浅析汽车发动机节能与排放控制技术现状与改进措施.pdf

汽车维修2023.39AUTOMOBILEMAINTENANCE视新野浅析汽车发动机节能与排放控制技术现状与改进措施李超当前，大气污染形势严峻，以可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物(PM2.5）为特征污染物的区域性大气环境问题逐渐突出。在汽车使用过程中，节能、减排是世界各国当务之急，也是汽车内燃机的永恒不变的关键技术。汽车节能减排也是可持续发展迫切需要；是政府、企业和每个公民的义务和责任；是企业发展、竞争的核心需要。鉴于此，本文对汽车发动机的节能和排放控制技术提出分析，提出对应的改进措施，通过该措施的实行，可以有效实现汽车节能和减少排放污染物。一、我国能源发展概述据中国内燃机工业协会统计数据显示：2 0 2 2 年1 2 月份，内燃机销量3 44.53 万台，同比下降29.37%。功率完成2 1 7 0 5.6 7 万KW，同比下降3 2.58%。2 0 2 2 年全年我们国家内燃机完成销量4315.47万台，功率累计完成276385.63万千瓦，同比下降9.51%。中国生产各种类型型号的发动机，用途范围涉及各个领域。包括汽车汽油机和柴油机、非道路移动机械和固定用途各种类型柴油机、摩托车用汽油机和小型通用汽油机等。中国内燃机每年消耗掉的商品汽油、柴油和其他各种燃料油合计达3.9 8 亿t，占我们国家全年石油消耗总量近61%。中国也是世界最大的发动机生产国和销售市场。同样，汽车高速发展也带来了各种各样的问题，石油和各种矿产资源大量、快速地被消耗、许多矿产资源由于乱开乱采快速枯竭。据国际能源组织预测，全球石油开采年限为3 9 年，天然气开采年限为只有6 0 年、煤炭开采年限为只有211年。我国是一个石油资源相对比较乏的国家，又是石油消费大国，储量仅占全球2.3%，相对来说石油资源比较紧张，需要有效控制环境污染，才能对整治环境污染起到比较好的健康可持续发展效果。从我们国家相关部门查询资料得知，我国地质找矿取得很多重大突破，矿产资源家底进一步加强。截至2 0 2 2 年底，中国石油、天然气剩余探明技术可采储量已达3 8.9 9 亿t、6 3 49 2.8 7 亿m。非油气矿产地质勘查取得重大突破，即使是有一定的突破，我们国家的资源相比其他国家也比较匮乏，不能完全满足人民生活，汽车行驶等各种能源需要，让我们国家不得不到世界各地去寻求各种能源资源和寻求新的发展。二、汽车发动机节能减排技术考虑因素在汽车发动机尾气排放和节能减排的过程中，主要考虑考察汽车发动机的主要工作指标如下，要综合汽车发动机全部指标进行设计和控制。（一）动力性指标：功率、转矩、转速，要求高的比功率和耐久性；（二）经济性指标：通常指燃料与润滑油消耗率，但除了要求降低燃油消耗，降低汽车机油磨损，还要有低的汽车发动机制造成本、价格便宜的使用成本、比较便宜的汽车保养费用：（三）运转性指标：汽车冷起动性能、汽车尾气排气品质、汽车尾气排放参数等；（四）可靠性指标：汽车大修，汽车发动机大修，或者更换系统部件之后，启动汽车发动机最长运行时间，或者是无故障长期工作能力及时间等；（五）使用维护维修性能指标：汽车满足驾驶使用要求，各系统操作使用方便、汽车维护维修使用时间比较少，操作流程简单不复杂，对汽车来说加速性要好，汽车动力性要好，该汽车动力性10汽车维修冬2 0 2 3.3AUTOMOBILEMAINTENANCE新能要满足我们国家或者国际标准要求。三、汽车节能减排技术采取方法和措施提高汽车发动机动力性能指标的途径通常有下面六种方式：（一）汽车发动机采用增压技术或者提高发动机系统增压度；（二）汽车发动机控制单元设置最佳点火时刻达到最佳燃烧室燃烧过程，提高发动机工作燃烧的热效率；（三）设置最佳ECU参数，改善汽车发动机进气和排气过程：提高换气过程，提高汽车发动机气缸充气系数；（四）在汽车发动机参数固定情况下，提高汽车发动机转速；（五）提高汽车发动机工作的机械效率；（六）汽车发动机采用四冲程提高升功率，起到最佳的效果。四、汽车发动机节能减排具体改进方法和措施（一）改进汽车发动机工作燃烧过程伴随科学技术和汽车电子技术的高速发展，国家对能源和环境要求越来越高，在汽车发动机发展过程中节能减排，燃油汽车在市场也是具有比较大的市场和空间，在汽车制造和使用过程中，对汽车发动机的排放提出了很高的要求，改进汽车发动机点火工作燃烧过程是降低柴油机燃油消耗途径之一，具体采用的方法和措施（表1 所示）。（二）提高汽车发动机机械性能在汽车发动机节能减排的技术不断发展过程中，提高汽车发动机机械性能是降低柴油机燃油消耗有效途径，是实际汽车生产和设计过程中，该技术应用也比较广泛，有比较好的市场应用前景，值得大力推广，具体采用的方法（表2 所示）。（三）汽车发动机采用预热做功方式汽车发动机预热做功方式就是利用汽车发动机尾气和ECR余热进行驱动涡轮做功，起到比较好的节能减排的效果。（四）采用高效汽车发动机缸内燃烧控制技术1.采用汽车发动机新燃烧系统或新概念方法：运用汽车发动机低温参与燃烧技术、多模式燃烧切换技术及对应的高效控制方法。2.降低柴油机尾气排放最高效的发动机内净化方法：采用缸内直喷技术（采用高压燃油直接送入燃烧室与空气有效混合，在最佳的点火时刻点火参与燃烧工作过程）、提高汽车发动机机油的品质、控制汽车发动机机油磨损和消耗量、选用空燃比较高发动机燃油等先进的方法达到比较好效果。3.降低汽车发动机尾气排放可以采用发动机内部净化方法：延迟汽车发动机喷油正时、控制发动机进气温度、控制汽车发动机燃烧室最高温度、降低预喷燃烧油量多少等方式。（五）采用混合动力汽车起到节能减排效果表1 改进燃烧过程工作过程采取方法（措施）该方法缺点（弊端）发展前景（1）提高汽缸燃油喷射压力（比如缸内直喷（1）气缸燃烧时，最高温度和压力时候，发动机技术）压力很大汽车发动机油耗降低燃烧条件(2)设置最佳参数，改善气缸燃烧时间(2）燃烧过程中噪音加大2%-4%（1）发动机燃烧室降温隔热（1）汽车发动机热反应力增加汽车发动机油耗降低热管理方式（2)汽车发动机冷却系统采用电动水泵提(2）发动机系统成本增加2%-5%高冷却效果（1）采用提高技术增加进气的质量（1)对汽车发动机排放系统不利，构造成(2)降低发动机进气涡流量本增加提高发动机进气和排汽车发动机油耗降低(3)采用涡轮增压技术时候，提高涡轮增压（2）汽车发动机容积/空间比增加气的工作过程2%-4%效率（3）汽车排放系统的消声器容积/空间比（4）减小汽车发动机排气系统排气管背压增加汽车维修2023.3AUTOMOBILEMAINTENANCE新表2 降低柴油机燃油消耗途径机械过程采取方法（措施）该方法缺点（弊端）发展前景（1）对汽车发动机气缸进行珩磨（1）汽车发动机最高负荷会增加汽车发动机综合油耗最大降低汽车驱动机构（2）减小发动机轴承直径（2）因采用不同方法而使制造成1.5%（3）降低发动机活塞环活塞销等重量本增加发动机气门（1）用滚动摩擦方式进行驱动气门（1）发动机进气效率受到影响汽车发动机综合油耗降低驱动装置（2）减小气门驱动机构自身重量(2)发动机进气功率不高2%-3%（1）采用可控式机油泵泵出一定压力的（1）汽车发动机成本增加发动机其他附件驱动机油汽车发动机综合油耗降低（2）汽车驱动附件工作过程噪声设备（2）采用电动真空泵2%-4%增加（3）采用电动阻力转向泵（1）减小发动机燃烧室有害体积（1）可能会增加汽车发动机重量发动机电控燃油喷射（2）增加驱动机构刚性采用高压等性能（2 会增加汽车发动机构造的成汽车发动机综合油耗降低2%系统(EFI)的共轨系统结构本（3）采用进油计量的高压油泵电动汽车是我们国家战略发展规划导向下的工业产物，电动汽车发展对国家汽车工业走出国门走向国际特别重要，电动汽车高速发展惠及千家万户，给人们的衣食住行带来了特别大的便利。电动汽车节能环保、让人民绿色出行本质给人们的生活带来了极大舒适感，改善了人民的出行体验，提升人民生活幸福指数。在目前科学技术水平和汽车电子技术高速发展情况下，混合动力汽车是电动汽车中最具有产业化和市场化前景的车型。混合动力汽车采用内燃机和电动机作为混合驱动动力源，它既有燃油汽车发动机动力性好、反应快和工作时间长的优点，同时具备电动机汽车无污染和噪声低的优点，达到汽车发动机和电动机相结合的最佳效能。混合动力汽车就是指汽车使用燃油驱动和电力驱动两种驱动方式相结合，混合动力汽车优点在于汽车启动停止时，只靠驱动电机可以带动，不达到一定速度，发动机就不进行正常的工作，因此，便能使汽车发动机一直保持在最佳工况状态，优点是汽车动力性好，排放量很低，而且电能的来源都是发动机，只需加汽油或者柴油即可实现补充能源目的，不用花费纯电动汽车充电的太长时间，混合动力汽车的系统组成（图1 所示）。内燃机燃油箱电动机/发电机变速器图112汽车维修2023.3AUTOMOBILEMAINTENANCE新野汽车充电桩技术原理与设备检修一一直流篇戚猛一、概述充电桩直流端：直流充电桩俗称“快充”。供电端是交流电，通过整流器、滤波器改变成直流电为电池充电。直流充电桩连接的是交流3 8 0 V频率为50 HZ，输出为直流电。直流充电桩功率和输出电压、电流要求严格，所以对导线要求很高。必须使用三相四线制才能满足直流快充需求。直流充电阶段是：电池正、负极端接通直流恒定大直流给电池充电。电池电压升高达到电池标称值。SOC完成到9 5%（不同型号电池不同），继续恒压充电，这时电压逐渐升高，但是电池电量未充满。则改成小电流充电，达到充实条件。为了满足完整的充五、分析与总结汽车节能与减排控制技术是我们国家政策发展、战略规划、可持续健康发展的迫切需要；是我们国家政府、企业和我国公民基本责任；也是我国政府对汽车制造企业发展的基本核心要求。因此，世界各大汽车制造企业不断进行汽车节能减排的设计改进汽车尾气排放，通过科学技术的不断改进，汽车节能减排得到大幅电过程，直流充电桩需要单独的配置“直流充电控制模块”提供直流电源，开、关机，输出电压、电流主要由“充电桩控制器”控制。用户通过“触摸屏”调整不同模式，通过控制器把开、关机，输出电压、电流指令发给充电模块。目前最简便的充电桩只需要DC充电模块控制板、显示器仪表、设备调试及输出电压、电流功能集成在充电模块上，充电模块单独就可以对电池进行充电。主回路和二次回路组成了直流充电桩的电气部分。输入端主回路供电是交流电，通过空气开关、DC充电变压器把交流电变换成9 0 V直流电连接继电器与直流充电枪，完成新能源汽车充电。度好转，推动我们国家新能源汽车技术发展与建设，推动我们国家环境污染得到全面好转。参考文献1孙兴海.汽车发动机排放污染分析及优化措施 J.内燃机与配件,2 0 2 1,(0 8):1 8 7-1 8 8.2李丹.汽车发动机降低排放技术分析 J.时代汽车，2 0 2 1,(07):132-133.3温华新.汽车发动机降低二次回路主要由充电桩DC电脑模块控制器、读卡显示器、直流计量表等。直流充电桩启停”控制与“急停”操作都是二次回路来实现的，“待机”“充电”与“充满”状态都是由信号灯显示。刷卡、充电模式选择、启停控制都是在显示器上操作（图1 所示）。二、充电桩直流端原理（一）大功率电动汽车充电模车端插孔连接器直流电源快速充电设施电池图1 直流充电排放技术分析J内燃机与配件，2021,(02):54-55.4丁力.探析汽车发动机降低排放技术 J汽车实用技术，2021,(04):202-204.5郭彪.试析降低汽车发动机排放的技术J中外企业家，2019,(09):122-123.作者单位：重庆科创职业学院汽车工程学院