工业技术
内燃机节能减排的重要性及发展趋势
崔玉玮 刘 滨
滨城黄河河务局，山东 滨州 256600
摘要：内燃机使用量大，范围广，热效率高，是目前人类所能掌握的热效率最高的移动动力机械。内燃机发展面临节能、减排的巨大挑战。为保障能源安全，实现可持续发展，我国内燃机必须从传统产业跨入到高新技术产业，从资源消耗型向环保节约型转变。基于此，本文主要对内燃机节能减排的重要性机发展进行详细的分析，旨在提高内燃机节能减排水平。 关键词：内燃机；节能减排；重要性；发展趋势 中图分类号：TK407 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)42-0126-01
1 引言
随着全球气候变化的影响以及节能减排所带来的压力，作为新兴产业，必将受到政府及企业各界人士的高度重视。通过研究发现，在我国推广新能内燃机能有效的缓解我国的能源短缺的局面并有效控制二氧化碳的排放，因此对内燃机节能减排的重要性机发展趋势进行分析尤为重要，可为我国实现低碳交通提供支持。
2 内燃机节能减排现状
针对汽车工业的发展所带来的环境问题和能源问题，全球各国都在积极采取措施，以推动传统汽车的战略转型，而发展新能源电动汽车，以实现汽车动力系统的电动化已成为国际社会的共识。因此各国为了积极抢占这个新兴市场的制高点，都不约而同的将发展新能源电动汽车作为国家在新世纪的战略选择，积极采取补贴、减税等优惠措施以提升国家发展新能源电动汽车的技术水平，实现在该领域的领导地位。尽管如此，由于新能源电动汽车在行驶过程中所消耗的是电能，我国目前是以火力发电为主的国家，因此新能源电动汽车并不是真正意义上实现“零排放”的交通工具，仅是将能耗从“油”转向“煤”，那么在目前我国发电能源结构下，发展新能源电动汽车能否实现真正的节能减排是目前学术界争议很大的问题。
迄今为止，专门对我国新能源电动汽车节能减排效应的研究并不多，已有的研究或者是针对某一种或几种新能源电动汽车的经济性进行分析，或者是对某类新能源电动汽车在使用过程中的节能减排效果与传统燃油汽车进行对比分析，亦或是通过预测未来的保有量来对新能源电动汽车的发展趋势进行预测。仅限于我国目前的发电能源结构来对我国发展新能源电动汽车节能效应和减排效应进行分析，并且现有技术由于采用的方法不同，争议相对较大，没有真正从节能减排角度为我国未来发展新能源电动汽车提供科学的依据和支撑。因此基于国内外新能源的发展现状以及国外新能源电动汽车的发展路径来讲，对其内燃机节能减排的分析具有重要性的作用。
3 提高内燃机节能减排的措施 3.1 提高发动机性能 3.1.1 缸内直喷技术
汽车发动机燃油喷射装置从最初的化油器到后来电喷，为减少尾气排放，控制耗油量，需要推进发动机缸内直喷技术的发展。缸内直喷，可以实现缸内稀薄燃烧，提高发动机效率，同时具备优良的燃油经济性和更低的尾气排放，而且，缸内直喷发动机因允许更高的压缩比，与同排量其他发动机相比，在功率、扭矩上有更大优势。
3.1.2 可变气门升程和正时技术
可变气门升程技术可以在发动机不同转速下匹配合适的气门升程，使得低转速下扭矩充沛，而高转速时马力强劲。如本田的i-VTEC 可变气门升程系统，奥迪的AVS 可变气门升程系统等。
3.1.3 其他技术
除上述发动机技术以外，还可以采用闭环控制技术、燃烧系统直喷技术、燃油喷射高压化和多次喷射技术等来提高发动机的综合性能，从而达到节能减排的目的。
3.2 强化排放系统设计及催化剂的使用
3.2.1 研究开发适合清洁燃料发动机的排放系统
汽车使用气体燃料，醇燃料和灵活燃料后，其排放的尾气的成分和与使用柴油，汽油的汽车尾气相比，成分是大不
126 2015年42期
相同的。使用柴油和汽油的汽车尾气其含有甲烷、乙醛和甲醛等。这些排放气体会极大的影响和污染大气环境，破坏生态平衡和人体健康。通过现有催化剂技术，可以很好的降低或者消除这些排放物。因此，除了了柴油和汽油等传统燃料，未来研究工作者们将会进一步研究和开发适合新型燃料的催化剂来提高汽车发动机排放系统的功能。
3.2.2 加强排放系统的空气动力学研究
过去对发动机缸内气体流动研究得较多。现代及未来将致力于排放系统气体动力学的研究，该研究包括以下三方面内容：一是催化反应器中排气流动的研究，二是排气动能及可变技术的研究，三是降低排气阻力及噪声的研究。这三个方面的研究要达到多种目的，会有一些干扰的矛盾产生，必要时如何采取折中方案，妥善解决这些矛盾，以便使综合效果最佳，这也是研发工作者的主要任务之一。
3.2.3 重视催化机理的基础研究
在过去的很长一段时间里，要提高催化剂的效率，主要是依靠配对，选择和通过不同质量比例的化学成分进行试验以及筛选。在今后的发展中，将会有更多的人参与到催化剂效率提高的研究和实验分析中。对现代排放系统的研究和相关的设计人员在正进一步研究如果使得催化剂即使在不同温度等条件下其反应效率提高，从而有效的提高催化剂的活性。
4 内燃机工业节能减排的发展趋势内燃机
目前正处于探索阶段，但却有未来应用前景的核心关键技术：生物制造、绿色制造、远程制造、协同制造、全球制造、下一代制造生产模式。制造数字化是内燃机制造信息化的基石，企业数字化包括产品设计数字化，管理数字化，制造装备数字化，生产过程数字化。
内燃机的高新技术创新与会聚，基于更多学科知识和技术，信息、纳米、生物技术及智能技术创新与会聚将对制造工程带来新的机会和挑战。未来20 年内，信息、纳米、生物和智能技术将主导技术发展，将被应用到包括制造工程、化学工程、生物工程、能源工程、水处理工程、天空海洋工程、农业工程、环保工程等各个领域并影响人们的日常生活。推进内燃机节能减排工作，必须立足于我国能源安全、应对气候变化和提高内燃机产业竞争力的要求，以降低能源资源消耗、减少二氧化碳排放为主线，以降低燃油消耗为总体目标，发挥企业主体作用，重点突破，加快内燃机节能新技术研发和产业化推广，加快推进内燃机替代能源多元化应用，加快推动制造产业的发展。
5 结束语
通过研究发现，不同类型的汽车，在不同的情景下，其达到的内燃机节能及减排效果是不一致的。鉴于此，应根据不同的情景制定不同的发展路径，从而实现最大限度的节能减排。
参考文献
[1]张锦星，原勇.汽车构造与原理[M].北京:人民交通出版社，2007.
[2]王松.对我国汽车节能减排的思考[J].科技资讯，2012(7):143-143.
[3]汪泽.节能减排的重要选择发展绿色轮胎[J].汽车与配件，2010(25):35-37.
[4]高智强，陈丽娜，孙海平，等.光催化在汽车节能减排中的研究与应用[J].机械设计与制造，2010(3):78-80.
工业技术
内燃机节能减排的重要性及发展趋势
崔玉玮 刘 滨
滨城黄河河务局，山东 滨州 256600
摘要：内燃机使用量大，范围广，热效率高，是目前人类所能掌握的热效率最高的移动动力机械。内燃机发展面临节能、减排的巨大挑战。为保障能源安全，实现可持续发展，我国内燃机必须从传统产业跨入到高新技术产业，从资源消耗型向环保节约型转变。基于此，本文主要对内燃机节能减排的重要性机发展进行详细的分析，旨在提高内燃机节能减排水平。 关键词：内燃机；节能减排；重要性；发展趋势 中图分类号：TK407 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)42-0126-01
1 引言
随着全球气候变化的影响以及节能减排所带来的压力，作为新兴产业，必将受到政府及企业各界人士的高度重视。通过研究发现，在我国推广新能内燃机能有效的缓解我国的能源短缺的局面并有效控制二氧化碳的排放，因此对内燃机节能减排的重要性机发展趋势进行分析尤为重要，可为我国实现低碳交通提供支持。
2 内燃机节能减排现状
针对汽车工业的发展所带来的环境问题和能源问题，全球各国都在积极采取措施，以推动传统汽车的战略转型，而发展新能源电动汽车，以实现汽车动力系统的电动化已成为国际社会的共识。因此各国为了积极抢占这个新兴市场的制高点，都不约而同的将发展新能源电动汽车作为国家在新世纪的战略选择，积极采取补贴、减税等优惠措施以提升国家发展新能源电动汽车的技术水平，实现在该领域的领导地位。尽管如此，由于新能源电动汽车在行驶过程中所消耗的是电能，我国目前是以火力发电为主的国家，因此新能源电动汽车并不是真正意义上实现“零排放”的交通工具，仅是将能耗从“油”转向“煤”，那么在目前我国发电能源结构下，发展新能源电动汽车能否实现真正的节能减排是目前学术界争议很大的问题。
迄今为止，专门对我国新能源电动汽车节能减排效应的研究并不多，已有的研究或者是针对某一种或几种新能源电动汽车的经济性进行分析，或者是对某类新能源电动汽车在使用过程中的节能减排效果与传统燃油汽车进行对比分析，亦或是通过预测未来的保有量来对新能源电动汽车的发展趋势进行预测。仅限于我国目前的发电能源结构来对我国发展新能源电动汽车节能效应和减排效应进行分析，并且现有技术由于采用的方法不同，争议相对较大，没有真正从节能减排角度为我国未来发展新能源电动汽车提供科学的依据和支撑。因此基于国内外新能源的发展现状以及国外新能源电动汽车的发展路径来讲，对其内燃机节能减排的分析具有重要性的作用。
3 提高内燃机节能减排的措施 3.1 提高发动机性能 3.1.1 缸内直喷技术
汽车发动机燃油喷射装置从最初的化油器到后来电喷，为减少尾气排放，控制耗油量，需要推进发动机缸内直喷技术的发展。缸内直喷，可以实现缸内稀薄燃烧，提高发动机效率，同时具备优良的燃油经济性和更低的尾气排放，而且，缸内直喷发动机因允许更高的压缩比，与同排量其他发动机相比，在功率、扭矩上有更大优势。
3.1.2 可变气门升程和正时技术
可变气门升程技术可以在发动机不同转速下匹配合适的气门升程，使得低转速下扭矩充沛，而高转速时马力强劲。如本田的i-VTEC 可变气门升程系统，奥迪的AVS 可变气门升程系统等。
3.1.3 其他技术
除上述发动机技术以外，还可以采用闭环控制技术、燃烧系统直喷技术、燃油喷射高压化和多次喷射技术等来提高发动机的综合性能，从而达到节能减排的目的。
3.2 强化排放系统设计及催化剂的使用
3.2.1 研究开发适合清洁燃料发动机的排放系统
汽车使用气体燃料，醇燃料和灵活燃料后，其排放的尾气的成分和与使用柴油，汽油的汽车尾气相比，成分是大不
126 2015年42期
相同的。使用柴油和汽油的汽车尾气其含有甲烷、乙醛和甲醛等。这些排放气体会极大的影响和污染大气环境，破坏生态平衡和人体健康。通过现有催化剂技术，可以很好的降低或者消除这些排放物。因此，除了了柴油和汽油等传统燃料，未来研究工作者们将会进一步研究和开发适合新型燃料的催化剂来提高汽车发动机排放系统的功能。
3.2.2 加强排放系统的空气动力学研究
过去对发动机缸内气体流动研究得较多。现代及未来将致力于排放系统气体动力学的研究，该研究包括以下三方面内容：一是催化反应器中排气流动的研究，二是排气动能及可变技术的研究，三是降低排气阻力及噪声的研究。这三个方面的研究要达到多种目的，会有一些干扰的矛盾产生，必要时如何采取折中方案，妥善解决这些矛盾，以便使综合效果最佳，这也是研发工作者的主要任务之一。
3.2.3 重视催化机理的基础研究
在过去的很长一段时间里，要提高催化剂的效率，主要是依靠配对，选择和通过不同质量比例的化学成分进行试验以及筛选。在今后的发展中，将会有更多的人参与到催化剂效率提高的研究和实验分析中。对现代排放系统的研究和相关的设计人员在正进一步研究如果使得催化剂即使在不同温度等条件下其反应效率提高，从而有效的提高催化剂的活性。
4 内燃机工业节能减排的发展趋势内燃机
目前正处于探索阶段，但却有未来应用前景的核心关键技术：生物制造、绿色制造、远程制造、协同制造、全球制造、下一代制造生产模式。制造数字化是内燃机制造信息化的基石，企业数字化包括产品设计数字化，管理数字化，制造装备数字化，生产过程数字化。
内燃机的高新技术创新与会聚，基于更多学科知识和技术，信息、纳米、生物技术及智能技术创新与会聚将对制造工程带来新的机会和挑战。未来20 年内，信息、纳米、生物和智能技术将主导技术发展，将被应用到包括制造工程、化学工程、生物工程、能源工程、水处理工程、天空海洋工程、农业工程、环保工程等各个领域并影响人们的日常生活。推进内燃机节能减排工作，必须立足于我国能源安全、应对气候变化和提高内燃机产业竞争力的要求，以降低能源资源消耗、减少二氧化碳排放为主线，以降低燃油消耗为总体目标，发挥企业主体作用，重点突破，加快内燃机节能新技术研发和产业化推广，加快推进内燃机替代能源多元化应用，加快推动制造产业的发展。
5 结束语
通过研究发现，不同类型的汽车，在不同的情景下，其达到的内燃机节能及减排效果是不一致的。鉴于此，应根据不同的情景制定不同的发展路径，从而实现最大限度的节能减排。
参考文献
[1]张锦星，原勇.汽车构造与原理[M].北京:人民交通出版社，2007.
[2]王松.对我国汽车节能减排的思考[J].科技资讯，2012(7):143-143.
[3]汪泽.节能减排的重要选择发展绿色轮胎[J].汽车与配件，2010(25):35-37.
[4]高智强，陈丽娜，孙海平，等.光催化在汽车节能减排中的研究与应用[J].机械设计与制造，2010(3):78-80.