浅谈国内外车用发动机技术现状及发展趋势

浅谈国内外车用发动机技术现状及发展趋势摘要：当今在世界上车用发动机的生产技术水平是一个国家工业发达程度的标志之一。随着各国高速公路的增多,随着人类对环保要求的日益严格以及汽车上附件的不断增多,对车用内燃机的技术要求也不断提高关键词：车用内燃机发展现状建议TheStatusandDevelopmentTrendofDomesticandForeignAutomobileEnginesVehicleEngineering09Class2WangYang0901040421Abstract：Intoday'sworld,thetechnologyofenginesusedonvehiclesisasymbolthatreflectshownationalindustrydevelops.Astheincreaseofthenumberofhighway,withhumantotherequirementsofenvironmentalprotectionandcaraccessoriesincreasinglystrictincreasedcontinuouslyforthetechnicalrequirementsoftheinternalcombustionenginetoimprovecontinuously.Keywords:InternalcombustionengineDevelopmentAdvance引言：内燃机的发展带动汽车的发展，伴随汽车产销量快速增长而来的是大气污染和石油消耗。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。近20年来,面对世界石油资源日趋枯竭给社会发展带来的压力,面对汽车保有量急剧增长对环境的影响,世界汽车界不停地在寻找实现汽车工业可持续发展的解决方法。（一）车用汽油机发展及现状一、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EXT2005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、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3.0LV6汽油机（国产皇冠无GDI技术）。10、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；二、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2.0LSQR484H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2.0LSQR484J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1.6LSQR481F（已投产）和SQR481H及未投产的SQR484J、SQR681V（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PASSAT1.8T、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。三、存在的问题与差距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。例如：国内企业生产的自主品牌三效催化转化器产品大多只能给自主品牌车型配套；昆明贵金属研究所生产的三效催化剂，虽然价格优势比较明显，但难以大量进入引进车型市场。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Ⅲ排放标准，2008年全国也要执行国Ⅲ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。（二）、车用柴油机发展及现状⒈车用柴油机的性能特点（1）有能量密度高（大型低速增压柴油机的有效热效率已超过50%），燃油消耗率低，这对节约能源和提高经济效益都很重要。（2）好的燃油经济性；（3）温室效应气体排放少，其二氧化碳的排放量比汽油机大约低30-35%，但废气中含有害成分（NO，颗粒物等）较多，噪声较大，在环境环抱方面已引起重视。（4）功率和转速范围很大（功率1—65580KW，转速54—5000r/min），因此应用领域宽（5）结构较复杂，零部件材料和工艺要求较高，制造成本较高，与汽油机相比质量较大。主要有三大优点:①经济。首先,每单位柴油的能量含量比汽油高;其次,柴油机的压燃特性,使其热效率比汽油机高。一般柴油机的油耗要比汽油机的低30%～40%。②环保。一般来说,机动车的主要排放物有一氧化碳、碳氢化合物、二氧化碳、颗粒物和氮氧化物。相对而言,柴油机的一氧化碳、碳氢化合物和二氧化碳排放量极低,但在颗粒物和氮氧化物的排放控制上要比汽油机更难处理。这是柴油机本身的特性造成的,可通过现代技术处治。③柴油机低速大扭矩的特性,为汽车提供了更好的使用性能。通过采用先进的燃油喷射技术和电控技术,现代柴油机在动力性、加速性、舒适性指标上已经无异于汽油机。⒉国内柴油机的现状自2003年以来,国内柴油机行业出现了结构调整:潍坊柴油机厂在2002年的基础上继续保持快速增长势头,功率水平也有了明显提高;上海柴油机厂在商用车柴油机领域初露锋芒,主要得益于北汽福田欧曼重卡市场份额的迅速提高;广西玉柴机器股份有限公司作为行业的领先者,进行了新一轮的产品结构优化,产品顺利实现从欧Ⅰ向欧Ⅱ的过渡,完善了产品系列(从4缸机到6缸机)平台,进一步拓展了功率覆盖范围,柴油机最大功率水平可以达到257kW(350ps)。总体水平有了显著提高。无论是从经济性还是从环保角度讲，国内的车用柴油机技术已经接近世界平均水平了。自产发动机已经完全能够满足国内重卡及低端乘用车对发动机的需求，无需外购。⒊国外柴油机的现状目前西欧国家不但载货汽车和客车使用柴油发动机，而且轿车采用柴油机的比例也相当大。最近，美国联邦政府能源部和以美国三大汽车公司为代表的美国汽车研究所理事会正在开发新一代经济型轿车同样将柴油机作为动力配置。经过多年的研究、大量新技术的应用，柴油机最大的问题烟度和噪声取得重大突破，达到了汽油机的水平。⒋柴油发动机的主要问题柴油发动机存在的主要问题就是氮氧化物和黑色的碳烟。柴油机在燃烧时的压力和温度都高于汽油机,吸入燃烧室里的空气也较多,燃烧室内剩余空气中的氧气和氮气很容易在高温、高压的条件下发生反应,而生成氮氧化物。燃烧区域中油滴周围的含氧量相对柴油汽较低,影响了柴油的充分燃烧,这将导致碳烟(燃油中未燃烧的碳)的排放,也就是颗粒物。不过,随着柴油机技术的进步,其环保性能已大有改善。自1998年以来,新