内燃机发展趋势.doc

内燃机技术的发展现状及发展趋势年 级: 2010级 姓 名: XX专 业: 车 辆 工 程 指导老师: XX教授 摘 要内燃机的出现为汽车的发展提供了基础，汽车行业的繁荣促进了内燃机的改进和提高。文章通过内燃机的发展历程、内燃机现有研究情况，展望了未来内燃机制造技术、代用燃料在高经济性、低公害方面的发展方向。内燃机是近代工业文明发展的产物，以其简单、经济取代了蒸汽机，通过科学家的不断研究，内燃机已经成为现代交通运输工具的主要动力。内燃机也一直是重要的研究课题之一。关键词：内燃机； 展望； 发展； 低公害AbstractThe emergence of an internal combustion 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 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 economical. 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 录摘 要2Abstract3第1章 绪 论51.1 本论文的背景和意义51.2 本论文的主要内容51.3 本论文的结构安排5第2章 内燃机的发展现状62.1 国内柴油机发展历程62.2 国内汽油机发展历程72.3 汽车发展历程7第3章 内燃机发展趋势83.1 降低油耗83.1.1 改进供油系统83.1.2 减改进进气系统83.1.3 实现油、气最佳混合83.1.4 采用增压、中冷83.1.5 降低润滑油的消耗量93.1.6 电控燃油喷射系统：93.2 提高内燃机热效率93.3 在燃烧室内安装电热塞93.4 柴油机微粒过滤器及再生103.5 含氧燃油103.7 内燃机与电动机的混合动力113.8 使用新型动力123.9降噪声、隔噪声措施12结 论13致 谢14参考文献15第1章 绪 论1.1 本论文的背景和意义距今100多年的时候，内燃机才刚刚发问世，如果站在现在的角度来看，那时候的内燃机存在着太多的弊端。可是，经过这100多年来的发展，内燃机已经被改造地越来越趋于完美。内燃机的出现促进了汽车的发展。汽车的大发展又带动了内燃机的飞速发展。回望100多年来内燃机发展的轨迹。其重要的技术标志与汽车的发展、人类的需要息息相关。20世纪70年代出现的石油危机使人们认识到自然资源的有限性与合理利用自然资源、促进国民经济可持续发展的迫切性，人们纷纷寻找代用燃料，降低油耗，从而出现了一系列节能措施：如降低车速与功率，减小汽车体积与质量，采用稀薄燃烧、高能点火等等。在这一时期，尽管汽车数量不断增加。但汽车的排放开始受到遏制，资源开始合理利用。在世纪之初的近2年3年，我们可以看到高新技术正逐步地、广泛地使用在汽车上，它不但展示了当今汽车的技术状态，而且提示了未来汽车发展的趋势，也要求并带动内燃机向高经济性、低公害、资源再生利用的方向发展。发展的最终目的就是不断的解决现有的不足进而趋于完美而且，我们完全有理由相信他还有着很大的发展空间。内燃机在当今生产工具中的地位是无可替代的，如果把蒸汽机的发明认为是第一次动力革命,那么内燃机的问世当之无愧是第二次动力革命。因为它不仅是动力史上的一次大飞跃，而且其应用范围之广、数量之多也是当今任何一种别的动力机械无与伦比的。正如马克思所说，生产工具的发展必须适应生产力的发展。因此，在未来生产力高速发展的同时，内燃机的发展决不可掉队。1.2 本论文的主要内容通过查阅书籍、论文，研究内燃机发展过程、存在的缺陷、改进措施。1.3 本论文的结构安排 首先分别介绍了汽油机和柴油机的发展史。然后对比国内外内燃机发展的先进技术、高端车型，从提高发动机动力性、降低排放、提高舒适性的角度分析内燃机依旧存在的缺点及改进措施。第2章 内燃机的发展现状2.1 国内柴油机发展历程从发展历程上看，我国内燃机车发展经历了4代，相应地机车用柴油机的发展也是如此。表1列出了具有代表性的4代内燃机车和柴油机的主要参数，表中也列出了我国目前生产的NXN3和NXN5型内燃机车的参数。以DF型和DFH1型内燃机车为代表的第l代产品，其柴油机基本上是仿制产品。前者是仿制前苏联的10L207E型(2冲程、对置活塞、扫气泵扫气)柴油机；后者是先仿制前西德的12V175型4冲程高速柴油机，之后在此基础上进行了大量试验和改进。以DF4、BJ、DF8型内燃机车为代表的第2代产品，其柴油机完全是我国自主研发的，均是4冲程带有废气涡轮增压器的柴油机，柴油机功率较第1代产品有成倍的增长，技术性能和可靠性有较大的提高。以DF4D、DF8B(DF11)型交直流传动内燃机车为代表的第3代产品，其柴油机主要是在我国自主研制生产的产品基础上，通过与国外厂家合作开发的产品，技术性能和可靠性有很大的提高。以DF4DJ、DF8BJ、DF8CJ型交流传动内燃机车为代表的第4代产品，其柴油机主要是与国外合作开发的新型产品，均采用电子喷射系统DF型机车的柴油机装车功率达4 410 kW，已接近国际先进水平。第4代内燃机车目前还处于试运用阶段。从我国内燃机车和柴油机的发展历程可以看出，机车柴油机由仿制发展到自主研制，再发展到与国外合作开发；由2冲程和4冲程、中速、高速柴油机，发展到全部采用4冲程、废气涡轮增压的中速柴油机；柴油机的功率由小到大，增长了23倍；柴油机缸径由175、180、200、207、240、280 mm等多种系列，发展到主型机车只采用240 mm和280 mm两种系列；柴油机喷射方式由传统的机械喷射方式发展到电子控制的喷射方式。2.2 汽油机发展历程 1883年，戴姆勒和迈巴赫制成功了第一台四冲程往复式汽油机，它装上了迈巴赫设计的化油器、并用白炽灯管解决了点火问题。汽油机的转速一下从200r/min跃升到8001000r/min，它具有功率大、质量轻、体积小、转速快和效率高等优点，因此特别适用于交通工具，与此同时，本茨研制成功了现在仍在使用的点火装置和水冷式冷却器，到十九世纪末主要的集中活塞式汽油机大体上进入实用阶段，并且很快显示出巨大的生命力。 随后汽油机进入的四个发展阶段。第一阶段是上世纪最初二十年，为适应交通运输的要求，以提高功率和比功率为主，采取了提高转速，增加缸数和改进相应辅助装置的措施，转速又从800 r/min提高到15001700r/min，比功率从3.68w/kg提高到441.3735.5w/kg,对提高飞机的飞行性能和汽车的负载能力具有重大意义。第二阶段是上世纪二十年代，主要解决汽油机的爆震燃烧问题，当时汽油机压缩比达到时汽油机就发爆震，美国通用汽车公司研究室的米格雷和鲍义德通过在汽油中加入少量四乙基铝干扰氧和汽油分子化合的正常过程，解决了爆震的问题，使压缩比从4提高到了8，大大提高了汽油机的功率和热效率。同时英国的里卡多及其合作者通过对燃烧室及原理的研究，改进了燃烧室，使汽油机的功率提高了20%。第三阶段是20年代到50年代，主要是在汽油机上装备了增压器，废气涡轮清压可使气压增至1.41.6个大气压，它的应用为提高汽油机的功率和热效率开辟了一个新的途径。第四阶段是50年代至今汽油机技术在原理上已发展至极致，它的结构越来越紧凑，转速越来越高，其技术现状为缸内喷射；多门技术；进气滚流稀薄分层燃烧；电子控制点火正时汽油喷射及空燃比随工况精确控制等全面电子发动机管理；废气在循环及三元催化等排气净化技术等。 目前国内已经能够自行设计并开发中小功率的汽油发动机和部分中速发动机。华晨汽车将自主知识产权的1.8T发动机装上了自己的汽车。中国“首款自主T系列车型”1.8中华轿车近日在北京人民大会堂高调上市。清华大学汽车工程开发研究院常务副院长宋健博士告诉记者，根据他的了解，即使与国外的“T”型车相比，1.8T中华的表现也仍然在多项指标上高出一截。尽管合资汽车公司在总量上占据了目前中国国内发动机生产的绝大部分地盘，但作为汽车的心脏，自己制造发动机也出现在越来越多的中国自主品牌汽车公司的计划中。吉利汽车做出了中国第一台CVVT发动机；奇瑞和奥地利AVL公司合作开发了多款发动机；长安汽车和德国FEV公司合作开发了系列发动机；海马汽车也引进了马自达的发动机技术。 在国外，以福特为例，日前，福特汽车公司在美国底特律推出了一项名为EcoBoost的全新发动机技术。未来5年中，每年在北美将有50万辆福特、林肯和安全品牌汽车采用这一新技术，从而使其燃油经济性提升高达20。 采用EcoBoost技术的4缸和6缸发动机兼具涡轮增压和燃油直喷两种技术。相比更为昂贵的混合动力与柴油发动机，EcoBoost技术建立在现今广泛使用的汽油发动机上，通过改进，使其在无损驾驶性能的前提下提高燃油经济性并降低排放。目前，各国的汽车公司都在大力开发和采用这种技术先进、性能优异的产品。日本三菱汽车公司一直处于领先地位。自199年8月率先向市场投放第一台GDI发动机以来，三菱公司先后又开发出了多种不同类型的GDI发动机，即2.4L四缸机、3.0L六缸机和3.5六缸机，它们已分别装用于四种中、大型轿车投放市场。近年来，该公司又推出多种GDI新机型:4.5L的V8机、1.5L的直列四缸机和0.66L的直列三缸机。三菱公司称，其1.8LGDI发动机不仅可节省燃油20，降低排放20，而且还可把发动机的功率和扭矩提高10。2.3 汽车的发展历程内燃机的出现促进汽车的发展，汽车的大发展又带动了内燃机的飞速发展。同100多年来内燃机发展的轨迹其重要的技术标志与汽车的发展、人类的需要息息相关。为了进一步说明内燃机的发展及内燃机的未来，扼要回顾顾一下汽车的发展。纵观100年来汽车的发展，在各个阶段，人们谋求不同的目标和重点。初期，汽车只是作为行走的机器着重于可靠性，不追求豪华、舒适。中期大约在20世纪20年代40年代，汽车得到了蓬勃发展。1908年lO月1日在美国底特律城(Delroit)福特汽车公司开始生产一种“T”型轿车。它第一次用大批量生产的部件在流水线上组装汽车。这种轿车使用简单的四缸内燃机。功率为147kw；排量为288 L；转速1600rmin。它可用劣质汽油，甚至可用煤油比例很大的混合液。这是一种真正用于汽车的新型内燃机，其性能适中，工作负荷较低，非常耐用。从1911年1927年福特汽车公司共生产出1500万辆“T”型轿车，当时的售价为每辆295美元。另一个有代表性的汽车是位于德同沃尔大堡(Wolflnerg)的大众汽车厂用流水线生产的“甲壳虫”，其产量超过福特“T”型轿车数百万辆。这种汽车坚固耐用，它的坚同性在战争中得到证实。它适用于在公路网不完善的地区行驶，尤其是拉丁美洲。另外，它的售后服务和零配件供应好。后来德国大众汽车公司又推出了21世纪版本的新型“甲壳虫”。(1)空前发展和繁荣时期。20世纪50年代到60、70年代为汽车的空前发展和繁荣时期。它追求速度、舒适、豪华，发动机的功率和转速增加很多，如V型8缸汽油机成为荚国汽车的标准型汽油机。产品从单一或较少品种到多样性。在汽车的高速、高功率要求下，各大汽车公司投入了大最的人力、物力、财力对汽车及各总成进行了系统的理论与实际试验研究进一步解决了汽车的高速行驶性及结构可靠性，同时也给内燃机提出了一些需解决的技术难点，并成为上世纪60年代内燃机技术上发展的重要特征。20世纪70年代出现的石油危机使人们认识到自然资源的有限性与合理利用自然资源、促进国民经济可持续发展的迫切性，人们纷纷寻找代用燃料。降低油耗，从而出现了一系列节能措施：如降低车速与功率，减小汽车体积与质鼍，采用稀薄燃烧、高能点火等等。在这一时期，尽管汽车数量不断增加，但汽车的排放开始受到遏制，资源开始合理利用。(2)高技术广泛使用时期。在世纪之初的近2年一3年，我们可以看到高新技术正逐步地、广泛地使用在汽车上，它不但展示了当今汽车的技术状态，而且提示了未来汽车发展的趋势，也要求并带动内燃机向高经济性、低公害、资源再生利用的方向发展。第3章 内燃机发展趋势3.1 降低油耗3.1.1 改进供油系统A.改进燃油喷射参数：可利用延迟喷油定时、提高喷油速率、减少喷油嘴压力室容积、改进喷油器结构、适当增加喷油嘴喷孔的数目及减少孔径、缩短喷孔长度等参数的修改达到目的。B.采用高压喷油系统：提高喷油压力，改善燃油雾化、油气混合，缩短燃烧持续期以改善排放。C.采用泵喷嘴结构：泵喷嘴结构具有高的喷油压力和喷油能量，不易发生：次喷油和穴蚀，喷油持续期较短等，能提高燃油经济性，降低排放，特别是降低了HC、碳烟和微粒的排放。D.采用喷油始点可变的喷油泵。3.1.2 减改进进气系统A.组织适当的进气涡流强度；B.改变气门重叠度；C.改善进气系统，改变进气状态；D.采用谐振进气系统；E.采用可变涡流进气系统；F.通过对进气系统的改进而达到降低油耗的目的。3.1.3 实现油、气最佳混合借助高的喷油压力和细小的喷孔直径提供优质的雾化燃油，改善燃烧。3.1.4 采用增压、中冷中、小功率柴油机，采用废气涡轮增压，在增压度较高时，采用中冷以降低NO 排放。采用可变几何截面涡轮增压器可在全工况范围内改善柴油机性能。3.1.5 降低润滑油的消耗量可达到进一步净化柴油机废气，降低油耗的目的。3.1.6 电控燃油喷射系统：通过电子控制喷油量和喷油定时，使柴油机在任何工况下均能有最佳的喷油量、喷油定时和进气量，从而大大改善燃油的经济性，降低油耗。3.2 提高内燃机热效率采用高效率的内燃机工作循环。如米勒(Miller)循环，高增压、中冷循环，内燃机与涡轮复合循环等。改进进气系统，减小进气阻力，采用低涡流的进气道。进气系与内燃机进行良好的动态匹配，充分利用进气的脉动或共振能量，使内燃机的转矩特性可在宽广的转速范围内有较大的提高(可提高10)，进气管、进气采用CAD、CAM、CAT技术。3)采用多气门内燃机。小轿车内燃机从传统的二气门增加到3个、4个甚至5个气门，以弥补高速时气门时面值大幅下降(低1040)的需要，气门正时也可随工况而自动调节。改进燃烧室及燃烧进程。改进燃烧室形状及结构参数，提高压缩比。在燃烧过程的研究手段上，采用可视化模拟实验，利用先进的激光技术和高速摄影。出现了三维流动与燃烧模型对燃烧过程进行仿真计算的各种大型软件。5)改进燃烧供给系。电控汽油机有将汽油喷在气道内发展到直接喷在燃烧室内(像柴油机那样)的倾向。柴油机则采用高喷射压力(配低空气涡流)的喷油系统，如共轨式、蓄压式、单体泵等。其最高喷射压力从目前的近100 MPa提高到120 MPa150 MPa。在提高喷射压力的同时，燃油的喷油正时和喷油速率也可实现控制与调节。有喷孔数进一步增加、喷孔直径进一步减小已达011 mm012 mm的趋势。对喷孔的形状也在进行研究，从单一的圆形到其它形状，如长方形或夹气喷孔。另一方面，可改变喷射规律，如采用先少喷后多喷的型线凸轮，多次间隙喷射等方式。6)采用稀薄燃烧，高能点火。空燃比在20以上，点火能量在100 MJ。120 n1J以上。7)采用能量再生系统。如串接在内燃机和变速器之间的电动机发电机和电容器等装置的能量再生系统。当汽车加速时，电流回流到电动机内帮助内燃机对汽车加速；汽车停止时，系统将内燃机关闭：汽车准备行驶时内燃机重新平衡地起动，由于内燃机不处于怠速运转，汽车具有最佳的经济性。8)降低运动机件的摩擦损失。降低内燃机与汽车质量。每降低汽车(包括内燃机)质量100Kg，汽车百公里油耗可减小O6 L07 L。3.3 在燃烧室内安装电热塞在严寒时期发动机冷却时，电热塞为提升启动性能提供热能。同时，要求电热塞具有快速升温和持久保持高温状态的特性。目前正积极研究陶瓷加热器，在所述陶瓷加热器的尖端侧安放有限定在其中的加热元件，并且其在轴线方向伸长；圆柱型金属外壳，其具有轴孔，在所述轴孔中安放所述陶瓷加热器的后端部分，和在所述轴孔中直接或经另一部件保持所述陶瓷加热器；和中轴，其包括在其中限定的中轴后端部分和在其中限定的中轴尖端部分，所述陶瓷加热器以机械方式刚性接合到所述加热器连接部分，其中在所述中轴中形成应力缓和部分，其在所述加热器连接部分和所述中轴后端部分之间的区域上具有最小直径。对于金属电热塞预热时间1秒钟温度可达850摄氏度以上；后加热时间，发动机启动后，电热塞保持温度（850摄氏度）180秒钟时间以减少污染物；运行温度在大约1000摄氏度。而陶瓷电热塞5秒钟温度可达900摄氏度以上；发动机启动后，电热塞保持温度（900摄氏度）600秒钟时间以减少污染物；运行温度在大约1150摄氏度。3.4 柴油机微粒过滤器及再生一种用于柴油机微粒过滤器的再生设备，该过滤器过滤从车辆柴油发动机中排出的废气中的微粒，该再生设备包括：状况检测传感器，用于检测柴油机微粒过滤器的状况；车速传感器，用于检测车辆速度，以及控制器，该控制器存储了一张图，该图定义柴油发动机预先确定的运行范围，在该范围内可再生过滤器。控制器被编程为将柴油发动机的运行点修改到预先确定的运行范围内的、并维持车辆速度的一个点。控制器还被编程为控制柴油发动机以在修改的运行点实现发动机转速；在修改的运行点基于维持的车辆速度和发动机转速设置自动变速器的目标速度比；以及将自动变速器的速度比控制到目标速度比。柴油车主动再生微粒过滤器系统，是由氧化型催化器（DOC）、微粒过滤器（DPF）、燃料喷射系统、添加剂注射系统、电子监视与控制系统（ECU）组成。系统通过DOC和DPF，捕获废气中的碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和微粒（PM），同时通过监控装置（ECU）对排气系统进行在线监视并进行再生。再生时自动向排气管喷入柴油燃料，燃料蒸汽在DOC中氧化放热使排气温度升高，从而使DPF中积聚的碳灰燃烧掉。装置不依赖发动机的工况和排气温度独立工作(要求柴油硫含量的为1000ppm以内），颗粒过滤效率高达95%以上，使柴油车的排放符合国、国（即欧、欧）排放标准。特别适用于在城市中行驶的柴油车辆，如公交车、送货车、垃圾车、邮政车及其它市政车辆的改造。而这种柴油车主动再生微粒过滤器系统有许多缺陷需要研究者进一步克服。3.5 含氧燃油在柴油机中添加含氧添加剂能有效改善柴油机的性能和排放,降低碳烟或颗粒的效果尤其显究。研究表明,柴油机的碳烟排放与燃料中氧的含量有直接关系,随着柴油中含氧量的增加,碳烟排放量呈线性下降的趋势。所以高能含氧燃料由碳、氢、氧和氮元素构成。在一定条件下，其尾气是；少量CO2、其余是N2和H2O，无颗粒。可是，燃油尾气成分约有150200多种：其有害成分是未燃烧和燃烧不完全的CH、NOX、 CO、 CO2、 SO2、 H2S，以及微量的醛和有机酸类，有颗粒。燃油极易挥发，如汽油与空气混合气遇明火易爆炸；当其回火时，将造成更大灾害。所以安全性是选择高能含氧燃料材料的重要原则。相比较而言，有的纯净的原料难被明火点燃; 有的被枪弹击穿亦不爆炸。可见，使用高能含氧燃料比燃油更安全。 除燃油价格是高能含氧燃料的主要原料价格的2.5倍以外，高能含氧燃料的体积能量密度大，为汽油氧混合物的130多倍。高能含氧燃料的自供氧性，消除了发动机对空气的消耗。自供氧性使高原行驶的机车省却压气机，因而降低了机车重量，节省燃料。因为，高能含氧燃料的体积能量密度大，其为汽油氧混合物的130多倍；所以，一次加“油”的续航距离长和输出功率大，优于燃油；应用高能含氧燃料的汽车有的无需改造、有的要改造为双燃料传输系统；即便是汽车贵，但是从燃料廉价、功率高、燃料省、环保性好等因素综合考虑是非常经济的；高能含氧燃料的体积能量密度高，为汽油氧混合物的130多倍，能量密度高，做同样的功，燃料用量少；如上所述，高能含氧燃料由碳、氢、氧和氮元素构成。在一定条件下，其尾气有CO2、N2、H2O、无颗粒物。WTW能源效率高，因为高能含氧燃料的主要原材料取自于绿色植物、煤炭、空气和水，属于可持续、可再生、环保能源；源安全供给：资源量、多样性、燃料自身的安全性（毒性、火灾危险性等）。首先强调的是，高能含氧燃料将替代现有燃料和现有的替代燃料，而成为全世界主要的燃料；若它与燃油组合，燃油的用量为2.4%5.5%，为此将延缓石油枯竭年限25倍。如上所述，高能含氧燃料的主要原材料取自于绿色植物、煤炭、空气和水，资源量极其丰富；属于可持续、可再生能源；如安全性所述，燃料自身安全性高；燃料种类很多，可从中选择低毒、无毒的燃料用；燃料火灾危险性低，有的枪弹击穿都不爆炸，汽油却办不到。故现如今需要不断的努力研发出高性价比的、高体积能量密度的、自供氧的、来源广泛的、多样性的、环保的高能含氧燃料。3.7 内燃机与电动机的混合动力混合动力驱动系统联合使用两种动力装置，一种是传统的内燃发动机，另一种是电动机。整个系统由发动机、电动机、动力分配装置、发电机、蓄电池和电流逆变器等部分构成。目前，混合动力汽车所需要解决的问题包括以下几个方面：其一，进行动力分配装置和能量管理系统的研究。其二，开发具备高比能量和高比功率经济实用的电池。其三，混合动力系统结构复杂，制造成本高，维修比较困难，售价相对较高。其四，建立更先进的驱动系统数学模型(包括静态和动态的)，进行计算机仿真分析。具体来讲要进行下面几项关键技术的研究：首先混合动力单元技术在混合动力汽车上，热力发动机又被称为混合动力单元。为提高燃料经济性，对混合动力单元必然提出更多的要求，例如要求混合动力单元能够快速起动和关闭等。目前对混合动力单元的研究主要集中于：一是燃烧系统的优化；二是尾气处理技术，主要研究高效的尾气催化系统；三是代用燃料的研究。其次控制策略技术HEV产品开发中最关键的环节是根据不同的混合动力驱动系统制定和优化其控制策略，国外通过系统建模仿真对此进行了大量的匹配理论研究。控制系统的开发首先是根据采集到的速度和负荷等数据，计算出对应的要求输出功率：计算出以最高效率为基点的分配到内燃机与电动机上的功率值，即实现内燃机与电动机的最优功率分配比；然后，根据功率分配比，求出驱动电动机的功率值和其它有关数据，给出内燃机的控制参数和电动机的控制参数。同时，驱动执行器完成这两个层次的工作控制。在执行器设计中，功率分配装置的设计及其与变速器的一体化设计是关键的部件设计工作。因为它要根据控制器的指令，正确地进行内燃机功率向驱动车辆功率和驱动发电机功率的分解。再次能量存储技术在电动汽车上，蓄电池的开发和充放电特性的研究是关键。现在，镍氢电池和锂离子电池己可达到混合动力汽车的使用要求，但仍有价格高或寿命不长等缺陷。从发展看，能量储存装置的研究应该包括以下几个方面：一是研究电池内部的连接、检测、监控。二是电池设计和制造方面的改进，降低制造成本，改善电池的性能和提高寿命。适用于混合动力汽车的电池需要有较高的比功率，要达到的目标是，功率与能量比值大于20Wwh；使用寿命达到10年；至少循环使用12万次。三是电池的热能管理及剩余电量管理。此外，电池的剩余电量直接影响混合动力汽车的经济性和排放，因此需要有效的测试方法和控制装置 从目前的发展来看，以计算机技术和自动控制技术，各种智能控将制系统包括自适应控制技术、模糊控制技术(Fuzzy)、专家控制系统(Expert System)、神经网络控制系统(Neural Networks)等在混合动力汽车上的逐渐应用，将进一步促进混合动力汽车的发展。与传统型汽车相比，混合动力汽车充分吸取了电力助力系统中最大的优势，在节能和排放上胜出一筹；与纯电动汽车相比，HEV的电压和功率等级与电动车类似，但蓄电池容量大大减小，因而其造价成本低于电动汽车。当前HEV所面临的主要技术问题还很多。尽管从长远来看只是。一种过渡车型，但HEV在近2030年内会很有发展前景，这一点是毫无疑问的。汽车行业专家预言，不久的将来，新生产的汽车中HEV占40以上。我国的汽车工业应顺应科技发展趋势，抓住HEV这块市场，在国外产品涌入之前，集中科研力量攻关，迅速开发出自己的产品。3.8 使用新型动力我围每年都需要进口大量的石油。而且逐年在增长。石油资源逐渐枯竭，所以必须考虑替代燃料，目前已经应用和发展了多元化的燃料，包括天然气(CNG)、液化石油气(LPG)，甲醇、乙醇、氢。二甲醚及生物柴油等，其中天然气、液化石油气、乙醇已经得到广泛应用。氧气是理想的清洁燃料是科研人员追求的目标月前，无论用水或生物质制氢都是效率低、成本高，包括储存的一些技术仍远未解决。纳米材料及纳米技术有助于解决这一一问题，但这需要较长时间的开发研究，宝马公司一直致力于氢气内燃机的研制，开发了多款氢气内燃机汽车，其中V12氢内燃机是世界上首批用于轿车上的内燃机该内燃机可使用氢气和汽油两种燃料；从20世纪80年代起国外就开始研究生物质能不断取得一些成果，但仍未达到商业化的水平，据专家预测，2010年左右可达到廉价工业化要求。我国有关大学及科研单位也在进行研究、开发和应用生物质能及燃料。这是经济可持续发展的必由之路。3.9降噪声、隔噪声措施内燃机噪声是动力设备噪声的主要来源，随着内燃机的高速、轻型和大功率化，其振动噪声问题日益突出。世界各国大多制定了越来越严格的噪声控制法规。国内外研究者在噪声机理研究、噪声源识别技术、噪声预测、噪声控制等方面进行了大量理论及试验研究，推动着内燃机噪声控制技术的不断发展，下面主要总结在这几个方面的发展现状。内燃机噪声按激励源分类，有机械噪声、燃烧噪声和空气动力噪声。噪声源识别及分离技术是内燃机噪声研究的一个重要领域，它是进行噪声控制及噪声预测的基础。目前的研究趋势：一是基于噪声测试的噪声识别技术，主要是通过噪声测试，识别内燃机某部件的噪声大小及频谱特性；其次是基于试验及现代信号处理方法进行噪声分离技术，如活塞敲击噪声与燃烧噪声的分离问题。当前，为了适应市场变化的要求，缩短产品设计周期，国内外许多研究者在内燃机噪声预测方面进行了深入的研究，提出了多种噪声预测方法，大致可分为振动法、神经网络法和数值解法三类。噪声传递过程大致可分为声源一传播途径接受者三个环节。对于内燃机，声源有燃烧激励力、机械激励力及气体动力激励。这些激励力通过各结构零件传递到内燃机的外表面上，形成表面振动。表面振动又激发介质(空气)质点的振动向外辐射噪声，如下图所示。相应地，噪声控制采取降低噪声源噪声，限制噪声的传播途径的原则。根据社会需求和目前该领域存在的问题，在未来发展中下面几方面会被引起足够的重视：开展内燃机噪声源产生机理的研究，提高对内燃机噪声本质的认识。理论人手，研究影响燃烧噪声的特征因素，有助于提高对燃烧噪声机理的认识；探索内燃机进气噪声的来源和形成机理，为合理降噪提供技术支持。当前改善现有内燃机振动声学特性的可能性有限，而在设计阶段考虑内燃机的低噪声设计是解决问题的较好途径。力求在内燃机设计开发阶段考虑噪声问题，采取有效的方法降低内燃机噪声，达到改善内燃机性能和降低噪声等级。在材料科学迅速发展的前提下，探索新的隔声材料，研制开发新的隔声部件，减少内燃机噪声的传播；研究声辐射模态方法在内燃机噪声控制中的应用，确定影响内燃机辐射噪声的主要模态，达到有的放矢地控制内燃机噪声。研究和推广更有效的噪声测量方法，掌握内燃机噪声在空间的分布情况及流动方向，更准确地定位噪声源；研究内燃机燃烧噪声和机械噪声的识别原理和快速分离技术，更清晰地认识噪声的特征。开展内燃机噪声预测方法的研究，解决目前噪声预测方法面临的困难，提高预测结果的精度。如：在特征波数处解的非唯一性问题是边界元方法研究在全波数范围内准确计算振动声辐射需要解决的关键性技术难题；内燃机工作过程中存在各种随机激励力，合理地对模型加载是噪声预测中重要问题；在整机预测方面，采用子结构法，考虑机体、曲轴、连杆、气缸盖、气缸套、主轴承盖、主轴瓦和各主要螺栓的联合作用，同时更加精确的模拟外力的传递也是提高预测精度的关键问题。结 论综上所述,未来内燃机将面临来自各方面的挑战,它将义无返顾地朝着节约能源、燃料多样化、提高功率、延长寿命、提高可靠性、降低排放和噪声、减轻质量、缩小体积、降低成本、简化维护保养等方向迅猛发展。通过对内燃机全方面的学习，我们在了解了它的原理以及应用的同时，也看到了它的一些在目前生产水平下无法避免的弊端，而内燃机未来的发展前景，说简单点也就是，针对这些弊端利用不断发展的生产技术来找到相应的解决办法。致 谢首先，在“内燃机原理”课堂上对我们的教导。在课堂上了解了内燃机内部的基本构造，掌握换气过程、燃烧过程等基本知识，了解VVT、EGR等先进技术。作为一名车辆工程的学生，在这门课上，我受益匪浅，这将为我以后的研究生学习之路做好铺垫。同时阮老师教学经验丰富，授课由浅入深，生动活泼，课堂活跃，我从中学到了很多知识。再次，在查找论文资料的过程中，我了解到了许多内燃机的发展历程，存在问题及发展方向。发现内燃机在车辆工程领域是一个必不可少又至关重要的研究点。不论是可替代新能源、汽油机柴油化、内燃机轻量化都需要大量高端人才，所以内燃机十分有前途的研究方向。参考文献1 蚝均. 汽车工业技术发展概况. 北京清华大学出版2 黄金陵. 汽车设计. 吉林工业大学出版社3 黄天泽. 汽车车身结构与设计. 湖南大学出版社4 张志华，周松. 内燃机排放与噪声控制M. 黑龙江哈尔滨工程大学出版社，19995 袁兆成，辛德杰用复声强法和模态分析法研究内燃机表面噪声J内燃机学报，1997，15(4)：4794846 钱人一. 电子控制汽油机的三效催化转化器. 上海汽车，951202：12-16页7 上官文斌，陈超，段小成，谌宝军. 发动机曲轴系统扭转振动建模与实测分析. 振动、测试与诊断，第32卷第4期：560-5678 黄坚. 改善内燃机的燃烧以降低油耗和减少有害物排放的技术措施. 科技咨询，200620：247-2489 孟刚,李俊文. 轮胎滚动阻力与燃油经济性的关系J . 甘肃高师学报,2005 ,10 (5) 10 赵国迁,原大勇. 汽车车身造型与节油关系的探讨J .黑龙江工程学院学报,2005 (2)11 陈海涛. 汽车结构因素对燃油经济性的影响J . 公路与汽运,2006 (2) .12 陈强明. 轮胎滚动阻力与汽车燃油经济性的关系J .兰州交通大学学报,2006 ,25 (1) .13 刘锋,李丽娟,杨学贵. 轮胎与地面接触问题的非线性有限元分析J . 应用力学学报,2001 (4) .14 魏春源当今世界汽车发展的几大趋势J北京：汽车专家，2003(1) .15 毛宗强 2l世纪的绿色能源M北京：化学工业出版社，2005 .16 卫海桥，舒歌群等直喷式柴油机燃烧噪声和活塞拍击噪声的探讨J汽车工程，2004，26(6)：663-670 .17 刘铮，王建昕. 汽车发动机原理教程. 清华大学出版社18 吴建华等. 汽车发动机原理. 机械工业出版社，2005.19 刘云. 车用柴油机技术现状及发展趋势. 潍坊学报，2005.20 内燃机工业协会. 中国内燃机工业“十二五”发展规划21 段敏，王岩松等基于神经网络的内燃机噪声的预测J汽车工程，2002，24(6)：507509 .