初金川，張 博

（山東華源萊動內(nèi)燃機有限公司，山東 萊陽 265200）

隨著全球能源枯竭問題加劇，各國都在積極尋找應(yīng)對措施，社會上有關(guān)節(jié)能減排、尋找可替代新能源和清潔能源的呼聲也越來越高，同時國家有關(guān)汽車尾氣排放的法規(guī)要求也日益嚴格，要求大幅降低汽車尾氣中有害物質(zhì)的含量，所以改善燃燒技術(shù)的同時新能源的研發(fā)也被提上了各大科研機構(gòu)的日程。

傳統(tǒng)的汽車基本上都是使用柴油或汽油作燃料的。但是近年來，由于全球變暖和世界能源的短缺的影響，人們對低碳環(huán)保的要求越來越急迫，所以人們開始開發(fā)新型清潔能源，像甲醇、乙醇、天然氣等被廣泛用于開發(fā)新燃料，而且現(xiàn)在隨著科技的進步又在大力開發(fā)電動汽車等新能源汽車。

1 柴油發(fā)動機燃燒技術(shù)

柴油因壓縮比高、熱效率較高，所以汽車在使用柴油時的平均油耗比使用汽油要低30%左右，由此可見柴油的經(jīng)濟性還是較好的。但是傳統(tǒng)柴油機在使用的過程中，多用高壓噴射的方法來制備柴油混合氣，再借用氣缸的高溫使混合氣自發(fā)燃燒。但是如果柴油機里的混合氣燃燒不充分，就極易產(chǎn)生NOx、PM等有害物質(zhì)。隨著我國排放標準的提高，政府也越來越重視柴油機的節(jié)約環(huán)保能力。相關(guān)企業(yè)為了達到政府的要求，就應(yīng)該加強對新能源的研究探索，加緊開發(fā)高性能低成本的柴油機，爭取盡快在相關(guān)方面做出突破，達到引領(lǐng)世界潮流的目地。當然近年來像HCCI和低溫燃燒等先進燃燒技術(shù)也層出不窮，相比與傳統(tǒng)技術(shù)這些燃燒技術(shù)有很多傳統(tǒng)方式所不具備的優(yōu)勢，能夠在提高燃料的燃燒效率的同時降低碳排放，所以這些技術(shù)的應(yīng)用前景還是很廣闊的，值得深入研究。

1.1 均質(zhì)充量壓縮著火（HCCI）燃燒

均質(zhì)充量壓縮著火燃燒其實就是將柴油機設(shè)計的像汽油機那樣，使柴油在燃燒時也形成均質(zhì)混合氣，使其燃燒更充分，以此消除擴散燃燒，當然此技術(shù)采用的壓縮比較高，可控著火，盡量實現(xiàn)近似等壓燃燒，其燃燒持續(xù)期短，燃燒效率高，既可以保持較高的動力性又可以增加燃油的經(jīng)濟性，這樣就達到了節(jié)能減排的要求。HCCI節(jié)氣門已被取消，泵氣時的氣體損失比較小，可實現(xiàn)氣體的多點同時著火，減少了燃燒時間，但熱效率更高，又因為柴油機內(nèi)的燃燒反應(yīng)幾乎是同步進行的，有效降低了燃燒溫度，這樣就可以有效降低NOx和PM的產(chǎn)生，達到節(jié)能環(huán)保的目的。另外，如果柴油機采用HCCI燃燒模式還能達到簡化發(fā)動機結(jié)構(gòu)的目的，其燃燒和噴油系統(tǒng)將更加的簡單，便于以后的維護和保養(yǎng)。HCCI的燃料選擇性更好，可使像天然氣、甲醇、乙醇等等多種清潔或可再生能源都可以作為它柴油機的燃料。

HCCI雖然在理論上的應(yīng)用前景廣闊。但想實際應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)了許多問題，這些問題會嚴重影響該技術(shù)的應(yīng)用，像制備柴油的均質(zhì)混合氣就很困難，現(xiàn)在就還沒有發(fā)現(xiàn)適用的新方法；低負荷下的燃燒也不穩(wěn)定，容易損壞氣缸；著火相位和燃燒速率也難控制等等問題，所以HCCI技術(shù)想要在柴油機上大規(guī)模應(yīng)用還需要一段時間。

1.2 低溫擴散燃燒

柴油機的燃燒技術(shù)關(guān)鍵就是在降低微粒和NOx排放的同時還需降低燃燒的溫度，其基本思路就是盡量使柴油與空氣混合均勻，形成“均勻”的混合氣，通過增加油氣的混合接觸面積以實現(xiàn)“低溫”燃燒。這樣柴油機燃燒室內(nèi)的溫度會低于NOx和碳煙的生成溫度，達到減少這兩種物質(zhì)的產(chǎn)生的目的。但是目前基本無實際應(yīng)用，HCCI燃燒和低溫擴散燃燒都屬于屬于低溫燃燒技術(shù)，但是二者還是有明顯區(qū)別的，就像低溫擴散燃燒需燃油噴射來控制，而HCCI則不用。綜上就可以看出低溫擴散燃燒的實際應(yīng)用還是任重而道遠。

1.3 富氧燃燒技術(shù)

早在20世紀60年代末，國外研究學者Karim就已經(jīng)開始對柴油機富氧燃燒技術(shù)進行了相關(guān)的研究。我國起步較晚，相關(guān)領(lǐng)域的研究也較少，發(fā)動機富氧燃燒技術(shù)其實就是用比正常空氣含氧濃度高的富氧空氣為發(fā)動機進氣的燃燒，通過提高柴油機的燃燒速率，提高燃料能量釋放率，優(yōu)化發(fā)動機里燃料的燃燒過程，達到減排的目的。但是富氧燃燒會增加NO的排放量，這也是一個技術(shù)漏洞。近年來研究人員對其做了改進，改進成了膜法富氧燃燒技術(shù)，該方法通過利用供應(yīng)氣體分離膜兩邊的壓力差實現(xiàn)滲透和分離供應(yīng)氣體以獲得高濃度氣體的目的。對于柴油發(fā)動機來說，膜法富氧在提高動力性能的同時，能有效降低NOx和碳煙的排放，非常符合現(xiàn)在節(jié)能減排的追求。

2 汽車新能源

隨著全球石油資源日益枯竭，同時環(huán)境污染也日趨嚴重，各國在能源枯竭和環(huán)保的雙重壓力下，只能不斷開發(fā)汽車新能源，以求解決全球能源問題，下面就簡單介紹幾款新能源汽車。

2.1 燃氣汽車

燃氣汽車可分為使用液化石油氣和壓縮天然氣的兩類。燃氣汽車的優(yōu)點有很多，像安全、排放性能好、成本低、技術(shù)儲備足等，是當前最理想的汽車替代品。同時天然氣的儲量也很豐富并且干凈可靠又是清潔能源，其抗爆性好、自燃溫度高是很適合作為替代燃料的。燃氣與柴油相比，顆粒物和NOx排放要少很多，與汽油相比又能減少HC，NOx和CO的排放。因此，燃氣汽車的應(yīng)用前景還是很廣闊的。

2.2 電動汽車

電動汽車是以車載電源為動力的車輛，現(xiàn)在在我國已經(jīng)實現(xiàn)大量應(yīng)用，其最大的優(yōu)點就是充電自由方便，而且我國電價也很便宜，使用成本低。目前電動汽車上主要電源是鉛酸蓄電池，但鉛酸蓄電池比能量較低，充電速度較慢，壽命較短，正隨著蓄電池技術(shù)的進步逐漸被其他蓄電池所取代。像鎳鍋電池、鈉硫電池、燃料電池等新型電源對環(huán)境影響相對傳統(tǒng)汽車要小的多，前景被廣泛看好，雖然目前技術(shù)還不成熟，但是以后會好的。

2.3 混合動力汽車

混合動力汽車現(xiàn)在已經(jīng)有一些實際應(yīng)用了，其是指在原有汽車發(fā)動機的基礎(chǔ)上加裝電動機來改善燃油消耗和動力輸出的車型。在汽車起步、加速等高耗油的情況下，混合動力汽車通過輔助電動馬達驅(qū)動來降低發(fā)動機油耗，達到減少油耗的目的。混合動力汽車可以達到想要的“零”排放，并且采用混合動力后可按自己需要調(diào)節(jié)內(nèi)燃機的最大功率，但其造價較高，比較適合在高檔車上使用該技術(shù)。

3結(jié)語

由此可見，在21世紀的在汽車和能源領(lǐng)域的基本發(fā)展方向就是改善柴油發(fā)動機的燃燒技術(shù)并且研發(fā)可以進行實際應(yīng)用的新能源。在相關(guān)研究單位積極改善燃燒技術(shù)的同時，還要積極的尋找可再生能源來替代化石能源，還要控制好這些新能源的生產(chǎn)成本和使用價格，相信當可以替代化石能源的汽車新能源發(fā)展起來的時候，世界能源短缺問題會得到有效緩解。