淺談發動機的燃油經濟性

摘要：隨著汽車工業的快速發展，石油資源短缺的矛盾日益突出，節能的重要性和迫切性越來越顯現出來，如何節約能源和減少消耗能源時產生的溫室效應的副作用，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永恒的研究課題。文章將圍繞汽車動力系統、關鍵部件及操控技術等三個方面，來綜合分析燃油經濟性的影響因素。

關鍵詞：發動機性能；汽車保養；燃油經濟性 ；發動機節能技術；燃油系統

中圖分類號：G62 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）33-0173-02

汽車的燃油經濟性是指每行駛100km所消耗燃料量的升數（L/100km）或公斤數（kg/100km）。隨著汽車工業的快速發展，石油資源短缺的矛盾日益突出，節能的重要性和迫切性越來越顯現出來，如何節約能源和減少消耗能源時產生的溫室效應的副作用，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永恒的研究課題。本文將從發動機理論基礎、發動機節能技術及日常保養三個方面來綜合分析燃油經濟性的影響因素。

1 發動機理論因素對燃油經濟性的影響

發動機是一輛汽車動力輸出的關鍵，與油耗密切相關。發動機的工作過程中影響油耗的兩個最根本的因素是空燃比和發動機負荷。空燃比，這個參數實際上就是衡量混合器濃度的一個量，1：1為標準濃度混合氣，大于1的為偏稀，小于1偏濃。發動機負荷，發動機的轉速不變時，其性能指標隨負荷的變化關系，在測定負荷特性時必須保持轉速不變。即：當發動機轉速不變，而逐漸改變節氣門開度，每小時耗油量B、燃料消耗率b隨負荷（Pe、Ttq或Pme）而變化的關系。這兩個值都有一個理論上的最佳值（發動機負荷為90%、空燃比為1.05：1），在實際工作過程中，空燃比和發動機負荷的實際值越接近理論值，汽車就越省油。

2 發動機節能技術對燃油經濟性的影響

2.1 新技術興起

2.1.1 發動機啟停系統。

節油效果：擁堵環境，燃油經濟性最多提升5%～10%。

啟停系統（Start/Stop）的工作原理：當車輛遇到紅燈或塞車時，駕駛員制動使車輛停下來后，Start/Stop系統自動檢測：發動機空轉且沒有掛擋；防鎖定系統的車輪轉速傳感器顯示為零；電子電池傳感器顯示有足夠的能量進行下一次啟動。滿足這三個條件后，發動機自動停止轉動。而當信號燈變綠后，駕駛員踩下離合器，發動機則自動重新啟動，掛入擋位后即可前行。在高效的蓄電池技術和相應的發動機管理程序的支持下，啟停系統在較低的溫度下也能正常工作，只需短暫的預熱過程便可激活。

2.1.2 缸內直噴技術。

節油效果：燃油經濟性最多提升10%～20%。

缸內直噴又稱FSI（Fuel Stratified Injection），即燃料分層噴射技術。優點在于噴油精準、燃燒更加充分，以此來達到節能減排的目的。此外，它經常與VVT（氣門正時）、Turbo（渦輪增壓）一起配合使用，發揮更佳的動力和節能效果。

缸內直噴技術的工作原理：通過活塞泵提供100bar以上的壓力，將汽油提供給位于汽缸內的電磁噴射器。然后通過電腦控制的噴射器在最合理的時間直接注入燃燒室，精度接近毫秒，噴身器的精度對設計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。由于汽缸頂部已經布置了火花塞和多個氣門，已經相當緊湊，所以將其布置在靠近進氣門側。如果布置不合理、制造精度不高，就會導致剛度不足甚至漏氣。

2.1.3 可變排量技術。

節油效果：公路環境，燃油經濟性最多提升8%～20%。

發動機可變排量技術是通過控制電腦判定，在負荷低、車速低的情況下，將部分氣缸停止工作，停止供油，在加速或者高負荷時，關閉的氣缸將會自動被打開，在這一系列過程中，達到節油的目的。

2.1.4 可變氣門正時技術。

節油效果：燃油經濟性最多提升5%～15%。

發動機可變氣門正時技術（VVT，Variable Valve Timing）是近些年來被逐漸應用于現代轎車上的新技術中的一種。

可變氣門正時技術的工作原理：當發動機低速轉換成高速，計算機自動將機油壓向進氣凸輪軸驅動齒輪內的小渦輪，在壓力的作用下，小渦輪就相對于齒輪殼旋轉一定的角度，使凸輪軸在60°的范圍內向前或向后旋轉，從而改變進氣門開啟的時刻，達到連續調節氣門正時的目的。

2.2 老技術改進

2.2.1 采用空燃比自動控制系統。現有燃氣發電機組空燃比的自動控制系統基本還停留在單一調節，導致機組控制不準確、運行不穩定。

而空燃比自動控制系統采用精確控制，即采用超前和滯后雙重控制。超前控制則根據CH4濃度調節主管道混合氣中的燃氣和空氣進氣量，使進入機組吸氣管的混合氣已達到空燃比的最佳范圍之內，或者通過流量計直接根據空氣和燃氣的進氣量來控制空燃比。滯后控制則根據缸溫控制，但采用單缸控制，每個缸加裝步進電機控制單缸進氣量，進而可單缸調缸溫。

2.2.2 通過壓縮比改善經濟性。一般柴油發動機的壓縮比在12～22之間，壓縮比的變化對其燃油經濟性的影響不是很大。但是汽油發動機壓縮比較低，一般在6～11左右，壓縮比的變化對汽油發動機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動機油耗的重要途徑。

對于在用汽油發動機而言，提高壓縮比要考慮原發動機結構強度的限制和燃燒方面的限制。大幅度提高壓縮比勢必導致最大燃燒壓力的突升，對發動機的壽命和可靠性等有影響；同時對汽油的辛烷值要求也要相應提高，否則氣缸壓縮終點的壓力和溫度升高很多，將引起爆燃、表面點火等不正常燃燒的發生。對于新設計汽油發動機機，除考慮上述因素外，還要考慮提高壓縮比會引起發動機效率下隆的排氣中的氮氧化物和碳氫化合物增加，因此，新生產的汽油發動機的壓縮比均控制在10以內。

3 發動機日常保養對燃油經濟性的影響

發動機是整車的心臟，做好定期保養也是可以降低油耗的。發動機的清洗項目有多種，主要指的是清洗燃油系統和潤滑系統。

燃油系統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，空氣中有灰塵，汽油在高溫高壓燃燒并與大氣氧化后產生積碳，這些積碳不及時清理會帶來諸多故障，如冷車難啟動、發動機抖、發動機無力、油耗增高、尾氣排放超標等不利現象。

潤滑系統中主要是靠機油來潤滑，優質的機油不僅能有效降低發動機磨損，提高發動機運行效率，同時也能節省燃油消耗、延長換油周期，并且有助于保持發動機清潔，延長發動機使用壽命，使發動機長期性能表現如新，無形之中節約維修費用。

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作者簡介：嚴志國（1979-），男，江蘇南通人，江蘇省南通市廣播電視大學教師，助教，研究方向：汽車專業教學。

（責任編輯：葉小堅）