在很多人眼中，国产车大多数都是徒有其表的配置堆砌，“三大件”较合资与进口车型来说还有很大差距。造成这种错误观念的主要原因，还是大多数人对于国产车的认知还停留在很多年前。
的确，由于我国汽车工业起步较晚，当时的经济实力还不足以支撑高昂的研发费用，所以在三大件上的可靠性不如一些合资与进口品牌。但随着国内汽车工业的不断发展，研发投入也大额剧增，比如像吉利汽车2020年的研发投入，已经和宝马这些一线豪华品牌比肩，国产车的三大件已有了质的飞跃。
日前，“中国心”2020年度十佳发动机评选获奖名单正式出炉，在前十的榜单中，令人惊讶的是，自主品牌就占据了8个席位，创下历史新高。
一汽红旗15T汽油机
车型：红旗H5
红旗最近两年的销量增长极快，在刚刚过去的11月份，卖出了25万辆，相比去年增长了100%。红旗的复兴，主要得益于H5和HS5“两驾马车”。
红旗H5在今年换装了全新的15T总成，也就是获奖的这一款。这款发动机最大功率为124kW，最大扭矩为258N m，从参数来看不算特别太出彩。但相比上一代的18T发动机，这款15T发动机在动力相当，甚至加速表现更好的情况下，油耗还降低了近1L/100km。
它的出现对红旗来说是解了燃眉之急，从这个角度来说，它的市场意义是非常大的。相信把这个奖给到红旗这款发动机，有一定的表彰意味在里面。
15TD MHEV系统
车型：领克06
在吉利并购沃尔沃之后，在发动机的研发上有着质的提升，不仅在自吸、涡轮领域内有所涉及，而且在轻混系统方面，吉利也先于其它国产品牌。其中应用范围最广泛的当属这套搭载在 领克06、吉利ICON车上的15T+48V轻混动力（MHEV）系统。
该发动机采用最新高效燃烧系统、两级可变油泵、缸盖集成排气歧管、滚子轴承式中空凸轮轴、滚子轴承单平衡轴、钟摆式双质量飞轮、0W20低粘度机油等多项行业先进发动机技术。轻混系统方面采用48V BSG高效电机，综合扭矩300N·m，功率142kW。
骁云15Ti高功率发动机
车型：比亚迪宋PLUS
近些年比亚迪的精力主要集中在新能源车型上了，其实很多人忘了，在本世纪初，比亚迪和奇瑞是销量排名前二的自主品牌车企。而且比亚迪在燃油动力总成领域，也是颇有建树的，第一款国产涡轮增压发动机，第一款国产双离合变速箱，都是比亚迪推出的。
而此次获奖的骁云15Ti高功率发动机，算是比亚迪新“憋出”的大招。该发动机最大功率可达136kW，峰值扭矩288N·m，采用众多先进技术，如高滚流进气系统，双流道涡轮增压器，350bar精确燃油喷射，多项降摩擦技术，全铝轻量化发动机技术，两级可变排量机油泵，电子调温器，集成排气歧管气缸盖等，集多项前端技术于一身。
蓝鲸NE15T高压直喷发动机
车型：UNI-T
就在这两天，长安汽车向“最长时间的视频直播”吉尼斯世界纪录发起冲击，在重庆长安汽车全球研发中心，对蓝鲸NE15T高压直喷发动机展开连续10天，不低于200+小时极限运行测试。测试期间，发动机转速始终保持在5500转以上，相当于200km/h的工况，这对于发动机的可靠性、稳定性都提出严苛挑战。最终蓝鲸NE 15T高压直喷发动机经受住空前考验，顺利完成“最长时间的视频直播”吉尼斯世界纪录称号挑战！
这款发动机应用长安自创AGILE敏捷空气导流式高效超净燃烧系统，应用集成排气歧管+双涡管电控涡轮增压，350bar高压直喷，Smart Phaser智能凸轮调相系统，外置水冷中冷，全可变排量油泵，单独可控PCJ，平行冷却多项技术。最大功率132kW，峰值扭矩300N·m。
20T上汽π Bi-Turbo双增压柴油发动机
车型：D90 Pro
作为榜单中唯一一台柴油发动机，其账面数据还是可圈可点的，最大马力218Ps，峰值扭矩480N·m，技术水平也很是过关。
上汽π柴油机采用了2000Bar高压共轨燃油喷射系统、高性能VGT增压器、双回路EGR、可变涡流比进气系统、两级变量机油泵、机体集成式双平衡轴、空气中冷器等一系列先进技术，使其兼顾了低排放和高动力，目前上汽π发动机已达到国内领先水平。
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为什么有人说中国单缸柴油机是个谜？现在这种发动机都用在什么地方
可变涡流控制系统，其就相当于“自然吸气式的增压”。通过节流门的控制，使发动机在不同工况下的进气形成不同的“进气涡流”，使由喷油器喷无的雾状燃油与空气更好的混合，保证燃烧最充分。
在发动机上采用涡流控制阀系统，可根据发动机的不同负荷，改变进气流量去改善发动机的动力性能。进气孔纵向分为两个通道，涡流控制阀安装在通道内，由进气歧管负压打开和关闭，控制进气管空气通道的大小。发动机小负荷或以低于某一转速运转时，受ECU控制的真空电磁阀关闭，真空度不能进入涡流控制阀上部的真空气室，涡流控制阀关闭。由于进气通道变小，产生一个强大涡流，这就提高了燃烧效率，从而可节约燃油。当发动机负荷增大或以高于某一转速运转时，ECU根据转速、温度、进气量等信号将真空电磁阀电路接通，真空电磁阀打开，真空度进入涡流控制阀，将涡流控制阀打开，进气通道变大，提高进气效率，从而改善发动机输出功率。
进气涡流可以促进汽油蒸发以及与空气的均匀混合，提高燃烧效率。电控进气涡流在某些轿车 （特别是采用稀燃技术的轿车）上应用较多。其结构是在进气口附近增设一涡流控制阀，通过 ECU采集转速、节气门开度、冷却水温等信号，并加以处理后控制其旋转角度，引导气流偏转产生涡流，调节涡流比，实现涡流控制。
新马自达3采用的可变进气涡流控制系统VTCS，在3750rpm以上停止动作以保证最大扭矩的实现。从其发动机扭矩曲线图上来看，新发动机在功率和扭距两方面都向低转速方面移动了。由于新发动机的功率曲线向低转速方面移动，在同样速度下转速更低。2000转时新机功率居然比老机要高15kW左右（50:35），新马在100公里时速只有2000转（老马100公里时是2500转），看来主要是为了5档省油。为了维持100公里时速，需要50kW左右的功率，老机的35kW显然是不可能维持100公里时速的。再看老机的功率曲线，是在2500转达到50kW。但新马6在发动机性能和燃油经济性上的提高，不能完全归功于VTCS技术，而是多种改进共同作用的结果。但VTCS的应用显然是其中不可忽视的重要技术之一。
雪佛兰乐风16汽车发动机参数标谢谢！
中国是世界上最大的发展中国家。近年来，在科学家们潜心研究的基础上，它取得了令人瞩目的科技成就，这也让中国人感到自豪。而中国的单缸柴油机从很久以前就让很多发达国家感到惊讶。我觉得这是个谜。为什么？中国的单缸柴油机是个谜。其实只是网上“不明真相的人”的一种说法，因为有些人可能没接触过拖拉机，看到一些小视频里柴油机破烂的排气管突然烧红还在工作，很兴奋，所以发出这样的感慨。
也不能说我们单缸柴油机技术就这么厉害。实际开过拖拉机的人看到这些视频，我想他们心里是五味杂陈的。其实很多人对单缸柴油机并不太了解。他们唯一知道的可能就是发动机运转时会发出很大的噪音，而且可以带动很大体积的物体。事实上，这种发动机首先应用于拖拉机。中国早期以农业为主，所以对拖拉机的要求比较高。
所以拉几吨重的东西就靠一个小发动机。在单缸柴油机上，由于气体供给和分配、供油起始角、供油持续角、油角中断、进气道涡流比和涡流速度、排气口阻力曲线、喷油压力、油气混合质量等因素的叠加，柴油机匹配变速变负荷时，不同工况下的最佳供油提前角是一个范围在10曲轴转角左右的可变因子。每个国家的发展都要经历一个过程，从贫穷到富裕是必经的过程，中国也是如此。
目前，中国作为世界上最大的发展中国家正在迎头赶上，希望尽快达到发达国家的水平。所以从理论上来说，中国和发达国家的差距是非常明显的，也就是说中国可能在各方面和发达国家还有一定的距离，但是在我们民间的话里有一个非常神奇的东西。我估计发达国家也不能理解这个问题，或者说他们无法超越我们。首先，是这个视频。一艘由单缸柴油机驱动的船在河上行驶。柴油机发出很大的噪音，排气管都是红色的，排气管还在喷出火焰。这种感官冲击会让人觉得很牛逼。其实修柴油机的人基本都知道，这很可能是供油的问题，由于柴油机燃烧较晚，尾气还在燃烧。
车用发动机燃烧技术发展趋势及未来展望
有人提到通用发动机新技术，10年出厂的新赛欧及目前的乐骋发动机要比乐风的多些技术，新推出的是s-tec发动机，排量12，14升功率要由于twin14（乐风发动机），s系列发动机采用了可变涡流进气道，即改变低速是的空气涡流比，增加了与电喷汽油的雾化效果，所以s系列的发动机低速时更省油。另外s系列发动机采用正时链条，twin是皮带，以后要更换，不过大家放心，这东西不贵，2万公里以上建议更换。乐骋在作广告的时候，曾提到它的发动机。我觉得12的发动机属于紧凑型发动机，热效率、暖机时间会好一些。
twin发动机的成功主要在于产量大，相对成熟，并且在凯越上已经成功使用了，所以乐风的朋友可以放心。未来的新赛欧虽然和乐风很相似，但它的心脏已经换成s系列了，从通用开发的角度看，s系列要在新赛欧和乐风、乐骋上使用了。如果开发出全铝的twin或s系列发动机，相信它们的性能会更加好。
我的观点还是这样，乐风的优势在于它的信价比。polo14的发动机大家应该也熟悉，它的突出特点是低转速输出扭矩大，虽然总功率不大。相对而言twin14发动机从性能上不落后与polo14，但乐风的手动变速箱比polo的要差一点，需要新手多注意操控特征。请大家注意，twin14和s系列发动机配置的变速器不同，如果有机对比一下乐骋12，乐风12和乐风14就知道了谢谢大家。
目前，内燃机对于实现低碳排放目标仍起着重要作用。混合动力汽车及电动汽车已取得了一定技术进步，而内燃机热效率的持续提升又有利于电驱装置充分发挥技术功效。采用大流量废气再循环(EGR)，提高压缩比并实现稀薄燃烧是内燃机用于提高效率的核心技术。针对燃烧过程的优化及新型燃烧技术的开发对车用发动机的技术发展起着重要作用。概述目前车用发动机的技术发展趋势，描述基于汽车电驱动化进程而开发的发动机技术，着重论述了影响未来发动机燃烧技术的关键问题，同时介绍了发动机的全新燃烧理念与燃烧方式等研究成果及发展前景。
0 前言
为解决汽车工业快速发展过程中的各类问题，研究人员通过采用先进技术有效改善了内燃机排气净化及运作过程。最近，随着日本国内政策的不断引导与支持，日本政府在逐步推广纯电动汽车(EV)，并将其投入实际应用。同时，为满足日本国内的低碳需求，研究人员仍须进一步提高发动机热效率。
本文首先阐述了日本社会与经济的发展趋势及汽车普及情况，概述了车用发动机技术的进展，随后对可用于汽车电驱动系统的发动机进行了展望，并对影响未来发动机燃烧过程的关键技术进行了研究。
1 社会需求与发动机技术的新进展
如图1所示，随着二战后社会经济的逐步复苏，日本国内的汽车产业得以飞速发展，由此引发了多种社会问题，特别是由于汽车排放而导致的环境气候的恶化现象，以及对人体健康带来的危害。研究人员通过在日本各地对汽车废气排放进行调查研究，对排放标准提出了进一步要求。为满足社会需求，日本政府制定了全新的排放法规，并逐步收紧排放法规限值。近年来，为抑制地球温室效应，研究人员须进一步降低汽车CO2排放，同时实现发动机的高效率化，并进一步改善汽车燃油经济性。
如图2所示，研究人员通过测量由汽车所排放的碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)及排放颗粒物(PM)，计算出了上述排放物总量的变化过程及各车型产生排放物所占的比例。在由柴油车产生的排放物中，NOx及PM 约占85%。在由汽油车产生的排放物中，HC约占60%。随着法规的逐步强化，源于汽车的污染物排放量开始逐步降低。就目前而言，除了光化学氧化剂及PM25之外，其他排放物基本已可满足相应的环保标准要求。
为满足上述排放法规要求，研究人员开始以提高发动机性能并改善燃油经济性为目标而进一步开展研发过程。包括发动机零部件技术在内的许多重大突破主要得益于先进的数值计算方法与分析技术。
研究人员在汽油机的如下技术领域中均取得了一系列进展：(1)针对燃油供给系统中的精确空燃比控制、减速时的停缸技术；(2)针对火花塞的技术改良及高能点火技术；(3)针对气门驱动系统中凸轮驱动方式的改良及基于相位与可变升程的控制技术；(4)针对爆燃过程进行优化并降低泵气损失；(5)采用包括废气再循环(EGR)、增压系统在内的进、排气系统改良技术；(6)为降低机械损失而采用了润滑、冷却等技术。
此外，在柴油机技术领域，4气门系统、缸内直接喷射技术、EGR装置、中间冷却系统、可变截面涡轮增压系统及共轨式喷油系统等领域均取得了一系列进展。研究人员通过采用氧化催化剂及柴油机排气颗粒过滤器(DPF)，并降低NOx催化剂的排气后处理系统，逐步实现了降低排放与提高整机热效率的技术目标。
2 汽车电驱动化时代的发动机技术
从2017年起，汽车电驱动系统得以飞速发展，其发展过程主要与以下因素存在密切联系：(1)主要国家地区(如西欧、中国、美国加利福尼亚州等地)的政府及相关部门出台支持政策，并提供经济补助；(2)各大汽车生产商(OEM)的经营方针。
在欧洲，以大众柴油机排放门为契机，研究人员重新制定了针对传统内燃机汽车的排放法规，并提出了应对环境问题的解决措施，同时将逐步引进EV与插电式混合动力汽车(PHEV)。在中国地区，政府部门除了采用相关环保政策之外，同时也在大力推进新能源汽车(EV、燃料电池汽车(FCV)、PHEV)的制造与销售进程。如图3所示，在最近十几年中，中国的乘用车保有量得以飞速增长，OEM 也在通过各种方式对中国汽车市场的发展趋势进行深入了解，并探索相应的战略方针。
与上述发展趋势相呼应，,汽车工业的产业结构也发生了一系列变化，不同行业的从业人员也逐步加入到汽车领域中来。随着世界范围内新能源汽车的逐渐普及，各大车企有针对性地扩大经营规模，以实现标准化发展。同时，各大车企也加强了与电气设备OEM的合作，并确保电池供应体系的构建与完善，从而逐步搭建起基于该领域的技术平台。
为了适应当前汽车电驱动时代的需求，发动机技术也逐渐呈现出多样化趋势，各种混合动力系统也得到了充分发展。混合动力汽车(HEV)仍需要随车携带传统化石燃料，因此不断提高发动机燃油经济性依然是重中之重。随着对阿特金森循环等技术的有效应用，HEV预计可将整车燃油耗降低约20%~50%。
目前，研究人员已将燃烧控制技术、降低冷却损失及抑制爆燃的相关技术列为亟待解决的重要课题。就PHEV而言，其技术优势与HEV相似。
PHEV 可有效延伸整车续航里程，并充分降低了燃油耗。但在电池容量增大的同时，由于整车质量增加，会相应引发燃油经济性恶化及成本上升等问题。对此，研究人员建议可将纯电驱动作为基本行驶模式，而用最大功率约为20 kW 的小型发动机作为增程器。同时，研究人员也在力求改善发动机摩擦现象，同时使动力装置实现轻量化，并视情况采用阿特金森循环。
3 发动机燃烧技术的发展
31 新型燃烧方式
为实现车用发动机的高效率化，研究人员须利用先进的零部件技术。在充分考虑了冷却损失的前提下，研究人员对热释放系数进行了研究。在燃烧持续期内，由于在热释放开始阶段下指示热效率逐渐提高，因此研究人员有必要对燃烧持续期进行着火定时控制。如果最高压力被限制在较低的水平，在燃烧持续期较短的情况下，研究人员须相应推迟热释放开始时刻。在燃用稀薄混合气的条件下，为缩短发动机燃烧持续期，部分研究人员提出了有效利用预混合燃烧的方案。
目前，研究人员对均质充量压缩着火(HCCI)技术的关注度与日俱增。HCCI技术在汽油机低负荷工况下可充分发挥作用，但在变工况条件下，适当地控制混合气的自着火过程有着较高难度。而通过火花点火方式能可靠地使部分混合气进行燃烧。目前使稀薄混合气实现压缩着火并对快速燃烧进行控制的方法已进行了实用化。除了利用可变气门驱动系统以实现压缩比的可变过程，并利用机械增压以实现进气量控制之外，研究人员还通过采用高压汽油的直接喷射方式形成合适的混合气，同时利用大流量EGR降低燃烧温度，由此减少NOx排放量。与此同时，研究人员利用各气缸中设置的燃烧压力传感器，并根据采集的负荷、转速、机外温度、气压等参数，可实现对燃烧过程的精确控制。
研究人员对预混合压缩着火(PCCI)技术也开展过许多研究。在该燃烧方式中，虽力求同时降低NOx与炭烟排放，但如果增加喷射量，会使混合气浓度提高，并使燃烧过程过于粗暴，所以该燃烧技术通常仅在部分负荷工况下得以应用。目前也有相关研究表明，除了采用大流量EGR之外，可通过米勒循环降低有效压缩比，即使在高负荷工况下也能实现平稳的燃烧过程，并大幅降低NOx与PM。同时，研究人员通过调节膨胀比，能使热效率保持不变。未来，研究人员可通过对喷射、燃烧控制等相关技术的有效应用，扩大发动机高效运转区域。
近年来，研究人员对反应可控压缩着火(RCCI)技术进行了研究。在该燃烧过程中，以预混合气的快速燃烧作为增加等容度的主要方式，并能实现较高的指示热效率。在多种负荷条件下进行的稳定着火控制，抑制剧烈的热释放过程并确保燃烧效率是目前亟待解决的重要课题。为了进一步提高热效率，研究人员认为上文所述的PCCI燃烧技术有着较好的应用前景，同时为扩大发动机的高效运转区，须相应采用进排气控制、燃料喷射控制等先进技术。
32 燃料-空气混合与燃烧
燃料-空气混合气的形成对发动机燃烧过程有着重要影响。图4表示采用计算流体动力学(CFD)得出的多种燃烧方式条件下的热释放率与50%燃烧过程中当量比φ-温度T的分布示意图。燃烧反应过程主要受以下因素影响，主要包括燃料供给方式、定时的燃料-空气混合气的形成过程及燃烧气体的φ-T 分布。
在普通的柴油燃烧过程中，即便在混合气着火后，缸内仍在继续进行燃油喷射。在经分层后的混合气稀薄化处理过程中，喷雾及燃烧过程还在继续进行。虽然着火及燃烧过程的可操纵性较好，但同时降低NOx与炭烟仍是亟待解决的课题。就PCCI燃烧方式而言，通常在压缩行程中会采用多种喷射策略，使混合气实现分层，并且NOx的排放量较高，而炭烟排放量则相对较低。在该工况条件下，研究人员通过延迟喷射即可延长燃烧持续期，进而降低压力升高率。在HCCI燃烧过程中，通常会在进气行程中供应燃油，使稀薄混合气实现压缩点火。虽然NOx与炭烟的排放较少，但受化学反应速度的影响，对着火及燃烧过程进行控制有着较高难度。在压力上升率较高与负荷较低的条件下，燃烧效率会相应降低。在RCCI燃烧过程中，由于研究人员对2种燃料比及燃料喷射定时进行了调节，因此可有效抑制NOx与炭烟排放，并可实现稳定的着火及燃烧控制过程。目前，在低负荷工况下改善燃烧效率并在高负荷工况下降低燃烧噪声等课题仍亟待解决。
随着近年来计算机科学的快速发展，针对发动机燃烧过程的CFD技术得到了长足发展，预测精度也大幅提高，并成为了当前研究开发过程中不可缺少的工具。目前，研究人员仍需要进一步提高预测精度，并对燃料-空气的微观混合形态进行观测。
如图5所示，在由研究人员所提出的随机过程理论模型中，最初分离着的燃料(燃料质量百分数Y=1)与空气(Y=0)实现湍流混合，并按照随机过程理论而逐步形成均匀混合过程。该混合过程应用了相关研究人员所提出的二体碰撞及再分散模型，该模型利用由湍流特性所决定的频度ω，在1个较大流体块经历了碰撞及融合过程后，将其分解为2个相等的较小流体块。
研究人员通过对ω的时间积分定义无量纲时刻η(该数值与1个流体块的平均碰撞次数一致)，并可用于表示混合度。换言之，到η=2时，是按分散浓度进行分布的状态，但在逐渐达到η=6的状态后，浓度会接近于正态分布。η=12时，浓度会更接近于平均浓度Yo，表明了其可形成均匀的混合气。在图5中，不同颜色图案表示燃料在空间均匀破碎时的浓度分布状况。因此，作为湍流混合过程的评价指标起着重要作用。此外，ω 与湍流强度u'与积分比例L 存在数值关系，可通过ω=04u'/L 的公式来进行计算。
研究人员利用该模型对柴油无因次燃烧过程进行了预测研究。计算中，得出了随时间变化的热释放量及压力过程。研究人员可相应计算出燃油喷射量、喷油定时、涡流比、EGR条件下的缸内压力及热释放率，从而合理地预测NO生成量的变化。
通过该模型，研究人员可得出燃料-空气的不均匀度与浓度、燃烧后的温度与NO生成速度的概率分布。研究人员通过应用基于随机分析系统(RANS)的CFD仿真，能有效记录各个计算单元内的微观混合情况。研究人员通过引入反应动力学计算方法，也能将其应用于柴油机的PCCI燃烧过程中。此外，除了能通过无因次计算以预测喷雾着火过程之外，研究人员可根据实测的压力、放热率而得出基于混合时间的变化函数，由此可对多次喷射时的排气进行预测。通常，研究人员认为在强湍流场中对于点火不确定性与循环变动的预测结果，以及对由壁面碰撞而产生的流动过程的观测过程也起着重要作用。
33 燃烧室壁面附近现象的说明
通过采用最新的燃烧系统设计方案，研究人员能对各种各样的发动机技术规格及运转条件实施最佳的燃烧控制，但如要进一步改善燃烧过程并提高热效率，仍有许多后续工作需要开展。
研究人员就燃烧室壁面非稳定热传导问题，运用了如图6所示的等容燃烧装置及高响应性热流束传感器(Vatell，HFM-7)，通过气体射流火焰及均匀混合气的传播火焰对壁面热流束变化进行了计测。图7是在采用预燃方式的条件下(温度为950 K，压力为2 MPa，氧气浓度为21%)，从喷孔直径为08 mm 的喷嘴中以喷射压力为8 MPa，喷射持续期为9 ms的参数喷射了氢燃料并使其自行着火燃烧后的结果。图7示出了缸内燃烧压力p，放热率dq/dt，平均温度Tave及在燃烧室壁面的2点P1、P2处测算出的热流束qhf的时间与喷射后的时刻t 的关系。图7(a)中的号码对应于图7(b)中逆光摄影图像的时刻，喷雾在与容器壁面相碰撞后(图像①)，在喷射后的325 ms内在P2附近着火，dq/dt数值随之急剧增大(图像③)。火焰在到达P2(图像②)，并进行快速传播(图像④)，随即进行扩散燃烧，在图像⑤时到达P1工况点。在喷射过程结束后(图像⑦)，dq/dt数值随之减小，同时火焰亮度有所降低(图像⑧、图像⑨)。qhf对应于以上燃烧区域的变化过程，P2在图像④，P1在图像⑥的时刻急剧增加。P2在扩散燃烧持续期(图像④~图像⑦)，持续保持相对恒定的值，随着火焰亮度的降低(图像⑧、图像⑨)，qhf也得以缓慢减小。P1在图像⑦出现极大值之后，qhf数值同样有所减少。此外，P2相比于P1之所以qhf数值较高，是由于在P2附近，着火燃烧的气体由于存在绝热压缩现象而具有较高的温度。根据上述情况进行分析，对燃烧室壁面附近的着火过程得出了2项结论：(1)在该燃烧过程中存在较大的热损失；(2)在可燃混合气自行着火燃烧的过程中，使qhf的数值相对较高。
而且，为了对燃烧过程中热传导的状况进行直接观测，研究人员采用了具有5根微细热电偶的传感器，并测算了壁面附近的温度分布。该5根微细热电偶分别为A、B、C、D、E，其中A、B、C线材直径为25 μm，D、E线材直径为75 μm，伸长距离为δ。图8(a)表示了从点火后到燃烧结束时的燃烧室内压力p，放热率dq/dt，各热电偶的温度T，局部热流束qhf的持续时间与点火后的时刻t 的关系。图8(b)除了表示qhf与T的关系之外，根据由压力变化而计算出的未燃气体温度Tu及在温度传感器附近进行放大拍摄的逆光摄影图像(图8(c))截取2个时刻的图像作为实例(分别为2390 ms与3245 ms)，并在火焰锋面接近壁面约5 mm并持续14 ms后，示出了火焰锋面与壁面的距离x。图8中相应示出了各热电偶的δ 值，在缸内温度急剧升高的时期，同时在相同的线材直径条件及δ 值较大的情况下，温度增长速度较快。在δ 相同的条件下，线材直径越细小，时间常数会相应提前。T及qhf会随着未燃气体的压缩加热而缓慢地增加，由于火焰锋面的接近，dq/dt 数值得以明显增大。相比于qhf在火焰锋面到达壁面后成为极大值，T 极大值的出现存在滞后现象。尽管研究人员充分考虑到了热电偶信号的时间常数，并对此进行补偿，T的极大值也比火焰温度更低。由于T 的极大值会随着δ 的减少而降低，研究人员认为T的数值大小能在某种程度上影响到边界层内的温度分布。根据在各种条件下进行同样测算的结果，可得出如下趋势。在燃烧温度较高的条件下，由于压缩加热导致温度与热流束的形成速度快速增加，同时由于温度梯度较大，qhf也会相应变大。
近年来，研究人员正在开展针对壁面附近现象的测算研究与模型试验。以发动机燃烧室壁面的热流束为例，研究人员历来通过热电偶对其进行测试，并按照非稳定传热分析而进行计算。在柴油机领域，由于燃烧室壁面碰撞而使热流束增加的现象会限制热效率的提高，因此研究人员目前正运用多个传感器以对热流束进行测算并对燃烧现象进行研究。同时，研究人员利用激光电子式传感器(LES)进行燃烧室壁面碰撞喷雾动态与局部热流束分布的数值分析，并研究了火焰接近壁面附近时的放大摄影图像，根据对温度边界层厚度的推定结果，从而对传热系数与热流束进行验算。
近年来，利用壁温回转式隔热膜以改善热效率的效果引起了研究人员的关注。研究人员采用基于激光诱导荧光法(LIF)的壁面温度测算方法，并充分利用粒子图像测速法(μPIV)，对壁面附近的气体进行流动测算。相关燃烧机理说明上述方法正有效地应用于发动机的燃烧室设计过程中。此外，基于薄膜测温电阻器式的微电子机械(MEM)技术的相邻多点热流束测试传感器已得以成功开发，可期待其将在今后的发动机测试领域中得以应用。
4 结论
上文概述了可有效满足社会需求的车用发动机技术的进展，并对汽车电驱动时代的相关发展条件进行了展望。
随着环境及物质需求的变化，社会各界对汽车性能的要求也在逐步提升。目前，按照节能降耗的技术观念，研究人员仍须持续提高发动机热效率。燃料-空气混合气的形成过程、燃烧室壁面附近燃烧现象及其控制技术将是未来数年间的重点研究领域。
本文发表于《汽车与新动力》杂志2020年第5期
作者：[日]塩路昌宏
整理：彭惠民
编辑：伍赛特
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。
