淺談發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性

摘要：隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，石油資源短缺的矛盾日益突出，節(jié)能的重要性和迫切性越來(lái)越顯現(xiàn)出來(lái)，如何節(jié)約能源和減少消耗能源時(shí)產(chǎn)生的溫室效應(yīng)的副作用，降低汽車燃油消耗似乎已成了汽車制造者和使用者的一個(gè)永恒的研究課題。文章將圍繞汽車動(dòng)力系統(tǒng)、關(guān)鍵部件及操控技術(shù)等三個(gè)方面，來(lái)綜合分析燃油經(jīng)濟(jì)性的影響因素。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)性能；汽車保養(yǎng)；燃油經(jīng)濟(jì)性 ；發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)；燃油系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：G62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）33-0173-02

汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性是指每行駛100km所消耗燃料量的升數(shù)（L/100km）或公斤數(shù)（kg/100km）。隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，石油資源短缺的矛盾日益突出，節(jié)能的重要性和迫切性越來(lái)越顯現(xiàn)出來(lái)，如何節(jié)約能源和減少消耗能源時(shí)產(chǎn)生的溫室效應(yīng)的副作用，降低汽車燃油消耗似乎已成了汽車制造者和使用者的一個(gè)永恒的研究課題。本文將從發(fā)動(dòng)機(jī)理論基礎(chǔ)、發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)及日常保養(yǎng)三個(gè)方面來(lái)綜合分析燃油經(jīng)濟(jì)性的影響因素。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)理論因素對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響

發(fā)動(dòng)機(jī)是一輛汽車動(dòng)力輸出的關(guān)鍵，與油耗密切相關(guān)。發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程中影響油耗的兩個(gè)最根本的因素是空燃比和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷。空燃比，這個(gè)參數(shù)實(shí)際上就是衡量混合器濃度的一個(gè)量，1：1為標(biāo)準(zhǔn)濃度混合氣，大于1的為偏稀，小于1偏濃。發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變時(shí)，其性能指標(biāo)隨負(fù)荷的變化關(guān)系，在測(cè)定負(fù)荷特性時(shí)必須保持轉(zhuǎn)速不變。即：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變，而逐漸改變節(jié)氣門開(kāi)度，每小時(shí)耗油量B、燃料消耗率b隨負(fù)荷（Pe、Ttq或Pme）而變化的關(guān)系。這兩個(gè)值都有一個(gè)理論上的最佳值（發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷為90%、空燃比為1.05：1），在實(shí)際工作過(guò)程中，空燃比和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的實(shí)際值越接近理論值，汽車就越省油。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響

2.1 新技術(shù)興起

2.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)啟停系統(tǒng)。

節(jié)油效果：擁堵環(huán)境，燃油經(jīng)濟(jì)性最多提升5%～10%。

啟停系統(tǒng)（Start/Stop）的工作原理：當(dāng)車輛遇到紅燈或塞車時(shí)，駕駛員制動(dòng)使車輛停下來(lái)后，Start/Stop系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)：發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)且沒(méi)有掛擋；防鎖定系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)速傳感器顯示為零；電子電池傳感器顯示有足夠的能量進(jìn)行下一次啟動(dòng)。滿足這三個(gè)條件后，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。而當(dāng)信號(hào)燈變綠后，駕駛員踩下離合器，發(fā)動(dòng)機(jī)則自動(dòng)重新啟動(dòng)，掛入擋位后即可前行。在高效的蓄電池技術(shù)和相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)管理程序的支持下，啟停系統(tǒng)在較低的溫度下也能正常工作，只需短暫的預(yù)熱過(guò)程便可激活。

2.1.2 缸內(nèi)直噴技術(shù)。

節(jié)油效果：燃油經(jīng)濟(jì)性最多提升10%～20%。

缸內(nèi)直噴又稱FSI（Fuel Stratified Injection），即燃料分層噴射技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)在于噴油精準(zhǔn)、燃燒更加充分，以此來(lái)達(dá)到節(jié)能減排的目的。此外，它經(jīng)常與VVT（氣門正時(shí)）、Turbo（渦輪增壓）一起配合使用，發(fā)揮更佳的動(dòng)力和節(jié)能效果。

缸內(nèi)直噴技術(shù)的工作原理：通過(guò)活塞泵提供100bar以上的壓力，將汽油提供給位于汽缸內(nèi)的電磁噴射器。然后通過(guò)電腦控制的噴射器在最合理的時(shí)間直接注入燃燒室，精度接近毫秒，噴身器的精度對(duì)設(shè)計(jì)和制造都提出了更高的要求。而且噴射器的安裝，也必須在汽缸上部留給其一定的空間。由于汽缸頂部已經(jīng)布置了火花塞和多個(gè)氣門，已經(jīng)相當(dāng)緊湊，所以將其布置在靠近進(jìn)氣門側(cè)。如果布置不合理、制造精度不高，就會(huì)導(dǎo)致剛度不足甚至漏氣。

2.1.3 可變排量技術(shù)。

節(jié)油效果：公路環(huán)境，燃油經(jīng)濟(jì)性最多提升8%～20%。

發(fā)動(dòng)機(jī)可變排量技術(shù)是通過(guò)控制電腦判定，在負(fù)荷低、車速低的情況下，將部分氣缸停止工作，停止供油，在加速或者高負(fù)荷時(shí)，關(guān)閉的氣缸將會(huì)自動(dòng)被打開(kāi)，在這一系列過(guò)程中，達(dá)到節(jié)油的目的。

2.1.4 可變氣門正時(shí)技術(shù)。

節(jié)油效果：燃油經(jīng)濟(jì)性最多提升5%～15%。

發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門正時(shí)技術(shù)（VVT，Variable Valve Timing）是近些年來(lái)被逐漸應(yīng)用于現(xiàn)代轎車上的新技術(shù)中的一種。

可變氣門正時(shí)技術(shù)的工作原理：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低速轉(zhuǎn)換成高速，計(jì)算機(jī)自動(dòng)將機(jī)油壓向進(jìn)氣凸輪軸驅(qū)動(dòng)齒輪內(nèi)的小渦輪，在壓力的作用下，小渦輪就相對(duì)于齒輪殼旋轉(zhuǎn)一定的角度，使凸輪軸在60°的范圍內(nèi)向前或向后旋轉(zhuǎn)，從而改變進(jìn)氣門開(kāi)啟的時(shí)刻，達(dá)到連續(xù)調(diào)節(jié)氣門正時(shí)的目的。

2.2 老技術(shù)改進(jìn)

2.2.1 采用空燃比自動(dòng)控制系統(tǒng)。現(xiàn)有燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組空燃比的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本還停留在單一調(diào)節(jié)，導(dǎo)致機(jī)組控制不準(zhǔn)確、運(yùn)行不穩(wěn)定。

而空燃比自動(dòng)控制系統(tǒng)采用精確控制，即采用超前和滯后雙重控制。超前控制則根據(jù)CH4濃度調(diào)節(jié)主管道混合氣中的燃?xì)夂涂諝膺M(jìn)氣量，使進(jìn)入機(jī)組吸氣管的混合氣已達(dá)到空燃比的最佳范圍之內(nèi)，或者通過(guò)流量計(jì)直接根據(jù)空氣和燃?xì)獾倪M(jìn)氣量來(lái)控制空燃比。滯后控制則根據(jù)缸溫控制，但采用單缸控制，每個(gè)缸加裝步進(jìn)電機(jī)控制單缸進(jìn)氣量，進(jìn)而可單缸調(diào)缸溫。

2.2.2 通過(guò)壓縮比改善經(jīng)濟(jì)性。一般柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比在12～22之間，壓縮比的變化對(duì)其燃油經(jīng)濟(jì)性的影響不是很大。但是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比較低，一般在6～11左右，壓縮比的變化對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率影響非常明顯，壓縮比越高，熱效率越高，其燃料消耗就越低。提高壓縮比是降低汽油發(fā)動(dòng)機(jī)油耗的重要途徑。

對(duì)于在用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)而言，提高壓縮比要考慮原發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制和燃燒方面的限制。大幅度提高壓縮比勢(shì)必導(dǎo)致最大燃燒壓力的突升，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命和可靠性等有影響；同時(shí)對(duì)汽油的辛烷值要求也要相應(yīng)提高，否則氣缸壓縮終點(diǎn)的壓力和溫度升高很多，將引起爆燃、表面點(diǎn)火等不正常燃燒的發(fā)生。對(duì)于新設(shè)計(jì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)，除考慮上述因素外，還要考慮提高壓縮比會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)效率下隆的排氣中的氮氧化物和碳?xì)浠衔镌黾?，因此，新生產(chǎn)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比均控制在10以內(nèi)。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)日常保養(yǎng)對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響

發(fā)動(dòng)機(jī)是整車的心臟，做好定期保養(yǎng)也是可以降低油耗的。發(fā)動(dòng)機(jī)的清洗項(xiàng)目有多種，主要指的是清洗燃油系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)。

燃油系統(tǒng)主要是由汽油與空氣相混合形成可燃混合氣，汽油中本身含有雜質(zhì)，空氣中有灰塵，汽油在高溫高壓燃燒并與大氣氧化后產(chǎn)生積碳，這些積碳不及時(shí)清理會(huì)帶來(lái)諸多故障，如冷車難啟動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)抖、發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)力、油耗增高、尾氣排放超標(biāo)等不利現(xiàn)象。

潤(rùn)滑系統(tǒng)中主要是靠機(jī)油來(lái)潤(rùn)滑，優(yōu)質(zhì)的機(jī)油不僅能有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)磨損，提高發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率，同時(shí)也能節(jié)省燃油消耗、延長(zhǎng)換油周期，并且有助于保持發(fā)動(dòng)機(jī)清潔，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命，使發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期性能表現(xiàn)如新，無(wú)形之中節(jié)約維修費(fèi)用。

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作者簡(jiǎn)介：嚴(yán)志國(guó)（1979-），男，江蘇南通人，江蘇省南通市廣播電視大學(xué)教師，助教，研究方向：汽車專業(yè)教學(xué)。

（責(zé)任編輯：葉小堅(jiān)）