內(nèi)燃機發(fā)展趨勢

1、內(nèi)燃機原理論文 內(nèi)燃機技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢年 級: 2010級 姓 名: xx專 業(yè): 車 輛 工 程 指導(dǎo)老師: xx教授 摘 要內(nèi)燃機的出現(xiàn)為汽車的發(fā)展提供了基礎(chǔ)，汽車行業(yè)的繁榮促進了內(nèi)燃機的改進和提高。文章通過內(nèi)燃機的發(fā)展歷程、內(nèi)燃機現(xiàn)有研究情況，展望了未來內(nèi)燃機制造技術(shù)、代用燃料在高經(jīng)濟性、低公害方面的發(fā)展方向。內(nèi)燃機是近代工業(yè)文明發(fā)展的產(chǎn)物，以其簡單、經(jīng)濟取代了蒸汽機，通過科學(xué)家的不斷研究，內(nèi)燃機已經(jīng)成為現(xiàn)代交通運輸工具的主要動力。內(nèi)燃機也一直是重要的研究課題之一。關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機； 展望； 發(fā)展； 低公害abstractthe emergence of an internal c

2、ombustion engine provides the basis for development of the car. to improve and enhance the internal combustion engine promote the prosperity of the automotive industry. through the development process of the internal combustion engine, internal combustion existing research situation, looking to the

3、future engine manufacturing technology, alternative fuels at high economy, low-pollution areas development. with the pace of modern industrial civilization comes development of the internal combustion engine. the internal combustion engine has replaced the steam engine as a result of simple and econ

4、omical. through continuous research, internal combustion engines have become the main driving force of modern means of transport. internal combustion engine has been an important research topic.keywords: internal combustion engine; prospect; development; low pollution目 錄摘 要2abstract3第1章 緒 論51.1 本論文的

5、背景和意義51.2 本論文的主要內(nèi)容51.3 本論文的結(jié)構(gòu)安排5第2章 內(nèi)燃機的發(fā)展現(xiàn)狀62.1 國內(nèi)柴油機發(fā)展歷程62.2 國內(nèi)汽油機發(fā)展歷程72.3 汽車發(fā)展歷程7第3章 內(nèi)燃機發(fā)展趨勢83.1 降低油耗83.1.1 改進供油系統(tǒng)83.1.2 減改進進氣系統(tǒng)83.1.3 實現(xiàn)油、氣最佳混合83.1.4 采用增壓、中冷83.1.5 降低潤滑油的消耗量93.1.6 電控燃油噴射系統(tǒng)：93.2 提高內(nèi)燃機熱效率93.3 在燃燒室內(nèi)安裝電熱塞93.4 柴油機微粒過濾器及再生103.5 含氧燃油103.7 內(nèi)燃機與電動機的混合動力113.8 使用新型動力123.9降噪聲、隔噪聲措施12結(jié) 論13致

6、謝14參考文獻15第1章 緒 論1.1 本論文的背景和意義距今100多年的時候，內(nèi)燃機才剛剛發(fā)問世，如果站在現(xiàn)在的角度來看，那時候的內(nèi)燃機存在著太多的弊端。可是，經(jīng)過這100多年來的發(fā)展，內(nèi)燃機已經(jīng)被改造地越來越趨于完美。內(nèi)燃機的出現(xiàn)促進了汽車的發(fā)展。汽車的大發(fā)展又帶動了內(nèi)燃機的飛速發(fā)展?；赝?00多年來內(nèi)燃機發(fā)展的軌跡。其重要的技術(shù)標(biāo)志與汽車的發(fā)展、人類的需要息息相關(guān)。20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的石油危機使人們認識到自然資源的有限性與合理利用自然資源、促進國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的迫切性，人們紛紛尋找代用燃料，降低油耗，從而出現(xiàn)了一系列節(jié)能措施：如降低車速與功率，減小汽車體積與質(zhì)量，采用稀薄燃燒、高能點

7、火等等。在這一時期，盡管汽車數(shù)量不斷增加。但汽車的排放開始受到遏制，資源開始合理利用。在世紀(jì)之初的近2年3年，我們可以看到高新技術(shù)正逐步地、廣泛地使用在汽車上，它不但展示了當(dāng)今汽車的技術(shù)狀態(tài)，而且提示了未來汽車發(fā)展的趨勢，也要求并帶動內(nèi)燃機向高經(jīng)濟性、低公害、資源再生利用的方向發(fā)展。發(fā)展的最終目的就是不斷的解決現(xiàn)有的不足進而趨于完美而且，我們完全有理由相信他還有著很大的發(fā)展空間。內(nèi)燃機在當(dāng)今生產(chǎn)工具中的地位是無可替代的，如果把蒸汽機的發(fā)明認為是第一次動力革命,那么內(nèi)燃機的問世當(dāng)之無愧是第二次動力革命。因為它不僅是動力史上的一次大飛躍，而且其應(yīng)用范圍之廣、數(shù)量之多也是當(dāng)今任何一種別的動力機械無與

8、倫比的。正如馬克思所說，生產(chǎn)工具的發(fā)展必須適應(yīng)生產(chǎn)力的發(fā)展。因此，在未來生產(chǎn)力高速發(fā)展的同時，內(nèi)燃機的發(fā)展決不可掉隊。1.2 本論文的主要內(nèi)容通過查閱書籍、論文，研究內(nèi)燃機發(fā)展過程、存在的缺陷、改進措施。1.3 本論文的結(jié)構(gòu)安排 首先分別介紹了汽油機和柴油機的發(fā)展史。然后對比國內(nèi)外內(nèi)燃機發(fā)展的先進技術(shù)、高端車型，從提高發(fā)動機動力性、降低排放、提高舒適性的角度分析內(nèi)燃機依舊存在的缺點及改進措施。第2章 內(nèi)燃機的發(fā)展現(xiàn)狀2.1 國內(nèi)柴油機發(fā)展歷程從發(fā)展歷程上看，我國內(nèi)燃機車發(fā)展經(jīng)歷了4代，相應(yīng)地機車用柴油機的發(fā)展也是如此。表1列出了具有代表性的4代內(nèi)燃機車和柴油機的主要參數(shù)，表中也列出了我國目前生

9、產(chǎn)的nxn3和nxn5型內(nèi)燃機車的參數(shù)。以df型和dfh1型內(nèi)燃機車為代表的第l代產(chǎn)品，其柴油機基本上是仿制產(chǎn)品。前者是仿制前蘇聯(lián)的10l207e型(2沖程、對置活塞、掃氣泵掃氣)柴油機；后者是先仿制前西德的12v175型4沖程高速柴油機，之后在此基礎(chǔ)上進行了大量試驗和改進。以df4、bj、df8型內(nèi)燃機車為代表的第2代產(chǎn)品，其柴油機完全是我國自主研發(fā)的，均是4沖程帶有廢氣渦輪增壓器的柴油機，柴油機功率較第1代產(chǎn)品有成倍的增長，技術(shù)性能和可靠性有較大的提高。以df4d、df8b(df11)型交直流傳動內(nèi)燃機車為代表的第3代產(chǎn)品，其柴油機主要是在我國自主研制生產(chǎn)的產(chǎn)品基礎(chǔ)上，通過與國外廠家合作開

10、發(fā)的產(chǎn)品，技術(shù)性能和可靠性有很大的提高。以df4dj、df8bj、df8cj型交流傳動內(nèi)燃機車為代表的第4代產(chǎn)品，其柴油機主要是與國外合作開發(fā)的新型產(chǎn)品，均采用電子噴射系統(tǒng)df型機車的柴油機裝車功率達4 410 kw，已接近國際先進水平。第4代內(nèi)燃機車目前還處于試運用階段。從我國內(nèi)燃機車和柴油機的發(fā)展歷程可以看出，機車柴油機由仿制發(fā)展到自主研制，再發(fā)展到與國外合作開發(fā)；由2沖程和4沖程、中速、高速柴油機，發(fā)展到全部采用4沖程、廢氣渦輪增壓的中速柴油機；柴油機的功率由小到大，增長了23倍；柴油機缸徑由175、180、200、207、240、280 mm等多種系列，發(fā)展到主型機車只采用240 mm

11、和280 mm兩種系列；柴油機噴射方式由傳統(tǒng)的機械噴射方式發(fā)展到電子控制的噴射方式。2.2 汽油機發(fā)展歷程 1883年，戴姆勒和邁巴赫制成功了第一臺四沖程往復(fù)式汽油機，它裝上了邁巴赫設(shè)計的化油器、并用白熾燈管解決了點火問題。汽油機的轉(zhuǎn)速一下從200r/min躍升到8001000r/min，它具有功率大、質(zhì)量輕、體積小、轉(zhuǎn)速快和效率高等優(yōu)點，因此特別適用于交通工具，與此同時，本茨研制成功了現(xiàn)在仍在使用的點火裝置和水冷式冷卻器，到十九世紀(jì)末主要的集中活塞式汽油機大體上進入實用階段，并且很快顯示出巨大的生命力。 隨后汽油機進入的四個發(fā)展階段。第一階段是上世紀(jì)最初二十年，為適應(yīng)交通運輸?shù)囊?，以提高?/p>

12、率和比功率為主，采取了提高轉(zhuǎn)速，增加缸數(shù)和改進相應(yīng)輔助裝置的措施，轉(zhuǎn)速又從800 r/min提高到15001700r/min，比功率從3.68w/kg提高到441.3735.5w/kg,對提高飛機的飛行性能和汽車的負載能力具有重大意義。第二階段是上世紀(jì)二十年代，主要解決汽油機的爆震燃燒問題，當(dāng)時汽油機壓縮比達到時汽油機就發(fā)爆震，美國通用汽車公司研究室的米格雷和鮑義德通過在汽油中加入少量四乙基鋁干擾氧和汽油分子化合的正常過程，解決了爆震的問題，使壓縮比從4提高到了8，大大提高了汽油機的功率和熱效率。同時英國的里卡多及其合作者通過對燃燒室及原理的研究，改進了燃燒室，使汽油機的功率提高了20%。第三

13、階段是20年代到50年代，主要是在汽油機上裝備了增壓器，廢氣渦輪清壓可使氣壓增至1.41.6個大氣壓，它的應(yīng)用為提高汽油機的功率和熱效率開辟了一個新的途徑。第四階段是50年代至今汽油機技術(shù)在原理上已發(fā)展至極致，它的結(jié)構(gòu)越來越緊湊，轉(zhuǎn)速越來越高，其技術(shù)現(xiàn)狀為缸內(nèi)噴射；多門技術(shù)；進氣滾流稀薄分層燃燒；電子控制點火正時汽油噴射及空燃比隨工況精確控制等全面電子發(fā)動機管理；廢氣在循環(huán)及三元催化等排氣凈化技術(shù)等。 目前國內(nèi)已經(jīng)能夠自行設(shè)計并開發(fā)中小功率的汽油發(fā)動機和部分中速發(fā)動機。華晨汽車將自主知識產(chǎn)權(quán)的1.8t發(fā)動機裝上了自己的汽車。中國“首款自主t系列車型”1.8中華轎車近日在北京人民大會堂高調(diào)上市。

14、清華大學(xué)汽車工程開發(fā)研究院常務(wù)副院長宋健博士告訴記者，根據(jù)他的了解，即使與國外的“t”型車相比，1.8t中華的表現(xiàn)也仍然在多項指標(biāo)上高出一截。盡管合資汽車公司在總量上占據(jù)了目前中國國內(nèi)發(fā)動機生產(chǎn)的絕大部分地盤，但作為汽車的心臟，自己制造發(fā)動機也出現(xiàn)在越來越多的中國自主品牌汽車公司的計劃中。吉利汽車做出了中國第一臺cvvt發(fā)動機；奇瑞和奧地利avl公司合作開發(fā)了多款發(fā)動機；長安汽車和德國fev公司合作開發(fā)了系列發(fā)動機；海馬汽車也引進了馬自達的發(fā)動機技術(shù)。 在國外，以福特為例，日前，福特汽車公司在美國底特律推出了一項名為ecoboost的全新發(fā)動機技術(shù)。未來5年中，每年在北美將有50萬輛福特、林肯

15、和安全品牌汽車采用這一新技術(shù)，從而使其燃油經(jīng)濟性提升高達20。 采用ecoboost技術(shù)的4缸和6缸發(fā)動機兼具渦輪增壓和燃油直噴兩種技術(shù)。相比更為昂貴的混合動力與柴油發(fā)動機，ecoboost技術(shù)建立在現(xiàn)今廣泛使用的汽油發(fā)動機上，通過改進，使其在無損駕駛性能的前提下提高燃油經(jīng)濟性并降低排放。目前，各國的汽車公司都在大力開發(fā)和采用這種技術(shù)先進、性能優(yōu)異的產(chǎn)品。日本三菱汽車公司一直處于領(lǐng)先地位。自199年8月率先向市場投放第一臺gdi發(fā)動機以來，三菱公司先后又開發(fā)出了多種不同類型的gdi發(fā)動機，即2.4l四缸機、3.0l六缸機和3.5六缸機，它們已分別裝用于四種中、大型轎車投放市場。近年來，該公司又

16、推出多種gdi新機型:4.5l的v8機、1.5l的直列四缸機和0.66l的直列三缸機。三菱公司稱，其1.8lgdi發(fā)動機不僅可節(jié)省燃油20，降低排放20，而且還可把發(fā)動機的功率和扭矩提高10。2.3 汽車的發(fā)展歷程內(nèi)燃機的出現(xiàn)促進汽車的發(fā)展，汽車的大發(fā)展又帶動了內(nèi)燃機的飛速發(fā)展。同100多年來內(nèi)燃機發(fā)展的軌跡其重要的技術(shù)標(biāo)志與汽車的發(fā)展、人類的需要息息相關(guān)。為了進一步說明內(nèi)燃機的發(fā)展及內(nèi)燃機的未來，扼要回顧顧一下汽車的發(fā)展?？v觀100年來汽車的發(fā)展，在各個階段，人們謀求不同的目標(biāo)和重點。初期，汽車只是作為行走的機器著重于可靠性，不追求豪華、舒適。中期大約在20世紀(jì)20年代40年代，汽車得到了蓬

17、勃發(fā)展。1908年lo月1日在美國底特律城(delroit)福特汽車公司開始生產(chǎn)一種“t”型轎車。它第一次用大批量生產(chǎn)的部件在流水線上組裝汽車。這種轎車使用簡單的四缸內(nèi)燃機。功率為147kw；排量為288 l；轉(zhuǎn)速1600rmin。它可用劣質(zhì)汽油，甚至可用煤油比例很大的混合液。這是一種真正用于汽車的新型內(nèi)燃機，其性能適中，工作負荷較低，非常耐用。從1911年1927年福特汽車公司共生產(chǎn)出1500萬輛“t”型轎車，當(dāng)時的售價為每輛295美元。另一個有代表性的汽車是位于德同沃爾大堡(wolflnerg)的大眾汽車廠用流水線生產(chǎn)的“甲殼蟲”，其產(chǎn)量超過福特“t”型轎車數(shù)百萬輛。這種汽車堅固耐用，它的

18、堅同性在戰(zhàn)爭中得到證實。它適用于在公路網(wǎng)不完善的地區(qū)行駛，尤其是拉丁美洲。另外，它的售后服務(wù)和零配件供應(yīng)好。后來德國大眾汽車公司又推出了21世紀(jì)版本的新型“甲殼蟲”。(1)空前發(fā)展和繁榮時期。20世紀(jì)50年代到60、70年代為汽車的空前發(fā)展和繁榮時期。它追求速度、舒適、豪華，發(fā)動機的功率和轉(zhuǎn)速增加很多，如v型8缸汽油機成為莢國汽車的標(biāo)準(zhǔn)型汽油機。產(chǎn)品從單一或較少品種到多樣性。在汽車的高速、高功率要求下，各大汽車公司投入了大最的人力、物力、財力對汽車及各總成進行了系統(tǒng)的理論與實際試驗研究進一步解決了汽車的高速行駛性及結(jié)構(gòu)可靠性，同時也給內(nèi)燃機提出了一些需解決的技術(shù)難點，并成為上世紀(jì)60年代內(nèi)燃機

19、技術(shù)上發(fā)展的重要特征。20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的石油危機使人們認識到自然資源的有限性與合理利用自然資源、促進國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的迫切性，人們紛紛尋找代用燃料。降低油耗，從而出現(xiàn)了一系列節(jié)能措施：如降低車速與功率，減小汽車體積與質(zhì)鼉，采用稀薄燃燒、高能點火等等。在這一時期，盡管汽車數(shù)量不斷增加，但汽車的排放開始受到遏制，資源開始合理利用。(2)高技術(shù)廣泛使用時期。在世紀(jì)之初的近2年一3年，我們可以看到高新技術(shù)正逐步地、廣泛地使用在汽車上，它不但展示了當(dāng)今汽車的技術(shù)狀態(tài)，而且提示了未來汽車發(fā)展的趨勢，也要求并帶動內(nèi)燃機向高經(jīng)濟性、低公害、資源再生利用的方向發(fā)展。第3章 內(nèi)燃機發(fā)展趨勢3.1 降低油耗3

20、.1.1 改進供油系統(tǒng)a.改進燃油噴射參數(shù)：可利用延遲噴油定時、提高噴油速率、減少噴油嘴壓力室容積、改進噴油器結(jié)構(gòu)、適當(dāng)增加噴油嘴噴孔的數(shù)目及減少孔徑、縮短噴孔長度等參數(shù)的修改達到目的。b.采用高壓噴油系統(tǒng)：提高噴油壓力，改善燃油霧化、油氣混合，縮短燃燒持續(xù)期以改善排放。c.采用泵噴嘴結(jié)構(gòu)：泵噴嘴結(jié)構(gòu)具有高的噴油壓力和噴油能量，不易發(fā)生：次噴油和穴蝕，噴油持續(xù)期較短等，能提高燃油經(jīng)濟性，降低排放，特別是降低了hc、碳煙和微粒的排放。d.采用噴油始點可變的噴油泵。3.1.2 減改進進氣系統(tǒng)a.組織適當(dāng)?shù)倪M氣渦流強度；b.改變氣門重疊度；c.改善進氣系統(tǒng)，改變進氣狀態(tài)；d.采用諧振進氣系統(tǒng)；e.采

21、用可變渦流進氣系統(tǒng)；f.通過對進氣系統(tǒng)的改進而達到降低油耗的目的。3.1.3 實現(xiàn)油、氣最佳混合借助高的噴油壓力和細小的噴孔直徑提供優(yōu)質(zhì)的霧化燃油，改善燃燒。3.1.4 采用增壓、中冷中、小功率柴油機，采用廢氣渦輪增壓，在增壓度較高時，采用中冷以降低no 排放。采用可變幾何截面渦輪增壓器可在全工況范圍內(nèi)改善柴油機性能。3.1.5 降低潤滑油的消耗量可達到進一步凈化柴油機廢氣，降低油耗的目的。3.1.6 電控燃油噴射系統(tǒng)：通過電子控制噴油量和噴油定時，使柴油機在任何工況下均能有最佳的噴油量、噴油定時和進氣量，從而大大改善燃油的經(jīng)濟性，降低油耗。3.2 提高內(nèi)燃機熱效率采用高效率的內(nèi)燃機工作循環(huán)。

22、如米勒(miller)循環(huán)，高增壓、中冷循環(huán)，內(nèi)燃機與渦輪復(fù)合循環(huán)等。改進進氣系統(tǒng)，減小進氣阻力，采用低渦流的進氣道。進氣系與內(nèi)燃機進行良好的動態(tài)匹配，充分利用進氣的脈動或共振能量，使內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)矩特性可在寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)有較大的提高(可提高10)，進氣管、進氣采用cad、cam、cat技術(shù)。3)采用多氣門內(nèi)燃機。小轎車內(nèi)燃機從傳統(tǒng)的二氣門增加到3個、4個甚至5個氣門，以彌補高速時氣門時面值大幅下降(低1040)的需要，氣門正時也可隨工況而自動調(diào)節(jié)。改進燃燒室及燃燒進程。改進燃燒室形狀及結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高壓縮比。在燃燒過程的研究手段上，采用可視化模擬實驗，利用先進的激光技術(shù)和高速攝影。出現(xiàn)了三維流動

23、與燃燒模型對燃燒過程進行仿真計算的各種大型軟件。5)改進燃燒供給系。電控汽油機有將汽油噴在氣道內(nèi)發(fā)展到直接噴在燃燒室內(nèi)(像柴油機那樣)的傾向。柴油機則采用高噴射壓力(配低空氣渦流)的噴油系統(tǒng)，如共軌式、蓄壓式、單體泵等。其最高噴射壓力從目前的近100 mpa提高到120 mpa150 mpa。在提高噴射壓力的同時，燃油的噴油正時和噴油速率也可實現(xiàn)控制與調(diào)節(jié)。有噴孔數(shù)進一步增加、噴孔直徑進一步減小已達011 mm012 mm的趨勢。對噴孔的形狀也在進行研究，從單一的圓形到其它形狀，如長方形或夾氣噴孔。另一方面，可改變噴射規(guī)律，如采用先少噴后多噴的型線凸輪，多次間隙噴射等方式。6)采用稀薄燃燒，高

24、能點火?？杖急仍?0以上，點火能量在100 mj。120 n1j以上。7)采用能量再生系統(tǒng)。如串接在內(nèi)燃機和變速器之間的電動機發(fā)電機和電容器等裝置的能量再生系統(tǒng)。當(dāng)汽車加速時，電流回流到電動機內(nèi)幫助內(nèi)燃機對汽車加速；汽車停止時，系統(tǒng)將內(nèi)燃機關(guān)閉：汽車準(zhǔn)備行駛時內(nèi)燃機重新平衡地起動，由于內(nèi)燃機不處于怠速運轉(zhuǎn)，汽車具有最佳的經(jīng)濟性。8)降低運動機件的摩擦損失。降低內(nèi)燃機與汽車質(zhì)量。每降低汽車(包括內(nèi)燃機)質(zhì)量100kg，汽車百公里油耗可減小o6 l07 l。3.3 在燃燒室內(nèi)安裝電熱塞在嚴(yán)寒時期發(fā)動機冷卻時，電熱塞為提升啟動性能提供熱能。同時，要求電熱塞具有快速升溫和持久保持高溫狀態(tài)的特性。目前正

25、積極研究陶瓷加熱器，在所述陶瓷加熱器的尖端側(cè)安放有限定在其中的加熱元件，并且其在軸線方向伸長；圓柱型金屬外殼，其具有軸孔，在所述軸孔中安放所述陶瓷加熱器的后端部分，和在所述軸孔中直接或經(jīng)另一部件保持所述陶瓷加熱器；和中軸，其包括在其中限定的中軸后端部分和在其中限定的中軸尖端部分，所述陶瓷加熱器以機械方式剛性接合到所述加熱器連接部分，其中在所述中軸中形成應(yīng)力緩和部分，其在所述加熱器連接部分和所述中軸后端部分之間的區(qū)域上具有最小直徑。對于金屬電熱塞預(yù)熱時間1秒鐘溫度可達850攝氏度以上；后加熱時間，發(fā)動機啟動后，電熱塞保持溫度（850攝氏度）180秒鐘時間以減少污染物；運行溫度在大約1000攝氏度

26、。而陶瓷電熱塞5秒鐘溫度可達900攝氏度以上；發(fā)動機啟動后，電熱塞保持溫度（900攝氏度）600秒鐘時間以減少污染物；運行溫度在大約1150攝氏度。3.4 柴油機微粒過濾器及再生一種用于柴油機微粒過濾器的再生設(shè)備，該過濾器過濾從車輛柴油發(fā)動機中排出的廢氣中的微粒，該再生設(shè)備包括：狀況檢測傳感器，用于檢測柴油機微粒過濾器的狀況；車速傳感器，用于檢測車輛速度，以及控制器，該控制器存儲了一張圖，該圖定義柴油發(fā)動機預(yù)先確定的運行范圍，在該范圍內(nèi)可再生過濾器?？刂破鞅痪幊虨閷⒉裼桶l(fā)動機的運行點修改到預(yù)先確定的運行范圍內(nèi)的、并維持車輛速度的一個點?？刂破鬟€被編程為控制柴油發(fā)動機以在修改的運行點實現(xiàn)發(fā)動機轉(zhuǎn)

27、速；在修改的運行點基于維持的車輛速度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速設(shè)置自動變速器的目標(biāo)速度比；以及將自動變速器的速度比控制到目標(biāo)速度比。柴油車主動再生微粒過濾器系統(tǒng)，是由氧化型催化器（doc）、微粒過濾器（dpf）、燃料噴射系統(tǒng)、添加劑注射系統(tǒng)、電子監(jiān)視與控制系統(tǒng)（ecu）組成。系統(tǒng)通過doc和dpf，捕獲廢氣中的碳氫化合物（hc）、一氧化碳（co）和微粒（pm），同時通過監(jiān)控裝置（ecu）對排氣系統(tǒng)進行在線監(jiān)視并進行再生。再生時自動向排氣管噴入柴油燃料，燃料蒸汽在doc中氧化放熱使排氣溫度升高，從而使dpf中積聚的碳灰燃燒掉。裝置不依賴發(fā)動機的工況和排氣溫度獨立工作(要求柴油硫含量的為1000ppm以內(nèi)），顆

28、粒過濾效率高達95%以上，使柴油車的排放符合國、國（即歐、歐）排放標(biāo)準(zhǔn)。特別適用于在城市中行駛的柴油車輛，如公交車、送貨車、垃圾車、郵政車及其它市政車輛的改造。而這種柴油車主動再生微粒過濾器系統(tǒng)有許多缺陷需要研究者進一步克服。3.5 含氧燃油在柴油機中添加含氧添加劑能有效改善柴油機的性能和排放,降低碳煙或顆粒的效果尤其顯究。研究表明,柴油機的碳煙排放與燃料中氧的含量有直接關(guān)系,隨著柴油中含氧量的增加,碳煙排放量呈線性下降的趨勢。所以高能含氧燃料由碳、氫、氧和氮元素構(gòu)成。在一定條件下，其尾氣是；少量co2、其余是n2和h2o，無顆粒?？墒?，燃油尾氣成分約有150200多種：其有害成分是未燃燒和燃

29、燒不完全的ch、nox、 co、 co2、 so2、 h2s，以及微量的醛和有機酸類，有顆粒。燃油極易揮發(fā)，如汽油與空氣混合氣遇明火易爆炸；當(dāng)其回火時，將造成更大災(zāi)害。所以安全性是選擇高能含氧燃料材料的重要原則。相比較而言，有的純凈的原料難被明火點燃; 有的被槍彈擊穿亦不爆炸?？梢?，使用高能含氧燃料比燃油更安全。 除燃油價格是高能含氧燃料的主要原料價格的2.5倍以外，高能含氧燃料的體積能量密度大，為汽油氧混合物的130多倍。高能含氧燃料的自供氧性，消除了發(fā)動機對空氣的消耗。自供氧性使高原行駛的機車省卻壓氣機，因而降低了機車重量，節(jié)省燃料。因為，高能含氧燃料的體積能量密度大，其為汽油氧混合物的1

30、30多倍；所以，一次加“油”的續(xù)航距離長和輸出功率大，優(yōu)于燃油；應(yīng)用高能含氧燃料的汽車有的無需改造、有的要改造為雙燃料傳輸系統(tǒng)；即便是汽車貴，但是從燃料廉價、功率高、燃料省、環(huán)保性好等因素綜合考慮是非常經(jīng)濟的；高能含氧燃料的體積能量密度高，為汽油氧混合物的130多倍，能量密度高，做同樣的功，燃料用量少；如上所述，高能含氧燃料由碳、氫、氧和氮元素構(gòu)成。在一定條件下，其尾氣有co2、n2、h2o、無顆粒物。wtw能源效率高，因為高能含氧燃料的主要原材料取自于綠色植物、煤炭、空氣和水，屬于可持續(xù)、可再生、環(huán)保能源；源安全供給：資源量、多樣性、燃料自身的安全性（毒性、火災(zāi)危險性等）。首先強調(diào)的是，高能

31、含氧燃料將替代現(xiàn)有燃料和現(xiàn)有的替代燃料，而成為全世界主要的燃料；若它與燃油組合，燃油的用量為2.4%5.5%，為此將延緩石油枯竭年限25倍。如上所述，高能含氧燃料的主要原材料取自于綠色植物、煤炭、空氣和水，資源量極其豐富；屬于可持續(xù)、可再生能源；如安全性所述，燃料自身安全性高；燃料種類很多，可從中選擇低毒、無毒的燃料用；燃料火災(zāi)危險性低，有的槍彈擊穿都不爆炸，汽油卻辦不到。故現(xiàn)如今需要不斷的努力研發(fā)出高性價比的、高體積能量密度的、自供氧的、來源廣泛的、多樣性的、環(huán)保的高能含氧燃料。3.7 內(nèi)燃機與電動機的混合動力混合動力驅(qū)動系統(tǒng)聯(lián)合使用兩種動力裝置，一種是傳統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動機，另一種是電動機。整個

32、系統(tǒng)由發(fā)動機、電動機、動力分配裝置、發(fā)電機、蓄電池和電流逆變器等部分構(gòu)成。目前，混合動力汽車所需要解決的問題包括以下幾個方面：其一，進行動力分配裝置和能量管理系統(tǒng)的研究。其二，開發(fā)具備高比能量和高比功率經(jīng)濟實用的電池。其三，混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，維修比較困難，售價相對較高。其四，建立更先進的驅(qū)動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型(包括靜態(tài)和動態(tài)的)，進行計算機仿真分析。具體來講要進行下面幾項關(guān)鍵技術(shù)的研究：首先混合動力單元技術(shù)在混合動力汽車上，熱力發(fā)動機又被稱為混合動力單元。為提高燃料經(jīng)濟性，對混合動力單元必然提出更多的要求，例如要求混合動力單元能夠快速起動和關(guān)閉等。目前對混合動力單元的研究主要集中于：

33、一是燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化；二是尾氣處理技術(shù)，主要研究高效的尾氣催化系統(tǒng)；三是代用燃料的研究。其次控制策略技術(shù)hev產(chǎn)品開發(fā)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是根據(jù)不同的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)制定和優(yōu)化其控制策略，國外通過系統(tǒng)建模仿真對此進行了大量的匹配理論研究?？刂葡到y(tǒng)的開發(fā)首先是根據(jù)采集到的速度和負荷等數(shù)據(jù)，計算出對應(yīng)的要求輸出功率：計算出以最高效率為基點的分配到內(nèi)燃機與電動機上的功率值，即實現(xiàn)內(nèi)燃機與電動機的最優(yōu)功率分配比；然后，根據(jù)功率分配比，求出驅(qū)動電動機的功率值和其它有關(guān)數(shù)據(jù)，給出內(nèi)燃機的控制參數(shù)和電動機的控制參數(shù)。同時，驅(qū)動執(zhí)行器完成這兩個層次的工作控制。在執(zhí)行器設(shè)計中，功率分配裝置的設(shè)計及其與變速器的一體化設(shè)計

34、是關(guān)鍵的部件設(shè)計工作。因為它要根據(jù)控制器的指令，正確地進行內(nèi)燃機功率向驅(qū)動車輛功率和驅(qū)動發(fā)電機功率的分解。再次能量存儲技術(shù)在電動汽車上，蓄電池的開發(fā)和充放電特性的研究是關(guān)鍵?，F(xiàn)在，鎳氫電池和鋰離子電池己可達到混合動力汽車的使用要求，但仍有價格高或壽命不長等缺陷。從發(fā)展看，能量儲存裝置的研究應(yīng)該包括以下幾個方面：一是研究電池內(nèi)部的連接、檢測、監(jiān)控。二是電池設(shè)計和制造方面的改進，降低制造成本，改善電池的性能和提高壽命。適用于混合動力汽車的電池需要有較高的比功率，要達到的目標(biāo)是，功率與能量比值大于20wwh；使用壽命達到10年；至少循環(huán)使用12萬次。三是電池的熱能管理及剩余電量管理。此外，電池的剩余

35、電量直接影響混合動力汽車的經(jīng)濟性和排放，因此需要有效的測試方法和控制裝置 從目前的發(fā)展來看，以計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)，各種智能控將制系統(tǒng)包括自適應(yīng)控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)(fuzzy)、專家控制系統(tǒng)(expert system)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(neural networks)等在混合動力汽車上的逐漸應(yīng)用，將進一步促進混合動力汽車的發(fā)展。與傳統(tǒng)型汽車相比，混合動力汽車充分吸取了電力助力系統(tǒng)中最大的優(yōu)勢，在節(jié)能和排放上勝出一籌；與純電動汽車相比，hev的電壓和功率等級與電動車類似，但蓄電池容量大大減小，因而其造價成本低于電動汽車。當(dāng)前hev所面臨的主要技術(shù)問題還很多。盡管從長遠來看只是。一種過

36、渡車型，但hev在近2030年內(nèi)會很有發(fā)展前景，這一點是毫無疑問的。汽車行業(yè)專家預(yù)言，不久的將來，新生產(chǎn)的汽車中hev占40以上。我國的汽車工業(yè)應(yīng)順應(yīng)科技發(fā)展趨勢，抓住hev這塊市場，在國外產(chǎn)品涌入之前，集中科研力量攻關(guān)，迅速開發(fā)出自己的產(chǎn)品。3.8 使用新型動力我圍每年都需要進口大量的石油。而且逐年在增長。石油資源逐漸枯竭，所以必須考慮替代燃料，目前已經(jīng)應(yīng)用和發(fā)展了多元化的燃料，包括天然氣(cng)、液化石油氣(lpg)，甲醇、乙醇、氫。二甲醚及生物柴油等，其中天然氣、液化石油氣、乙醇已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。氧氣是理想的清潔燃料是科研人員追求的目標(biāo)月前，無論用水或生物質(zhì)制氫都是效率低、成本高，包括

37、儲存的一些技術(shù)仍遠未解決。納米材料及納米技術(shù)有助于解決這一一問題，但這需要較長時間的開發(fā)研究，寶馬公司一直致力于氫氣內(nèi)燃機的研制，開發(fā)了多款氫氣內(nèi)燃機汽車，其中v12氫內(nèi)燃機是世界上首批用于轎車上的內(nèi)燃機該內(nèi)燃機可使用氫氣和汽油兩種燃料；從20世紀(jì)80年代起國外就開始研究生物質(zhì)能不斷取得一些成果，但仍未達到商業(yè)化的水平，據(jù)專家預(yù)測，2010年左右可達到廉價工業(yè)化要求。我國有關(guān)大學(xué)及科研單位也在進行研究、開發(fā)和應(yīng)用生物質(zhì)能及燃料。這是經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的必由之路。3.9降噪聲、隔噪聲措施內(nèi)燃機噪聲是動力設(shè)備噪聲的主要來源，隨著內(nèi)燃機的高速、輕型和大功率化，其振動噪聲問題日益突出。世界各國大多制定了越

38、來越嚴(yán)格的噪聲控制法規(guī)。國內(nèi)外研究者在噪聲機理研究、噪聲源識別技術(shù)、噪聲預(yù)測、噪聲控制等方面進行了大量理論及試驗研究，推動著內(nèi)燃機噪聲控制技術(shù)的不斷發(fā)展，下面主要總結(jié)在這幾個方面的發(fā)展現(xiàn)狀。內(nèi)燃機噪聲按激勵源分類，有機械噪聲、燃燒噪聲和空氣動力噪聲。噪聲源識別及分離技術(shù)是內(nèi)燃機噪聲研究的一個重要領(lǐng)域，它是進行噪聲控制及噪聲預(yù)測的基礎(chǔ)。目前的研究趨勢：一是基于噪聲測試的噪聲識別技術(shù)，主要是通過噪聲測試，識別內(nèi)燃機某部件的噪聲大小及頻譜特性；其次是基于試驗及現(xiàn)代信號處理方法進行噪聲分離技術(shù)，如活塞敲擊噪聲與燃燒噪聲的分離問題。當(dāng)前，為了適應(yīng)市場變化的要求，縮短產(chǎn)品設(shè)計周期，國內(nèi)外許多研究者在內(nèi)燃機

39、噪聲預(yù)測方面進行了深入的研究，提出了多種噪聲預(yù)測方法，大致可分為振動法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和數(shù)值解法三類。噪聲傳遞過程大致可分為聲源一傳播途徑接受者三個環(huán)節(jié)。對于內(nèi)燃機，聲源有燃燒激勵力、機械激勵力及氣體動力激勵。這些激勵力通過各結(jié)構(gòu)零件傳遞到內(nèi)燃機的外表面上，形成表面振動。表面振動又激發(fā)介質(zhì)(空氣)質(zhì)點的振動向外輻射噪聲，如下圖所示。相應(yīng)地，噪聲控制采取降低噪聲源噪聲，限制噪聲的傳播途徑的原則。根據(jù)社會需求和目前該領(lǐng)域存在的問題，在未來發(fā)展中下面幾方面會被引起足夠的重視：開展內(nèi)燃機噪聲源產(chǎn)生機理的研究，提高對內(nèi)燃機噪聲本質(zhì)的認識。理論人手，研究影響燃燒噪聲的特征因素，有助于提高對燃燒噪聲機理的認識；

40、探索內(nèi)燃機進氣噪聲的來源和形成機理，為合理降噪提供技術(shù)支持。當(dāng)前改善現(xiàn)有內(nèi)燃機振動聲學(xué)特性的可能性有限，而在設(shè)計階段考慮內(nèi)燃機的低噪聲設(shè)計是解決問題的較好途徑。力求在內(nèi)燃機設(shè)計開發(fā)階段考慮噪聲問題，采取有效的方法降低內(nèi)燃機噪聲，達到改善內(nèi)燃機性能和降低噪聲等級。在材料科學(xué)迅速發(fā)展的前提下，探索新的隔聲材料，研制開發(fā)新的隔聲部件，減少內(nèi)燃機噪聲的傳播；研究聲輻射模態(tài)方法在內(nèi)燃機噪聲控制中的應(yīng)用，確定影響內(nèi)燃機輻射噪聲的主要模態(tài)，達到有的放矢地控制內(nèi)燃機噪聲。研究和推廣更有效的噪聲測量方法，掌握內(nèi)燃機噪聲在空間的分布情況及流動方向，更準(zhǔn)確地定位噪聲源；研究內(nèi)燃機燃燒噪聲和機械噪聲的識別原理和快速分離技術(shù)，更清晰地認識噪聲的特征。開展內(nèi)燃機噪聲預(yù)測方法的研究，解決目前噪聲預(yù)測方法面臨的困難，提高預(yù)測結(jié)果的精度。如：在特征波數(shù)處解的非唯一性問題是邊界元方法研究在全波數(shù)范圍內(nèi)準(zhǔn)確計算振動聲輻射需要解決的關(guān)鍵性技術(shù)難題；內(nèi)燃機工作過程中存在各種隨機激勵力，合理地對模型加載是噪聲預(yù)測中重要問題；在整機預(yù)測方面，采用子結(jié)構(gòu)法，考慮機體、曲軸、連桿、氣缸蓋、氣缸套、主軸承蓋、主軸瓦和各主要螺栓的聯(lián)合作用，同時更加精確的模擬外力的傳遞也是提高預(yù)測精