國外研究了2015—2020年不同節(jié)能技術對不同車輛燃油經濟性的貢獻,發(fā)動機可改善整車燃油經濟性10%~20%,短期新能源汽車難以大規(guī)模應用,節(jié)能減排主要來自發(fā)動機技術進步。
汽油機節(jié)能減排技術汽油機排放物主要為HC、NOx和CO,節(jié)能減排技術主要包括缸內直噴增壓和混合動力兩種,目前主要采用三元催化轉換做尾氣處理。
缸內直噴增壓汽油機已經成為主導產品,當前的主要發(fā)展趨勢為汽油機“柴油化”,即利用柴油機技術改善汽油機性能,比如直噴。
汽油機渦輪增壓技術與柴油機原理相同,只是柴油機更需要解決低轉速下扭矩輸出不足的問題。隨著增壓技術的應用,汽油機的型譜大大簡化。一個特定排量的汽油機可通過配備不同型號的增壓器實現不同的功率輸出。
汽油機可變氣門控制技術。包括可變氣門正時VVT和可變氣門升程VVL,分別控制進、排氣門的開啟和關閉時間以及進、排氣門的升程,可根據不同工況,改變進氣量,增強動力輸出,改善油耗和排放3%。
汽油機缸內直噴技術:壓縮比高,霧化效果好,熱效率高,增強動力輸出的同時能降低整車油耗3%,降低整車排降放3%。關鍵技術包括多孔噴油器、高壓燃油 噴射、進氣道優(yōu)化。根據燃燒方式不同,可進一步分為分層燃燒(稀薄燃燒)和均質燃燒。其中,分層燃燒進行2次或多次噴油,節(jié)油效果明顯,但NOx排放高, 并且對燃油品質要求高,而均質燃燒則在節(jié)油和排放兩方面比較均衡。
奧迪TSFI是復合渦輪增壓+缸內直噴+分層燃燒的典型代表,但由于國內油品較差,國產奧迪的發(fā)動機沒有采用分層燃燒技術。
阿特金森循環(huán)發(fā)動機:壓縮比更高,熱效率更高,更節(jié)油;低速輸出扭矩小和最高轉速偏低是其缺陷。但正好與電動機協(xié)作組成混合動力系統(tǒng),互為彌補,兼顧動力性和燃油經濟性(普銳斯的設計思路)。
柴油機節(jié)能減排技術柴油機比汽油機節(jié)油20%—25%,主要排放物為顆粒PM和NOx。
歐洲柴油車平均市場占有率50%以上,部分國家法國、比利時達到75%。2013年歐洲柴油車銷量大約800萬輛,占全球總銷量的84%。
增壓直噴柴油機是大趨勢。整車整備質量為1700kg左右的汽車百公里油耗可低至5升,所有轎車動力中燃油經濟性最好。
柴油機采用渦輪增壓技術較多。與汽油機相比,柴油機轉速更低,對低轉速下的渦輪增壓性能要求更高,復合型增壓和VNT應用較多。
柴油機高壓共軌技術是節(jié)能減排重要技術路線。該技術霧化效果好,Soot碳煙排放、PM顆粒排放降低至少10%,油耗改善5%。
此外,還采用廢氣再循環(huán)EGR+柴油機顆粒過濾器DPF;燃燒優(yōu)化(降低顆粒物排放,但同時會增加NOx)+選擇性還原催化器SCR。
渦輪增壓技術概述渦輪增壓的主要作用是提高發(fā)動機功率和扭矩輸出,對改善排放貢獻不大。整車動力需求不變的情況下,可通過減小發(fā)動機排量,達到節(jié)能目的,油耗可降低15%以上。
渦輪是最為核心的部件,對材料要求很高,決定增壓器的壽命。
增壓器關鍵性能指標:增壓器的最小驅動功率(決定增壓器開始工作的轉速點,驅動功率越小,增壓器開始工作的轉速點越低),增壓比變化范圍(越大越好,不同工況下均可選擇最佳的增壓比),最高轉速。





