內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明,帶動了汽車的發(fā)展,給世人在“行”上帶來極大的便利,使得窨距離縮小,人們的工作速度得以提高。近年來隨著電子技術(shù)的發(fā)展,又使汽車
發(fā)動機(jī)如虎添翼,成為高新技術(shù)的集成。
汽車用內(nèi)燃機(jī)作動力并發(fā)展成為支柱產(chǎn)業(yè),在歷史上有幾次革命性的進(jìn)步,第一次是石油作為內(nèi)內(nèi)燃機(jī)的燃料,這使發(fā)動機(jī)擺脫了最初建立在煤氣為燃料基礎(chǔ)上的固定式發(fā)動機(jī),從而邁向移動式的車用動力。第二次革命是汽車生產(chǎn)的工業(yè)化。第三次是電子技術(shù)與發(fā)動機(jī)技術(shù)相結(jié)合。電子技術(shù)最初在汽油機(jī)上的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)電子點(diǎn)火,然后到電控燃油噴射,至今天點(diǎn)火和噴射的集成管理。
短短幾十年,發(fā)動機(jī)成為高新技術(shù)的集成。無論是燃油經(jīng)濟(jì)性、動力性、廢氣排放水平等等,是任何一種其他動力機(jī)械所無法比擬的。這一切都來源于電子技術(shù)發(fā)揮的作用。
電子技術(shù)是發(fā)動機(jī)現(xiàn)代化的靈魂
汽油機(jī)的燃油電子噴射 相比于過去采用的
化油器,燃油電子噴射系統(tǒng)可以的燃油計量精確度上有較大幅度的提高。因此,采用電子控制燃油噴射的汽油機(jī),其經(jīng)濟(jì)性和動力性有很大的提高,使對混合氣濃度要求的三效催化轉(zhuǎn)化器降低排放成為可能。
電子控制燃油噴射從單點(diǎn)式發(fā)展到多點(diǎn)式。這使汽油機(jī)不僅在動力性上仍舊能保持其密度的特點(diǎn),而且其燃油性幾乎可以和柴油機(jī)相媲美。有人甚至稱汽油直接噴射是汽油機(jī)的一次革命。汽油直接噴射技術(shù)已經(jīng)在日本
三菱、
豐田和
日產(chǎn)的一些發(fā)動機(jī)上應(yīng)用。歐洲的一些汽車公司如德國
大眾、法國雷諾等也在發(fā)展之中。
汽油機(jī)點(diǎn)火和管理系統(tǒng) 汽油機(jī)是電火花點(diǎn)燃混合氣的點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī);鸹ǖ陌l(fā)生過去是依靠點(diǎn)火系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)械式白金斷電器來完成的。斷電器在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下很容易磨損并燒蝕,從而使發(fā)動機(jī)出現(xiàn)失火,造成動力性下降和有害排放物激增的后果。
采用電磁式或霍爾式無觸點(diǎn)的斷電器便徹底解決汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中動力下降的排放增加的難題,也大大地減少了發(fā)動機(jī)的維修和保養(yǎng)工作,F(xiàn)代的高性能汽油機(jī)已經(jīng)毫無例外地采用了電子控制的無觸點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)。
汽油機(jī)的可變氣門定時和升程系統(tǒng) 發(fā)動機(jī)的
氣門是控制進(jìn)氣與換氣過程的基本機(jī)構(gòu),主要的控制參數(shù)是氣門定時和升程。對應(yīng)于一定的運(yùn)行工況,要求的定時和升程各不相同。但一般發(fā)動機(jī)一經(jīng)制造出后,氣門機(jī)構(gòu)的定時和升程便不能改變,這勢必造成部分工況不能在最優(yōu)的狀態(tài)下,動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放品質(zhì)達(dá)到最優(yōu)。
以日本
本田思域車用發(fā)動機(jī)為例,1.5升
排量、非增壓的直列4缸汽油機(jī),采用VTEC系統(tǒng)后,
功率由70kW提高至100kW。目前正在發(fā)展的完全電子控制的氣門機(jī)構(gòu),可以取消汽油機(jī)的
節(jié)氣門,進(jìn)氣量大小完全由氣門定時和升程決定。這樣可以使汽油機(jī)燃料經(jīng)濟(jì)性再提高一步。
柴油機(jī)的高壓共軌噴射和可預(yù)噴的泵噴嘴技術(shù) 柴油機(jī)的高壓噴射是實(shí)現(xiàn)高動力性、經(jīng)濟(jì)性和低排放的關(guān)鍵。但柴油機(jī)的工作噪聲比較大一直是限制其發(fā)展的主要障礙。燃油預(yù)噴是解決柴油機(jī)燃燒噪聲的關(guān)鍵電子控制的高壓共軌噴射和預(yù)噴的泵噴嘴技術(shù)已經(jīng)可以成功解決這一難題。目前國際上已經(jīng)發(fā)展了可以將少部分燃油預(yù)先噴進(jìn)氣缸,這樣便大幅度降低了燃燒噪聲,甚至可以與汽油機(jī)相媲美。
這一技術(shù)使柴油機(jī)從大量應(yīng)用于固定動力裝置和載重車,進(jìn)到汽油機(jī)傳統(tǒng)的轎車領(lǐng)域。在歐洲,截止到2000年,已經(jīng)有近30%的轎車采用柴油機(jī)作動力。其中應(yīng)有相當(dāng)數(shù)量采用上述燃油噴射系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上發(fā)展的100公里僅耗油3升的轎車,就是采用帶預(yù)噴的電控泵噴嘴燃油噴射系統(tǒng)。
噴嘴截面可調(diào)的增壓器 廢氣
渦輪增壓技術(shù)是上
世紀(jì)60年代后得到大量應(yīng)用的技術(shù),不僅可以大幅度提高發(fā)動機(jī)的功率輸出,而且可以相應(yīng)地減少燃油消耗。目前這一技術(shù)在柴油機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。歐美的柴油機(jī)約95%都采用廢氣渦輪增壓。
但是增壓器自身的質(zhì)量使加速響應(yīng)和低速性能受到影響,造成低速
扭矩下降、排煙增加。要想彌補(bǔ)這一缺陷,簡單的方法是犧牲高速性能或犧牲一定的經(jīng)濟(jì)性,變截面噴嘴技術(shù)便解決了這個難題。采用這項(xiàng)技術(shù),低速時減少噴嘴截面減小排氣阻力,從而使發(fā)動機(jī)的扭矩特性得到大幅度提高,廢氣排放品質(zhì)也相應(yīng)得到改善。
廢氣再循環(huán)技術(shù) 發(fā)動機(jī)燃燒過程中以空氣為助燃劑,空氣中的氮?dú)鈺谌紵信c氧氣反應(yīng)產(chǎn)生對環(huán)境有害的氮氧化物(NOx),限制發(fā)動機(jī)的廢氣排放物NOx就是其中之一。為了降低NOx排放,最有效的措施之一就是將一部分廢氣再次返回進(jìn)氣中參加燃燒以降低燃燒溫度,同時也減少了NOx的排放。問題是廢氣怎樣加入才會既不影響發(fā)動機(jī)的正常工作,而又達(dá)到降低NOx排放的目的。
比如汽油機(jī),部分負(fù)荷時本來就有大量廢氣留在缸內(nèi),增加廢氣將會使發(fā)動機(jī)工作不正常,有害排放物增加,因此,廢氣再循環(huán)只有在一部分工況時工作才能實(shí)現(xiàn)其降低NOx排放,同時不影響發(fā)動機(jī)工作的目的。電子控制技術(shù)提供了這種可能。目前先進(jìn)工業(yè)國的汽車為了滿足歐洲Ⅲ號以上的排放法規(guī),無論是汽油機(jī)還是柴油機(jī)都采用電子控制的廢氣再循環(huán)技術(shù)。
如此等等可以見到,現(xiàn)代發(fā)動機(jī)的幾乎所有最新技術(shù)都與電子技術(shù)緊密結(jié)合,電子技術(shù)是使發(fā)動機(jī)成為當(dāng)今集高新技術(shù)于一身的高技術(shù)產(chǎn)品的靈魂。目前已有電動風(fēng)扇取代機(jī)械風(fēng)扇,將來會以電動水泵取代機(jī)械水泵,將會把
起動機(jī)、發(fā)電機(jī)和飛輪合成一體,氣門也采用電動,汽油機(jī)不再需要節(jié)氣門。
這樣汽車的冷車加熱時間更短,運(yùn)行中的剎車能量、下坡能量都能得以回收,將會使發(fā)動機(jī)更加經(jīng)濟(jì)。未來的發(fā)動機(jī)除還繼續(xù)需要燃料燃燒,還需要
曲柄連桿機(jī)構(gòu)輸出動力之外,其余的部件均可以由電子、液壓來控制,成為真正的機(jī)、電、液一體化的產(chǎn)品(姚春德).