1.基本情况

从目前我国汽车动力配置上看，乘用车仍以汽油机为主，而商用车（尤其是大、中型车）则多装用柴油机。按配套车型，汽油机可分为三大类：一是轿车用汽油机；二是微型车用机；三是轻型车和其他车型用机。

从国际、国内的发展形势看，今后一个时期，汽油机将面临减少CO₂排放和进一步降低油耗的挑战。诚然，这种巨大压力也是汽油机技术进步的动力。例如，在欧洲，欧盟要求该地区的轿车制造厂家至2012年，轿车CO₂排放降低到130g/km的水平，而2005年时，该指标的平均统计数值还仅为140～197g/km。由此可见，汽车厂家要达到这种新的、更高的要求面临着多么巨大的挑战！

为满足未来新的、更加严格的法规要求，各汽车厂家将广泛采用先进的汽油机技术，增加和提高具有稀燃、直喷、VVT等技术汽油机的装车数量，强化对混合动力技术的研究，减少车辆自质量，更进一步缩小发动机设计尺寸等。

2.节能减排技术及措施

降低污染物的排放，是发展先进汽油机的主要目标之一。改善和提高燃油经济性的技术，也就是减少CO₂排放的技术，采用的主要方法是应用VVT、涡轮增压和直接喷射等技术。

（1）VVT技术

通过可变气门正时技术，提高发动机的动力性、排放控制能力，降低泵气损失，改善燃油经济性。利用内部废气再循环（EGR）技术，降低NO_x的排放。通过采用连续可变的VVT系统，可使发动机在每种工况下，都能达到最优化的气门正时。同时，还可采用断缸技术。

本田公司的电子控制式可变气门正时和升程的发动机（i—VTEC）、丰田的电子控制可变正时发动机（VVT—i）等，均已投放市场。全电控无凸轮轴的气门正时技术的研发，也已取得成果，该机型已量产并投放市场。宝马公司已开发出“机械+电控”的全可控（开关、升程和开启时间）的气门系统，其效果达到电控功能的99%。FEV公司现已开发出全电控的气门系统，并装出样车进行试验。西门子公司研制的这一类发动机，配备伺服阀、中间偏心轴的位置传感器以及与发动机计算机相连接的气门升程控制器。

市场发展形势表明，VVT技术正在得到广泛应用。据预测，至2012年年底，采用VVT技术的发动机，将占有世界轿车汽油机市场80%的份额。丰田、本田、日产等公司的采用VVT技术的发动机产品，已在我国市场上销售。国内各汽车公司也都在从事可变气门正时式发动机的研发T作，例如奇瑞、吉利等公司。2006年8月8日，吉利自主开发的、具有连续可变VVT技术的JL4G18型发动机正式投产。

(2)机械增压和涡轮增压

为进一步改善发动机的燃油经济性，缩小发动机尺寸和降低转速，通常是采用涡轮增压器。良好的低速转矩，是用户普遍接受缩尺寸和降速度技术措施的关键之一。一般而言，汽油机进气管（燃油）喷射良好的发动机，其升功率可达50kW/L，升转矩达90N．m/L，而涡轮增压+直喷汽油机（技术），发动机升功率甚至可高达85kW/L，升转矩可至140N．m/L。采用双增压技术，即涡轮和机械增压相结合，可保证低速时的转矩快速响应。(www.daowen.com)

(3)缸内直喷(GDI)

采用缸内直喷技术，可实现精确的空燃比控制，提升发动机的瞬态响应和冷起动以及暖机能力，减速快速断油，缩小发动机尺寸。与进气管喷射燃油方式相比，发动机燃油经济性提高20%-30%，CO₂排放量下降20%，可满足未来严格的排放法规要求。结合使用涡轮增压技术，GDI技术具有很好的发展前景。

缸内直喷发动机，还具有采用=1的均质混合燃烧和采用分层充气的涡轮增压技术。采用=1的均质混合燃烧，可利用进气管喷射所使用的三元催化转化器，排气后处理技术也易于实现。日前，该项技术已推广应用，与更为先进的自动控制点火技术相结合，则可使发动机的排放达到很低的水平，并能降低燃油消耗，其效果与层流直喷技术相当。如此一来，可避免采用高难技术的DeNO.,催化器，降低发动机制造成本（费用）。

现阶段，日、美、欧等汽车公司以及诸如AVL、FEV等专业研发企业，都已开发出技术上比较成熟的GDI机型产品。西门子和雷诺两家企业合作，将致力于把GDI技术应用到雷诺Megane汽车上。日本三菱公司率先将其开发的GDI发动机应用于运动型轿车Galant上，并获得成功，该车油耗和CO₂排放与同功率的传统汽油机相比，下降30%。2000年年底，大众公司的直喷式汽油机问世，并装用于Lupo FSI车，其百公里油耗只有4.9L。这意味着，该车成为世界上首辆（最省油）5L汽油机汽车，与普通的、输出相同功率的进气管喷射汽油发动机相比，节能30%。

（4）更为先进的技术

①HCCI稀薄燃烧技术。该技术可提高燃烧速度，使发动机混合气以较大的空燃比稳定燃烧。丰田公司装备稀燃发动机的Carina轿车，结合采用EGR技术，空燃比可达22∶1～25∶1，发动机油耗降低10%。此外，本田、三菱、马自达等公司均已制造出采用该项技术的发动机。此项技术可进而发展为自动控制点火，达到低温燃烧，使NO_x排放进一步减少，燃油经济性再次得到改善。但该技术仍处于研发阶段，尚未达到实用化。在国内，天津大学和清华大学均承担了此项科研课题，并取得一定成果。

②可变压缩比技术。采用该技术并结合增压手段，可允许改变发动机压缩比，能进一步改善燃油经济性。如此，在发动机全负荷时，压缩比可根据爆燃极限而减小，而在部分负荷时，则增加压缩比，以达到更高效率的燃烧状态。

荷兰Gomecsys公司已开发出VRC（可变压缩比）发动机，预计油耗下降高达50%。FEV采用偏心轮调整机构，可使曲轴中心线上下（可控）调整5mm，压缩比在8～15之间变化。部分负荷工况时，压缩比增加，可提高机械效率；全负荷时，降低压缩比，能减少爆燃，提高发动机的动力性和燃油经济性。

③基于缸压控制的电控发动机。英国里卡多与奔驰公司等开展科研合作项目，采用智能控制算法和先进的感应技术，根据发动机的缸压，对发动机进行控制。项目的阶段性成果表明，这种新型发动机与传统的电控发动机相比，在燃油经济性、舒适性、排放控制性能和可靠性等方面，均有较大程度的改善，同时，发动机的成本降低。这种好的结果在于采用了高性能而价格较低廉的传感器和基于模型控制和故障分析系统。感应技术则应用绝缘体上镶硅的芯片材料。由于应用根据发动机的缸压对其进行控制的技术，直接监测缸压，由此，可反馈控制发动机的点火正时，使得发动机更能接近理想的T况运行，改善燃油经济性。同时，由于各缸均匀性获得改善，因此，使之运转平稳性提高。另外，在起动时，发动机点火延迟，使催化器能较快地达到工作温度，提高排放控制性能。

发动机状态的紧密监测，为智能控制和故障分析等技术的发展与运用，提供了更大的潜力。缸压监测可使OBD工作更可靠，以及较好地补偿发动机生产过程中制造加工精度的波动及燃油品质的变化。由于缸压反映了空气流量，因此，可减少使用一定数量的传统式传感器，诸如进气流量、爆燃和凸轮轴传感器等，由此，可使发动机的成本降低。