， 氢 动 力 汽车 是 传 统 汽 车 最 理 想 的 替 代 方 案 。 氢 具 有 很 高 的 能 量 密 度 ， 释 放的 能 量 足 以 使 汽 车 发 动 机 运 转 ， 而 且 氢 与 氧 气 在 燃 料 电 池 中 发 生化 学 反 应 只 生 成 水 ， 没 有 污 染 。 因 此 ， 许 多 科 学 家 预 言 ， 以 氢 为能 源 的 燃 料 电 池 是 21 世 纪 汽 车 的 核 心 技 术 ， 它 对 汽 车 工 业 的 革 命性 意 义 。 但 是 氢 燃 料 电 池 成 本 过 高 ， 而 且 氢 燃 料 的 存 储 和 运 输 按照 目 前 的 技 术 条 件 来 说 非 常 困 难 。5.利用甲醇，乙醇，液化石油气，生物柴油等能源四前景展望“创新，节能，绿色，环保，高效”是汽车未来发展的必然要求，由此观之，太阳能汽车，电动车将有很广泛的应用前景。但是就目前的状况看，新能源汽车普及艰难。混合动力汽车及汽车柴油化将在未来一段时间内有非常广阔的市场前景。五专业认识热能与动力工程培养具备热能工程、传热学、流体力学、动力机械、动力工程等方面基础知识，能在国民经济和部门，从事动力机械(如热力发动机、流体机械、水力机械)的动力工程(如热电厂工程、水电动力工程、制冷及低温工程、空调工程)的设计、制造、运行、管理、实验研究和安装、开发、营销等方面的高级工程技术人才。在它的四个研究方向中，我对以 内 燃 机 及 其 驱 动 系 统 为 主 的 热 力 发 动机 及 汽 车 工 程 方 向 具 有 浓 厚 的 兴 趣 。 天 津 大 学 的 热 能 与 动 力 工 程专 业 拥有高水平的师资队伍，有设备先进的实验室，为我们提供了良好的学习条件。我们应该好好珍惜这些资源，夯实基础，不断探索，追求卓越，求是创新，为我国汽车的节能减排事业贡献出自己的一份力量。参考文献（1） 张永光,等. 21 世纪汽车代用燃料的发展方向J . 石油商技,2000 .04（2）朱从容 机械工程概论 中国电力出版社 2009.02（3）天然气工业 2009.04