國內外汽車發(fā)動機發(fā)展現狀與趨勢

1、 國內外汽車發(fā)動機的技術現狀及發(fā)展趨勢 摘要： 內燃機從發(fā)明發(fā)展到一百多年后的今天，相關技術不斷創(chuàng)新和走向成熟。但內燃機作為汽車動力仍然面臨著諸多問題，主要是熱效率還不夠高（特別是汽油機），所依賴的石油資源逐漸減少，廢氣排放污染大氣環(huán)境，并難以集中治理等。因此，先進的發(fā)動機技術將在汽車節(jié)能、環(huán)保技術開發(fā)中起著關鍵的決定性的作用。關鍵詞：高壓共軌；汽油直噴技術（GDI）；可變氣門正時技術（VVT）；均質充量壓縮點燃（HCCI）Abstract：With the invention of the development of internal combustion engine, to over

2、one hundred years later, the related technical innovation and to mature. But internal combustion engines as a motor power still faces many problems, which is still not tall enough thermal efficiency (especially the gasoline engine), dependent on oil resources reduce gradually, emissions atmospheric

3、pollution environment, and difficult to focus on control, etc.Therefore, the advanced engine technology will in car the energy conservation, the environmental protection technology development plays a key of the decisive role.Keywords: gasoline direct injection technology (GDI); Variable valve timin

4、g technology (VVT); Homogeneous filling quantity compression lighting (HCCI); Electric auxiliary pressurization當今世界，為了保護環(huán)境，節(jié)約能源并減少溫室氣體二氧化碳的排放,人們不斷的探索和改進車用動力的解決方案。一、車用柴油機的現狀及發(fā)展趨勢1.1車用柴油機的性能特點1） 有能量密度高（大型低速增壓柴油機的有效熱效率已超過50%），燃油消耗率低，這對節(jié)約能源和提高經濟效益都很重要。2） 好的燃油經濟性；3） 溫室效應氣體排放少，其CO2的排放量比汽油機大約低30-35%，但廢氣中含有

5、害成分（NO，顆粒物等）較多，噪聲較大，在環(huán)境環(huán)保方面已引起重視。4） 功率和轉速范圍很大（功率165580KW，轉速545000r/min），因此應用領域寬 5） 結構較復雜，零部件材料和工藝要求較高，制造成本較高，與汽油機相比質量較大。主要有三大優(yōu)點: a.經濟。首先, 每單位柴油的能量含量比汽油高;其次,柴油機的壓燃特性, 使其熱效率比汽油機高。一般柴油機的油耗要比汽油機的低 30%40%。 b.環(huán)保。一般來說, 機動車的主要排放物有一氧化碳、碳氫化合物、二氧化碳、顆粒物和氮氧化物。相對而言, 柴油機的一氧化碳、碳氫化合物和二氧化碳排放量極低, 但在顆粒物和氮氧化物的排放控制上要比汽油機

6、更難處理。 這是柴油機本身的特性造成的, 可通過現代技術處治。 c.柴油機低速大扭矩的特性, 為汽車提供了更好的使用性能。 通過采用先進的燃油噴射技術和電控技術, 現代柴油機在動力性、加速性、舒適性指標上已經無異于汽油機。1.2國外柴油機技術現狀目前西歐國家不但載貨汽車和客車使用柴油發(fā)動機，而且轎車采用柴油機的比例也相當大。最近，美國聯邦政府能源部和以美國三大汽車公司為代表的美國汽車研究所理事會正在開發(fā)新一代經濟型轎車同樣將柴油機作為動力配置。經過多年的研究、大量新技術的應用，柴油機最大的問題煙度和噪聲取得重大突破，達到了汽油機的水平。下面是目前國外柴油機應用的一些新技術：1) 共軌與四氣門技

7、術國外柴油機目前一般采用共軌新技術、四氣門技術和渦輪增壓中冷技術相結合， 使發(fā)動機在性能和排放限值方面取得較好的成效，能滿足歐3排放限值法規(guī)的要求。高壓共軌系統先將柴油以高壓（噴油壓）狀態(tài)蓄集在被稱為共軌的容器中，然后利用電磁三通閥將共軌中的與噴油壓力相同的柴油引到噴油器中完成噴射任務。利用安裝在高壓油路中的高速、強力電磁溢流閥來直接控制噴油始點和噴油量，與汽油機的電控噴油系統原理不同的是還可以通過實時變更電磁閥升程或改變高壓油路中的油壓來實現噴油率和噴油壓力的控制。它還具有能分缸調控和響應快等優(yōu)點。四氣門結構（二進氣二排氣）不僅可以提高充氣效率，更由于噴油嘴可以居中布置， 使多孔油束均勻分布

8、，可為燃油和空氣的良好混合創(chuàng)造條件；同時， 可以在四氣門缸蓋上將進氣道設計成兩個獨立的具有為同形狀的結構，以實現可變渦流。 這些因素的協調配合，可大大提高混合氣的形成質量（品質），有效降低碳煙顆粒、HC 和 NOX 排放并提高熱效率。2) 高壓噴射和電控噴射技術高壓噴射和電控噴射技術是目前國外降低柴油機排放的重要措施之一， 高壓噴射和電控噴射技術的有效采用，可使燃油充分霧化，各缸的燃油和空氣混合達到最佳， 從而降低排放，提高整機（車）性能。3) 增壓中冷技術采用渦輪增壓增加柴油機的空氣量，提高燃燒的過量空氣因數是降低大負荷工況排氣煙度、 PM 排放量以及燃油消耗的有效措施。有效的空空中冷系統，

9、可使增壓空氣溫度下降到50以下， 工作循環(huán)溫度的下降有助于NOX的低排放和PM的下降，故目前重型車用柴油機都普遍是增壓中冷型， 不僅有助于低排放而且燃油經濟性良好。此外，渦輪前排氣旁通閥的應用，不僅能降低PM和CO排放， 還可以改善渦輪增壓柴油機的瞬態(tài)性能和低速扭矩。4) 排氣再循環(huán)（EGR）技術的應用EGR 是目前發(fā)達國家先進內燃機中普遍采用的技術，其工作原理是將少量廢氣引入氣缸內， 這種不可再燃燒的 CO2 及水蒸汽廢氣的熱容量較大，能使燃燒過程的著火延遲期增加，燃燒速率變慢， 缸內最高燃燒溫度下降，破壞 NOX 的生成條件。EGR技術可使機動車NOX排放明顯降低， 但對重型車用柴油機而言

10、，目前傾向于使用中冷EGR技術，因為其不僅能明顯降低NOX， 還能保持其他污染物的低水平。5) 后處理技術柴油機后處理的目標是進一步改善PM和NOX的排放。 目前主要采用加裝氧化型催化轉化器和研究開發(fā) NOX 催化轉化器以及具有良好再生能力的微粒捕集器。6) 降低機油消耗柴油機排放的顆粒物中，有相當一部分來自餾分較重的機油的燃燒。 為了滿足日益嚴格的柴油機（車）排放限值標準的要求，必須把來自機油的燃燒降至最低限度， 即在保證發(fā)動機正常運轉的前提下，最大限度地減少機油的消耗。為了降低柴油機的機油消耗， 活塞環(huán)的優(yōu)化設計和制造及缸套間的科學配置非常重要。1.3國內柴油機的技術現狀 自2003年以來

11、,國內柴油機行業(yè)出現了結構調整:濰坊柴油機廠在2002年的基礎上繼續(xù)保持快速增長勢頭,功率水平也有了明顯提高;上海柴油機廠在商用車柴油機領域初露鋒芒,主要得益于北汽福田歐曼重卡市場份額的迅速提高;廣西玉柴機器股份有限公司作為行業(yè)的領先者,進行了新一輪的產品結構優(yōu)化,產品順利實現從歐向歐的過渡,完善了產品系列(從4缸機到 6缸機)平臺,進一步拓展了功率覆蓋范圍,柴油機最大功率水平可以達到257 kW(350 ps)。總體水平有了顯著提高。無論是從經濟性還是從環(huán)保角度講，國內的車用柴油機技術已經接近世界平均水平了。自產發(fā)動機已經完全能夠滿足國內重卡及低端乘用車對發(fā)動機的需求，無需外購。1.4柴油發(fā)

12、動機的發(fā)展趨勢 笨重、噪音振動巨大的柴油發(fā)動機，多用于卡車、機械車和純種越野車。但隨著柴油發(fā)動機技術的進步，現在新型柴油機的諸多性能指標已經能和汽油發(fā)動機相媲美(甚至超越)，而其無可比擬的燃油經濟性則要遠遠勝過汽油機。因此，越來越多的新型柴油發(fā)動機開始在轎車上采用。TDI是英文“Turbo Direct Injection”的縮寫，中文意思是“電控共軌柴油直噴渦輪增壓發(fā)動機”。TDI通過采用電控共軌直噴和渦輪增壓的技術，解決了老式柴油機的諸多問題。全球車用動力柴油化趨勢業(yè)已形成。在美國、日本以及歐洲100%的重型汽車使用柴油機為動力。 在歐洲，90%的商用車及33%的轎車為柴油車。在美國，90

13、%的商用車為柴油車。在日本，38%的商用車為柴油車， 9.2%的轎車為柴油車。據專家預測，在今后20年，甚至更長的時間內柴油機將成為世界車用動力的主流。 世界汽車工業(yè)發(fā)達國家政府對柴油機發(fā)展也給予了高度重視，從稅收、燃料供應等方面采取措施促進柴油機的普及與發(fā)展。 當前和將來一個時期車用柴油機技術的發(fā)展趨勢突出表現在如下幾個方面：1）進一步優(yōu)化燃燒系統，特別重視開發(fā)和選擇噴射系統Perkins公司的Ouadram燃燒室、日野公司的HMMS燃燒室，小松公司的MTEC燃燒室及五十鈴公司的四角形燃燒室等，都在試驗開發(fā)階段，其基本特點是由一個中央渦流及四周的微渦流使空氣燃料快速而充分地混合，并配合以合適

14、的燃油噴射系統。目前，噴射系統已進入一個較快的發(fā)展時期，現正在研究開發(fā)lms內完成一次噴射，并在有限時間內正確控制噴射量的方法。噴射壓力已提高到160180MPa，實驗室內已到200 MPa。如共軌式噴射系統及分段預噴射系統等，可根據發(fā)動機的負荷與轉速自動控制合理的噴射規(guī)律和噴油壓力。2）增壓及可變氣門配氣定時當今柴油機增壓和增壓中冷已成為標準特點，隨著發(fā)動機的輕量化與小型化，為了降低車輛油耗，提高車輛裝載效率，必須繼續(xù)提高增壓比及增壓器效率。在進一步提高大負荷區(qū)的過量空氣系數a時可以減少顆粒排放，同時通過稀燃化，減少熱損失，提高循環(huán)效率，進而同時降低油耗，隨著高增壓和高a化，組裝有多個增壓器

15、的復合系統已成為可能。另外，增壓器固定的渦輪幾何形狀也將由可用于多用途的電控可變幾何形狀所取代。目前，在小缸徑柴油機上4氣門和噴油嘴垂直中置技術得到廣泛的應用，為了減少換氣損失，使混合氣的形成進一步優(yōu)化，現正在研究采用可變氣門配氣定時，從而使發(fā)動機在整個轉速范圍內的氣門升程和定時得到最佳優(yōu)化。3）全電子優(yōu)化控制如前所述，目前對燃油噴射時間、噴射量、慣性增壓、增壓器、進氣渦流及廢氣再循環(huán)(EGR)等都能實現電子優(yōu)化的可變控制，從而對降低排放、減少油耗、提高輸出功率和啟動性能等有很大作用；但是，這些控制中的多半內容，如EGR、自動診斷等，還有很多技術不夠完善，有待進一步研究和開發(fā)，今后還將繼續(xù)開發(fā)

16、其它方面的電子可變控制機構，尤其是與整車相協調統一的綜合化的全電子控制系統。4）排氣后處理技術柴油機能否像汽油機那樣使用催化劑大幅度減少排放，尤其是NOx，這是柴油機研制者一直追求的目標。日美歐現都在對此進行研究，日本有關大學、研究所和廠家正在對沸石鎂及氧化鋁的催化劑上用還原劑進行NOx還原試驗，美國福特等公司也正在對催化還原系統(SCR)及DeNOx，催化器兩種NOx還原系統進行研究。SCR技術是利用氮氧化物有選擇地與存在于廢氣中的或噴入的反應劑反應，利用一個催化器降低NOx排放，排出生成的氧氣。還原反應劑可以是在柴油機廢氣中的HC化合物或是由附加油箱直接噴入廢氣流中的物質，如氨等。與SCR

17、技術相比，DeNOx催化技術系統簡單，無有害生成物，目前認為最具發(fā)展?jié)摿?。DeNOx催化技術主要是將NOx催化熱裂變?yōu)镹2和O2,目前的問題是廢氣在催化器中停留時，催化器效率不高，因此帶來轉化還原效率也受到很大限制。為減少顆粒排放而研制的各種“柴油機顆粒收集器或稱過濾器(DEF)”，雖然不少產品已在歐洲轎車柴油機上裝車使用，但由于DEF的耐久性差且過濾器的再生問題也沒有徹底解決，因此，該項技術也正在進一步改進和發(fā)展中。 5）改進燃料燃料性能的改進，對減少排放起到很大作用，日本繼美歐之后，從1997年開始把輕油中的硫含量降到0.05%以下，以此大幅度減少排放顆粒中的硫酸鹽，同時減少EGR造成的發(fā)

18、動機內部的腐蝕磨耗及催化劑中毒；進一步減少硫含量，提高十六烷值，可進一步降低NOx。減少芳香烴，尤其是減少3環(huán)以上的芳香族成分，可減少排放顆粒中的硫化物、降低90%的蒸餾溫度、改進點火性能；通過使用含氧燃料或添加劑，可降低黑煙顆粒。為了適應低硫化及噴射壓力的大大增加，確保燃油噴射裝置的潤滑性，人們對燃料的改進開發(fā)寄予了很大期望。二、車用汽油機的技術現狀和發(fā)展趨勢 目前，應用最廣、數量最多的汽車發(fā)動機為水冷、四沖程往復活塞式內燃機，其中汽油機多用于轎車和輕型客貨車上，而大客車和中、重型貨車發(fā)動機多為柴油機。少數轎車和輕型客貨車發(fā)動機也有用柴油機的。還有一種知名度很高，但應用很少的發(fā)動機，這就是三

19、角活塞旋轉式發(fā)動機，即轉子式發(fā)動機。例如馬自達公司的RX7型跑車就是安裝的轉子發(fā)動機。2.1國外汽油機技術現狀 為了適應汽車對節(jié)油、環(huán)保、安全的需要，車用汽油機主要朝著更節(jié)油、更環(huán)保的方向發(fā)展，因此歐洲己執(zhí)行歐標準。以下為國外在汽油機方面主要先進技術。1）多氣門技術：每缸3-5個氣門（大多為4氣門），可提高功率，改善燃燒質量，如捷達王5氣門、豐田8A4氣門等。2）雙頂置凸輪軸（D.HC）可提高轉速、提升可靠性。3）可變氣門正時（VVT）：根據不同轉速調節(jié)氣門時，可節(jié)省燃油，改善排放，如本田VTEC、豐田VVT-i等。4）汽油機增壓：可提高升功率，在排量不變的情況下，可提高功率，如帕薩特1.8T

20、轎車。5）可變進氣道長度（VIM）：在不同轉速下使用不同進氣道長度，保證在任何工況下都有較好的充氣效率，如奧迪A6。6）停缸技術：在輸出功率減小時，使一部分氣缸停止工作，可節(jié)省燃油，如通用開拓者EXT 2005款有8個氣缸，需要時可使4個氣缸一停止工作。7）全鋁發(fā)動機：使用鋁缸體、缸蓋、活塞等，可減小質量，節(jié)省燃油，如日本鈴木1.3L、1.4L汽油機。8）智能驅動氣門（SVA）：取代傳統凸輪軸，每一個氣門挺桿上有一個獨立的驅動器，可以減少20%油耗及污染物，如：法國法雷奧公司已設計出樣機，2009年可大批量投產。9）可變壓縮比汽油機：將傳輸功率與壓縮比控制功能進行整合，壓縮比可變。2005年法

21、國MCE-5公司己開發(fā)出樣機。10）汽油機直噴（GDI）和稀薄燃燒技術：將高壓汽油直接噴射到氣缸內，周圍為稀薄混合氣，實現分層燃燒，可提高燃料經濟性，節(jié)油約20%，如豐田皇冠3.0L V6汽油機（國產皇冠無GDI技術）。11）可控燃燒速率系統（CBR）：兩個進氣道，有一個是切向進氣的，另一個是中性的。噴油器向兩個進氣道噴入等量的燃油。改變進氣口封閉控制閥的位置，可調節(jié)氣缸內空氣渦流強度和混合氣濃度，實現稀薄燃燒；12）發(fā)動機控制用ECU已達32位，匹配參數超過6000個。2.2國內汽油機技術現狀 在技術應用方面，大多數引進機型和合資企業(yè)生產的機型都采用一些國外先進技術。 1）天津豐田8A、5A

22、,東風本田，北京現代，奇瑞SQR372（0.8L）、SQR481Q（1.6L），神龍公司愛麗舍（1.6L）等都使用多氣門和DOHC技術。2）東風本田發(fā)動機，天津豐田發(fā)動機有限公司生產的花冠、皇冠汽油機，東風日產，北京現代等生產的汽油機型都引進可變氣門技術（VTEC、VVT-i、CVVT等）。特別是奇瑞公司，在AVL公司幫助下開發(fā)的自主品牌1.6LSQR481H和2.0L SQR484H汽油機使用了VVT可變氣門技術，吉利也開發(fā)出了帶可變技術的自主品牌汽油機。3）汽油機直噴（GDI）發(fā)動機國內尚未批量生產，但奇瑞公司在AVL公司幫助下開發(fā)的自主品牌2.0L SQR484J汽油機使用了GDI技術。

23、4）全鋁發(fā)動機國內產品較多，如長安鈴木雨燕1.3L汽油機、東風本田發(fā)動機的產品、上海大眾POLO發(fā)動機等，奇瑞動力1.6L SQR481F（已投產）和SQR481 H及未投產的SQR484J、SQR681 V（2.4L）、SQR684V（3.0L）都是全鋁發(fā)動機。5）國內奇瑞公司已投產的自主品牌SQR481H（1.6L）具有CBR系統，奇瑞公司其他樣機中不少機型也裝有CBR系統。6）國內引進的已投產機型中已有不少機型采用渦輪增壓技術：如PASSAT 1.8T、寶來1.8T等；華晨金杯在德國FEV公司幫助下開發(fā)的1.8T汽油機，也是增壓機型（配裝中華轎車）。7）停缸技術、智能氣門、可變壓縮比等技

24、術尚未在國內生產的汽油機中采用。8）發(fā)動機電噴管理系統（EMS）國內主要有聯合電子有限公司、北京萬源德爾福發(fā)動機管理系統公司，分別是中方與德國BOSCH公司和中方與美國德爾福公司的合資企業(yè)。同時，還有馬瑞利、電裝和摩托羅拉等企業(yè)生產。9）汽油機電噴系統中傳感器、電控噴油泵等國內己批量生產；汽油機排氣系統中三效催化轉化器及陶瓷芯等，國內己批量生產，如：大連華克吉來特、天津卡達克高新技術公司等生產三效催化轉化器；在蘇州的日本獨資企業(yè)NGK（蘇州）環(huán)保陶瓷有限公司生產國、國汽油機用三效催化轉化器陶瓷芯等。2.3汽油機技術的發(fā)展趨勢 汽車未來的發(fā)展趨勢可概括為高功率，大轉矩，低油耗，低排放。由于汽油機

25、的燃油經濟性比柴油機差，所以降低汽油機的能耗已經成為汽車界當前必須要解決的一個問題。具有理論空燃比的均質混合氣的燃燒理論在火花點火發(fā)動機上被廣泛使用，它的最大優(yōu)點是可以實用三效催化器來降低CO、HC和NOx等廢氣的排放。不足之處是不能獲得較高的燃油經濟性，為了提高發(fā)動機的熱效率和降低廢氣排放，燃燒技術在不斷地發(fā)展。汽油機經歷了由完全機械控制的化油器供油為主到采用電控噴射、缸內直噴、電輔助增壓和電動氣門、可變壓縮比、停缸等技術的變化，汽油機發(fā)展的最終方案將采用綜合汽油機和柴油機優(yōu)點的燃燒控制技術。目前最有代表性的三大汽油機技術是：a. 汽油直噴技術。開發(fā)車用具有汽油機優(yōu)點同時具有柴油機部分負荷高

26、燃油經濟性優(yōu)點的發(fā)動機是主要的研究目標。汽油缸內直噴是提高汽油機燃油經濟性的重要手段，近些年來，以缸內直噴汽油機(Gasoliine Direct Injection, GDI)為代表的新型混合氣形成模式的研究和應用，極大地提高了汽油機的燃油經濟性。以日本為代表的非均質直噴技術面臨燃燒穩(wěn)定性和后處理等問題，同時以歐洲為代表的均質直噴技術正在興起。 b.電動氣門與無凸輪發(fā)動機。發(fā)動機可變氣門正時技術(Variable Valve Timing, VVT)是針對在常規(guī)車用發(fā)動機中,因氣門定時固定不變而導致發(fā)動機某些重要性能在整個運行范圍內不能很好的滿足需要而提出的。VVT技術在發(fā)動機運行工況范圍內

27、提供最佳的配氣正時，較好地解決了高轉速與低轉速，大負荷與小負荷下動力性與經濟性的矛盾，同時在一定程度在一定程度上改善了排放性能。隨著環(huán)境保護和人類可持續(xù)發(fā)展的要求，低能耗和低污染已成為汽車發(fā)動機的發(fā)展目標。VVT技術由于自身的優(yōu)點，日益受到人們重視，尤其是當今電子技術的飛速發(fā)展，促進了VVT技術從研究階段向實用階段發(fā)展。電動氣門具有與電控噴射同等重要的意義，它將給發(fā)動機空氣系統控制和循環(huán)過程管理帶來一系列技術變革，如取消節(jié)氣門、可變壓縮比、部分停缸等。 c.燃燒方式的混合。傳統的火花點火發(fā)動機的燃燒過程在火焰?zhèn)鞑ブ?，火焰前鋒的溫度比未燃混合氣高很多。所以這種燃燒過程雖然混合氣時均勻的，但是溫度

28、分布仍是不均勻，局部的高溫會導致在火焰經過的區(qū)域形成NOx。柴油機的燃燒過程是擴散型的，燃燒過程中燃燒速率由混合速率決定，點火在許多點發(fā)生，這種類型的燃燒過程混合和燃燒都是不均勻的，NOx在燃燒較稀的高溫區(qū)產生，固體微粒在燃料較濃的高溫區(qū)產生。在均質充量壓縮點燃(Homogeneous Charge Compression Ignition, HCCI)過程中，理論上是均勻的混合氣和殘余氣體，在整個混合氣體中由壓縮點燃，燃燒是自發(fā)的、均勻的并且沒有火焰?zhèn)鞑?，這樣可以阻止NOx和微粒的形成。這種汽油機均質與柴油機壓燃混合的燃燒方式，以燃料技術和控制技術為基礎，綜合汽油機和柴油機兩種燃燒方式優(yōu)點的

29、均質壓燃HCCI內燃機技術正在興起。三、燃氣發(fā)動機 液化石油氣（LPG），壓縮天然氣（CNC），液化天然氣（LNC）等清潔汽車能源以其良好的經濟性和較低的排放污染物，被認為是車用發(fā)動機較為理想的代用燃料，得到廣泛應用。然而相對傳統的汽油機，常見的缸外混合燃氣發(fā)動機普遍存在充氣效率低，動力性下降的問題，制約了燃氣汽車的進一步發(fā)展。3.1天然氣發(fā)動機 天然氣發(fā)動機分為單燃料發(fā)動機和雙燃料天然氣發(fā)動機。1） 單燃料天然氣發(fā)動機。專用的天然氣發(fā)動機通常都具有較高的壓縮比，并且多采用燃料噴射系統和特制的天然氣汽車用催化轉化器。例如豐田公司開發(fā)的5SFNE型天然氣汽車發(fā)動機的工作原理：由壓縮氣瓶出來的CN

30、G經過濾清器過濾后，流入壓力調節(jié)裝置；調節(jié)后的CNG經油氣分離器進入噴射系統，有噴油器噴入各缸的進氣道。2） 雙燃料天然氣發(fā)動機。主要是在現有的汽油機、柴油機的基礎上加裝CNG供給系統改裝而成，以柴油機改裝為例，供油系統僅噴入少量柴油，用于引燃天然氣與空氣的混合氣。3.2液化石油氣發(fā)動機 液化石油氣發(fā)動機分為單燃料、兩用（可切換）燃料及雙燃料（LPG和柴油）三類。單燃料指發(fā)動機的燃料供給系統專為燃用LPG燃料而設計，其結構保證氣體燃料能有效利用。兩用燃料是可在兩種燃料中進行轉換使用，設有兩套燃料供給系統，無論使用LPG還是汽油，發(fā)動機都能正常工作，利用選擇開關實現發(fā)動機從一種燃料到另一種燃料的

31、轉換，兩種燃料不允許同時混合使用。雙燃料是指汽車發(fā)動機工作時同時使用兩種燃料，一般用壓燃的少量柴油引燃LPG與空氣的混合氣而實現燃燒，這種發(fā)動機也可用純柴油工作。該系統有同時供給汽車兩種燃料的裝備，配備兩個供給系統及兩個獨立的燃料儲存系統。依據發(fā)動機的運行工況、燃料品質和發(fā)動機參數，按一定的比例同時向發(fā)動機供給LPG和柴油。低負荷及怠速時自動轉換到純柴油工作方式。四、燃料電池技術燃料電池（Fuel Cell，FC）是一種將儲存在燃料和氧化劑的化學能通過電極反應直接轉化成電能的發(fā)電裝置。它不通過熱機循環(huán)過程，不受熱循環(huán)的限制，能量轉化效率高。燃料可以是氫、甲醇、乙醇、天然氣、煤制氣等，電池排放廢

32、氣少，對環(huán)境污染小。它不需要充電，只要外部不斷地供給燃料，就能連續(xù)穩(wěn)定的發(fā)電。根據燃料電池的發(fā)電原理，氫氣是最理想的燃料。這種氫燃料電池技術具有一種潛在的魅力，如果工程師和科學家們能夠將這種潔凈蓄能系統真正地應用于汽車，那么大多數汽車上使用的內燃發(fā)動機將成為歷史。燃料電池通過化學反應將氫轉化成電能，這種化學反應的唯一副產品是熱量和水蒸氣。電能供應給電機來驅動汽車。該項技術依靠氫和氧的化學反應釋放能量，相對于內燃機驅動，燃料電池驅動的效率更高，污染更低，甚至是沒有污染，它排出的僅有純凈的水蒸氣。實際上從60年代起，航天工業(yè)就已經使用這種燃料電池了。該技術已應用于部分試驗車輛和為某些建筑物提供電能

33、。但由于氫燃料電池動力汽車成本高，而且給電池補氫的“補給站”數量很少，目前商業(yè)化推廣還為時過早。而美國通用汽車公司和戴姆勒克萊斯勒公司不久前便與美國能源部簽署合約，計劃在將來5年內開發(fā)氫燃料電池動力汽車。其中，梅賽德斯奔馳A級“F-Cell便是采用了該技術的代表車型之一，該車將整個燃料電池系統置于夾層地板裝置中，應用65千瓦異步電動機加以驅動，這使其輸出范圍可達到72千瓦(97馬力)。其時速最高可至140公里，行程達162公里。汽車工業(yè)目前面臨的挑戰(zhàn)是如何向燃料電池供給大量的氫。通用汽車公司相信自己已經找到了一條捷徑可將其燃料電池汽車推進。他們采取了從汽油中提取氫的方法，這樣可使駕駛汽車的人利

34、用國家現有的燃油供給基礎設施。通用汽車公司正在研究設計一條實用的汽油改造線，估計，該項目將耗資數10億美元。通用汽車公司希望自己能成為第一家賣出100萬輛汽車的公司。其他一些汽車制造廠商，如：福特、戴姆勒-克萊斯勒、本田等公司也正在抓緊研制氫燃料汽車和甲醇燃料汽車。這兩種燃料都需要新的供應基礎設施。只有完善這兩種燃料供應的基礎設施，才能使人們廣泛地接受使用氫燃料汽車和甲醇燃料汽車。五、混合動力驅動技術 現代的混合動力汽車是從上世紀90年代末才開始逐漸發(fā)展起來的。按照其工作方式，大體上可以分為串聯、并聯和混聯三種。1）串聯式混合驅動系統由電動機驅動汽車行駛，發(fā)動機與發(fā)電機集成為輔助動力單元（AP

35、U），發(fā)動機在最佳工況點附近驅動發(fā)電機以相對穩(wěn)定的工況運行。當發(fā)電機發(fā)出的功率無法滿足汽車行駛時對功率的需求時（如起動、高速行駛、爬坡等），電池組可以向發(fā)動機提供額外的電能；當發(fā)電機發(fā)出的功率超過汽車行駛對功率的需求時（如低速、滑行、停車等），發(fā)電機向電池組充電。三菱公司開發(fā)的串聯混合動力輕型貨車Canter就是一種串聯式的混合動力電動汽車，排量為1.8L的液化石油氣發(fā)動機在2000r/min的轉速下功率為20kW，發(fā)電效率為27%。不過該方式能量轉換次數多，效率不高，續(xù)駛里程也有限，因此已基本被淘汰。2）并聯式混合動力系統是指發(fā)動機與電動機可以分別獨立地驅動車輪，該系統適合于城市間公路行駛的

36、車輛。當汽車進入市區(qū)行駛時，關閉發(fā)動機，進入電動狀態(tài)；當汽車在市郊公路行駛時，關閉電動機，由發(fā)動機直接驅動。但是與混聯式相比，控制不夠靈活。3）混聯式混合動力系統是發(fā)動機和電動機既可以分別驅動汽車也可以同時驅動汽車。該系統適合各種行駛條件，續(xù)駛里程與內燃機汽車相當，是最理想的混合電動方案，其技術含量高，控制復雜，豐田公司把Prius使用的混合動力系統（THS，toyota hybird system）定義為一種并串聯系統。THS的控制核心是一個行星輪系構成的動力分配裝置，發(fā)動機和發(fā)電機分別與行星輪和中心輪相聯。該裝置通過協調發(fā)動機、發(fā)電機和電動機的轉速，能起到電控無級變速器的作用，無需離合器。它可以通過調節(jié)發(fā)電機的轉速來改變發(fā)動機的轉速，保證發(fā)動機工作