国内外汽车发动机的技术现状及发展趋势,车辆工程 0901040406 窦景雷,发动机是汽车的心脏，发动机的发展在很大程度上决定着汽车产业的发展。随着电子技术的发展也不断推动着发动机新技术的开发。无疑，先进的发动机技术将在汽车节能、环保技术开发中起着关键的决定性的作用。,汽油机所采用的新技术及发展趋势,1、燃油电子喷射技术。 相比于化油器，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。,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）。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。 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。,7.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。,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外方控股，因此外方近几年控股趋势明显，如广州丰田发动机有限公司日方占70%，中方占30%；一汽与德国大众在大连新建发动机厂，大众占60%，一汽占40%；长春西门子威迪欧有限公司德方占100%股份（生产电子控制产品）等。 4国外跨国汽车集团都有自己的配套体系和技术壁垒，中方汽油机企业很难进入其OEM配套体系。例如日系车型、韩系及德系车型进入我国都跟进一批配套企业，国内一些汽油机及配件企业产品进入其配套体系很难。,5国内汽油机配件厂大多依附于整机厂（少量出口型企业除外），由于汽车整车不断降价，使整车厂和整机厂把降价的压力转移到为其配套的零部件厂，大多零部件厂利润低，对研发方面的投入不足（国内研发资金一般占销售收入2%3%，而国外大企业占5%8%）。 6北京市已执行国排放标准，2008年全国也要执行国标准，2010年以后，全国可能要执行国W排放标准，汽油机生产企业面临技术升级和成本价格上升的巨大压力。,7国内自主品牌产品在技术水平及性能上，与国外先进水平相比尚有一定差距（如可靠性、动力性能、噪声及无故障行驶里程等方面的性能指标要低于国外先进机型1。 8汽油机研发人才较缺乏，虽然一些企业引进了研究生、博士生及“海归”人才，但力量仍显薄弱。同时，国内汽油机行业还缺乏为研发工作提供借鉴和参考的大量基础数据。,（2）政策建议 1建议国家对，汽油机产品研发加大支持力度，“十五”期间，国家科技部拨款8.8亿元，主要支持了电动车项目（纯电动、混合动力及燃料电池车），建议国家对传统汽柴油机研发也要在资金上予以支持。 2国家应鼓励国有大企业集团积极开发自主品牌高端汽油机产品，企业开发时，国家在人力、物力上应给予支持。国资委在考核企业领导时，不仅仅考、核企业利润指标，和国有资产保值增值率，也要把自主创新（整车和发动机）纳入考核范围。,3国家对自主开发新机型在税收上、贷款上应予以优惠。例如：进口样机、试验设备、原材料、技术资料在进口关税上以予以减免，在审批时应大开绿灯。 4注重人才培养，积极引入国外人才包括有开发经验的在国外大企业工作过的“海归”人才。 5继续依靠国外技术力量（如AVL、FEV公可），但鼓励联合开发，自主开发，尽快掌握先进的汽油抓开发技术,车用柴油机发展及状况,柴油机应用的一些先进技术： 1、共轨与四气门技术 国外柴油机目前一般采用共轨新技术、四气门技术和涡轮增压中冷技术相结合， 使发动机在性能和排放限值方面取得较好的成效，能满足欧3排放限值法规的要求。四气门结构（二进气二排气）不仅可以提高充气效率，更由于喷油嘴可以居中布置， 使多孔油束均匀分布，可为燃油和空气的良好混合创造条件。 2、高压喷射和电控喷射技术 高压喷射和电控喷射技术是目前国外降低柴油机排放的重要措施之一， 高压喷射和电控喷射技术的有效采用，可使燃油充分雾化，各缸的燃油和空气混合达到最佳，从而降低排放，提高整机（车）性能。,3、增压中冷技术 采用涡轮增压增加柴油机的空气量，提高燃烧的过量空气因数是降低大负荷工况排气烟度、 PM 排放量以及燃油消耗的有效措施。有效的空空中冷系统，可使增压空气温度下降到50以下，工作循环温度的下降有助于NOX的低排放和PM的下降，故目前重型车用柴油机都普遍是增压中冷型，不仅有助于低排放而且燃油经济性良好。 4、排气再循环（EGR）技术的应用 EGR 是目前发达国家先进内燃机中普遍采用的技术，其工作原理是将少量废气引入气缸内， 这种不可再燃烧的 CO2 及水蒸汽废气的热容量较大，能使燃烧过程的着火延迟期增加，燃烧速率变慢， 缸内最高燃烧温度下降，破坏 NOX 的生成条件,5后处理技术 柴油机后处理的目标是进一步改善PM和NOX的排放。 目前主要采用加装氧化型催化转化器和研究开发 NOX 催化转化器以及具有良好再生能力的微粒捕集器。 6、柴油 柴油的生产和贮存条件，是保证柴油发动机（车）正常运转延长使用寿命和保持低排放的重要保证。 例如瑞典的一级柴油使用中可减少CO排放达54%，HC 和 NOX 排放达10%，PM 排放减少14%47%。 发达国家已普遍使用燃料清净剂，既能节省燃料，又能清除积碳、降低排放。,7、乳化柴油的应用 柴油加水掺合乳化剂，使其形成较为稳定的含水乳化柴油， 这类改进型燃料的使用可明显降低柴油机（车）的排放，尤其是NOX和PM。目前美国报道这方面进展较多，我国也在这方面进行研究，且已取得可喜进展。加水20%乳化柴油（70天不分层），在大型柴油机上100%负载工况下，功率不减，节油明显，动力输出比柴油上升4.3%，且烟度和NOX排放下降明显。然而，尽管这项技术对低排放有好处，但其潜在的问题如水结冰、 水对发动机的腐蚀等问题尚待解决。 8、降低机油消耗 柴油机排放的颗粒物中，有相当一部分来自馏分较重的机油的燃烧。 为了满足日益严格的柴油机（车）排放限值标准的要求，必须把来自机油的燃烧降至最低限度，即在保证发动机正常运转的前提下，最大限度地减少机油的消耗。为了降低柴油机的机油消耗， 活塞环的优化设计和制造及缸套间的科学配置非常重要。,我国柴油机存在问题,1 生产集中度比较高 2003年前三季度柴油发动机产销量的前五名企业分别为东风汽车公司、中国第一汽车集团公司、广西玉柴机器股份有限公司、昆明云内动力股份有限公司、扬州柴油机有限责任公司。一至九月份前五家企业共完成销售606561台，占全部销量的74.85%左右。 2 产品结构单一，同质化倾向明显 当前中重型货车、大中型客车等以柴油发动机为主的整车市场竞争的日益激烈，导致整车厂家对动力的需求越来越多样化。,但一些柴油发动机企业的产品结构单一，同质华化倾向非常明显，产品与产品之间难以体现差异化，导致众多企业争夺同一档次整车配套市场。以重型载货车市场为例：目前，国内几家主要要的重型载货车生产企业，其生产能力和主要产品都集中于载重815吨这一档次上。而相关配套柴油有机厂家的产品也多集中于这一区域，其主要功率覆盖范围、主要产品性能以及价格水平上都没有明显的差别，而这一档次的重型载货车经过两三年的超常规发展，市场已成萎缩之势，下滑的趋势非常明显。因此，为其提供配套动力的部分柴油机企业出现低增长甚至负增长当属情理之中。目前柴油整车发展趋势是向“两头”延伸的趋势，向上配套载重5吨以上的重型车已成热点，向下则是配套轻型车。在这种情况下，如果企业不调整产品定位，则很难赢得市场。,3 柴油发动机功率“两极分化”形式加剧 近年来，随着重型载货车、大型客车、轻型货车市场的快速增长，中型货车、中型客车市场份额的日益萎缩，直接导致柴油机功率的两极分化，中等功率的柴油机市场份额逐年萎缩。 4 柴油发动机行业遇到的资金拖欠问题 其实，“欠钱还债，天经地义”，这在我们这个有着几千年文明历史的国度早已是家喻户晓的古训。然而，在进入现代文明的今天，我们的社会还存在着那么多的“拖欠”现象。资金拖欠的问题已经严重的困扰着我国柴油发动机行业的发展。由于销售商拖欠大量资金，制约了企业对产品科研与开发的速度，同时也制约了正常的生产与经营规模的扩大。严重影响了企业的正常发展，在WTO范畴里如果我们还不能迅速解决这个问题，我们国内柴油机企业逃脱不了被淘汰的命运。,参考文献： 1王智杰，国内外汽车发动机的状况和发展趋势，网易 2辛军，国外汽车发动机技术现状及发展趋势，奇瑞汽车工程研究院 3李超，汽油机控制技术发展现状及趋势分析，百度文库 4发动机，百度文库 5 陈家瑞，马天飞 汽车构造M，北京：人民交通出版社 6 王祖德、王军雷，汽车情报,