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【摘 要】发动机是质量功率密度最高的动力源，其技术发展不仅受客户对所关注的汽车质量和道路性能的高期望值所决定，而且更多是受越来越严格的排放控制要求所推动，采用不断涌现的新技术，极大地延长了其生命周期，在今后的几十年中还会不断地发展下去。
【关键词】汽车发动机；排放；技术现状
内燃机的出现可追溯到1876年德国奥托研制成功了世界上第一台四冲程火花点火式内燃机。戴姆勒和奔驰在奥托发动机基础上，于1886年研制出作为汽车动力的轻型汽油机。1892年德国工程师鲁道夫·狄塞尔发明了压燃式柴油机。之后，汽车发动机经历了约150年的不断发展和改进，发动机的技术已经发生了巨大变化。
1.发动机发展面临的问题
内燃机汽车在给人类提供辅助工具的同时也带来了环境污染，对大气往往造成不可逆转的破坏。其排气中的有害物质，如氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、微粒（PM）和二氧化硫（SO2）等对人类健康造成的危害十分严重。自二十世纪末期以来，各国的汽车排放法规日益严格，现代内燃机的发展更多是受越来越严格的排放控制要求所推动。现代汽车发动机的发展趋势是朝高升功率和高质量功率比发展，这与大幅地减少燃油消耗和污染排放相矛盾。现在主要任务是令其它排放物维持在低水平的基础上降低CO2排放量。而降低二氧化碳排放的有效途径之一就是提高发动机及传动系统的效率，因此可以说，减少CO2排放量是新技术发展的主要驱动力。
2. 发动机技术现状
汽油机直喷（GDI）技术是通过高压供油系统将汽油直接喷到燃烧室内与空气混合、燃烧。与传统汽油机相比，GDI发动机能有效降低发动机的未燃碳氢化合物的排放；提高了燃燒室内空气的质量；提高发动机的压缩比，从而提高发动机的热效率；GDI使发动机能很容易实现分层燃烧，从而降低燃油消耗率。
可变气门定时技术（VVT）是汽油发动机技术发展的另一个里程碑。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。采用该技术可以同时兼顾低速扭矩和高速功率，一般最大扭矩可以平均增加10%。在部分负荷，提高有效压缩比，减少节流损失，改善燃油经济性。通过对重叠角控制，改变缸内EGR率，从而使NOx排放降低。合理控制气门定时，有利于气流组织，改善气体混合，从而降低HC排放。
可控燃烧速率（CBR）系统是另一项节能环保技术。汽油机在怠速和小负荷时，燃烧室内残余废气所占的比例很高，这会使发动机的排放及效率恶化。该技术就是通过促进燃烧室内在火花塞附近创造稳定的、容易点燃的混合气。在低速、低负荷工况下，组织切向进气，产生强涡流比， 从而大大提高火焰的传播速度，提高混合气燃烧速率从而降低油耗和排放。在高速、高负荷时，中等强度的充气运动和均匀供油产生极好的充气效率、降低燃烧噪声，并可以减少爆震的产生，产生足够的扭矩输出。
可变气缸管理技术（VCM）是近两年开始投入市场的汽油机技术，也就是切缸工作循环，或称为可变排量。可变排量技术就是根据汽车动力的需求来实时决定发动机的有效排量，使做功的气缸总是处于大负荷状态，从而达到节能环保的目的。在车辆起步、加速或爬坡等任何需要大功率输出的情况下，发动机将会把全部气缸投入工作。在中速巡航和低发动机负荷工况下，系统仅运转一个气缸组。这一技术适用于中大排量、V型布置的发动机。
3.总结
综上所述，为了满足节能减排的要求，满足客户对驾驶乐趣的追求，发动机上所采用的技术可谓是日新月异。最终目的还是充分挖掘潜能，使发动机尽可能高效地工作。在诸如混合动力汽车、电动汽车等新能源技术不断涌现的情况下，传统发动机采用不断涌现的新技术，极大地延长了其生命周期，在今后的几十年中还会不断地发展下去。
参考文献：
[1]环境与交通工作组，交通与环境[M]. 北京：中国环境科学出版社，2001.2-6，57-68.
[2] C. Stan， A. Stanciu， L. Martorano， M. Antonelli， GDI Compact Four Stroke Engine - an Advanced Concept for Vehicle Application，SAE2004-01-0039.
[3] Suramya Naik and Bassem Ramadan， A Numerical Study and Optimization of GDI Engine Parameters for Better Performance and Complete Combustion Using KIVA-3V and VISUALDOC， SAE 2004-01-3008.
【关键词】汽车发动机；排放；技术现状
内燃机的出现可追溯到1876年德国奥托研制成功了世界上第一台四冲程火花点火式内燃机。戴姆勒和奔驰在奥托发动机基础上，于1886年研制出作为汽车动力的轻型汽油机。1892年德国工程师鲁道夫·狄塞尔发明了压燃式柴油机。之后，汽车发动机经历了约150年的不断发展和改进，发动机的技术已经发生了巨大变化。
1.发动机发展面临的问题
内燃机汽车在给人类提供辅助工具的同时也带来了环境污染，对大气往往造成不可逆转的破坏。其排气中的有害物质，如氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、微粒（PM）和二氧化硫（SO2）等对人类健康造成的危害十分严重。自二十世纪末期以来，各国的汽车排放法规日益严格，现代内燃机的发展更多是受越来越严格的排放控制要求所推动。现代汽车发动机的发展趋势是朝高升功率和高质量功率比发展，这与大幅地减少燃油消耗和污染排放相矛盾。现在主要任务是令其它排放物维持在低水平的基础上降低CO2排放量。而降低二氧化碳排放的有效途径之一就是提高发动机及传动系统的效率，因此可以说，减少CO2排放量是新技术发展的主要驱动力。
2. 发动机技术现状
汽油机直喷（GDI）技术是通过高压供油系统将汽油直接喷到燃烧室内与空气混合、燃烧。与传统汽油机相比，GDI发动机能有效降低发动机的未燃碳氢化合物的排放；提高了燃燒室内空气的质量；提高发动机的压缩比，从而提高发动机的热效率；GDI使发动机能很容易实现分层燃烧，从而降低燃油消耗率。
可变气门定时技术（VVT）是汽油发动机技术发展的另一个里程碑。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。采用该技术可以同时兼顾低速扭矩和高速功率，一般最大扭矩可以平均增加10%。在部分负荷，提高有效压缩比，减少节流损失，改善燃油经济性。通过对重叠角控制，改变缸内EGR率，从而使NOx排放降低。合理控制气门定时，有利于气流组织，改善气体混合，从而降低HC排放。
可控燃烧速率（CBR）系统是另一项节能环保技术。汽油机在怠速和小负荷时，燃烧室内残余废气所占的比例很高，这会使发动机的排放及效率恶化。该技术就是通过促进燃烧室内在火花塞附近创造稳定的、容易点燃的混合气。在低速、低负荷工况下，组织切向进气，产生强涡流比， 从而大大提高火焰的传播速度，提高混合气燃烧速率从而降低油耗和排放。在高速、高负荷时，中等强度的充气运动和均匀供油产生极好的充气效率、降低燃烧噪声，并可以减少爆震的产生，产生足够的扭矩输出。
可变气缸管理技术（VCM）是近两年开始投入市场的汽油机技术，也就是切缸工作循环，或称为可变排量。可变排量技术就是根据汽车动力的需求来实时决定发动机的有效排量，使做功的气缸总是处于大负荷状态，从而达到节能环保的目的。在车辆起步、加速或爬坡等任何需要大功率输出的情况下，发动机将会把全部气缸投入工作。在中速巡航和低发动机负荷工况下，系统仅运转一个气缸组。这一技术适用于中大排量、V型布置的发动机。
3.总结
综上所述，为了满足节能减排的要求，满足客户对驾驶乐趣的追求，发动机上所采用的技术可谓是日新月异。最终目的还是充分挖掘潜能，使发动机尽可能高效地工作。在诸如混合动力汽车、电动汽车等新能源技术不断涌现的情况下，传统发动机采用不断涌现的新技术，极大地延长了其生命周期，在今后的几十年中还会不断地发展下去。
参考文献：
[1]环境与交通工作组，交通与环境[M]. 北京：中国环境科学出版社，2001.2-6，57-68.
[2] C. Stan， A. Stanciu， L. Martorano， M. Antonelli， GDI Compact Four Stroke Engine - an Advanced Concept for Vehicle Application，SAE2004-01-0039.
[3] Suramya Naik and Bassem Ramadan， A Numerical Study and Optimization of GDI Engine Parameters for Better Performance and Complete Combustion Using KIVA-3V and VISUALDOC， SAE 2004-01-3008.