第一篇：汽油切割技术论文

汽油切割技术

【摘要】汽油切割机已通过原国家劳动部及机械工业部的安全鉴定。国家将淘汰乙炔,推广使用该项节能环保型产品。该产品切割时燃烧性能良好,不挂渣、不用电、不加热、不剩油、无回火现象、安全可靠、体积小、携带

【关键词】 汽油切割，就近补给，安全

一概述

汽油切割机是利用氧气和汽油通过割（烤）炬混合，充分燃烧形成的火焰所产生的高温进行气割和烘烤。适用于石油化工、建筑、造船、能源、机械、冶金和矿山等行业，特别适合冬季野（室）外及流动性作业和抢险、抢修任务。特别是汽油来源方便，使用普及和广泛，便于就近补给，且价格优于乙炔、丙烷等工业切割气体。汽油在常温下为液态，储存体积小，便于携带和运输。所以，冬季施工、野（室）外作业，偏远地区的运输及来源和大量使用的成本有着乙炔和丙烷气体无可比拟的成本优势和适应性广泛的优势。

二性能及特点

汽油切割机是利用汽油的物理特性和化学性能研发的新型产品，根据汽油标号的不同，适用温度从-35℃至35℃（都可以正常使用，适应环境温度优于乙炔和丙烷气体。汽油火焰温度略低于乙炔，高于丙烷。

由于汽油具有一定的还原性，可以用于焊接不重要的低碳钢、钎焊铜及铝等有色金属。

特别是汽油来源方便，使用普及和广泛，便于就近补给，且价格优于乙炔、丙烷等工业切割气体。汽油在常温下为液态，储存体积小，便于携带和运输。所以，冬季施工、野（室）外作业，偏远地区的运输及来源和大量使用的成本有着乙炔和丙烷气体无可比拟的成本优势和适应性广泛的优势。QG4型汽油切割机系列产品在火焰调整不到位的情况下也可作业，方便多种抢修、抢险工作，争取了救援时间。汽油的爆炸极限为1.4%-7.6%,乙炔的爆炸极限为2.5%-81%,丙烷的爆炸极限为2.2%-9.5%,所以使用汽油作为切割燃气相对来说是安全的。

三产品组成QG4型系列汽油切割机采用射吸式（油罐无压）原理工作，并可等压、射吸两用。由专用汽油切割炬（或烤炬）、耐油输油胶管（或PU管）、汽油储罐、氧气胶管，氧气瓶等组成（图。1）

图1：手动汽油切割机系统构成四技术参数

表一30型割嘴性能参数表

表二100型割嘴性能参数表

表三300型割嘴性能参数表

注：表中数据的切割条件

1、氧气纯度≥99.5%

2、被切割钢材含碳量≤0.45%

3、氧气压力为指定割炬的入口压力

五操作方法

1．准备工作

将储油罐和氧气瓶放置平稳，间距10m（如场地有限，可放宽至5m，并通风良好），将输油管和氧气胶管理顺平直（图2），不得出现折弯。视被切工件厚度、形状、材质选择合适型号的割炬和割嘴，按（图1）形式连接好，并安装紧固，关闭调节阀，拧紧所有连接螺母和螺丝（钉）。

图2：理顺管路

旋开注油口（图3），注入70#～97#洁净的普通车用汽油（图4），图3：旋开注油口图4：注油

超过罐内容积2/3以上。（无压使用时可以加满罐体，但严禁溢出；加压使用时罐内应留有压加空间。）再将泄压阀及罐体上所有阀门旋紧，使罐体内部处于密封状态。检查油路每个联接处是否拧紧，密封可靠（不然影响射吸力，割炬无法正常工作）。利用打气筒向罐体内加压至0.05～0.09Mpa后开启油罐出油阀（此时割（烤）炬的汽油调节阀一定要处于关闭状态）。打开氧气通路，定压至参数规定压力或经验压力。将割（烤）炬竖起并略微高举（如图：5）

图5：整体油路排气

（半自动割炬应将割炬上的输油胶管理顺，并形成割炬主体部分高，分配器部分低的倾斜状态。注意：割炬各部油路接头的进口处必须面向地面，以便管路内的空气排出。），然后打开割（烤）炬上的预热氧调节阀使预热氧流出量较大一些，再打开炬上的汽油调节阀，待割嘴处均匀地喷出油雾后，依次关闭汽油调节阀及预热氧调节阀，整体油路排气完毕。再检查油路和气路有无泄漏、渗油现象。如有，请处理后再点火，不然有发生危险的可能并影响切割工艺实施。

将工件表面上的油、水、锈及影响切割的污物清理干净，就可以准备实行切割了。

2.1手动割炬点火及调火

（1）无压方式：(将油罐上的泄压阀旋松，见气压表归“0”即可。使用过程中注油口盖（泄压阀）可以关闭，但不得旋紧，罐体内部必须与大气相通。)

首先缓慢旋开预热氧调节阀，喷出适量氧气，用明火等在割嘴侧面，然后旋开汽油调节阀（与乙炔、丙烷火焰点燃方法基本相同），点燃。然后预热——将火焰尽可能调小，能够维持燃烧预热即可(如图6)。

图6：割嘴预热，图7：正常使用时的火焰

注意：预热氧气调节阀可控制整体火焰的大小。如需将火焰调至预热状态（小火）需将汽油调节稍大些，再利用调小预热氧气调节阀得到。此状态火焰保持几秒，以便预热。一般夏季约3-5秒，冬季约5-10秒,割嘴端部必须有一定温度(使用时，割炬头部在50—60℃属正常现象)，可视当时环境温度适当增减预热时间，然后调大预热氧调节阀至火焰的焰心出割嘴3～5mm左右，停止调节(如调大预热氧时整体火焰出现“红火”应在此火焰基础上调小汽油调节阀，使“红火”消失。)。此时,火焰焰心应呈明亮状态。若不“明亮”，可在此火焰基础上稍稍调大汽油调

节阀至火焰焰心明亮。火焰无偏斜、无紊流，清晰而且较长，燃烧稳定，这时我们就已经获得了良好的切割火焰（如图7）。

（2）加压方式：(整体油路排气后，不必将油罐泄压。油罐上的气压表在0.05Mpa时，可连续使用6～10小时左右。)

具体调节理论与无压式相同，但方法略有差异。应注意：预热氧气调节阀不可控制整体火焰的大小。点火时应尽量小开预热氧气（割嘴处有气流,流出即可.），然后用明火等在割嘴侧面，并缓慢旋开汽油调节阀直至火焰点燃。此时，用预热氧气作为“定量”（不调节），调节汽油调节阀获得预热状态的火焰（小火）(如图6)。燃烧片刻后，先加油，后加预热氧气，交替调节将火焰的焰心调出割嘴3～5mm左右，且发“白”发“亮”，即可（如图7）。

2.2半自动（小车及仿形）割炬的点火及调火 同手动割炬操作方法 2.3烤炬的点火及调火

烤炬与割炬调节方法基本相同，但也略有差异。首先氧气减压器的调节输出压力不能低于0.5Mpa（氧气压力过低，有可能在点火时损坏烤嘴）。点火时预热氧气阀开启要大一些，然后开启汽油调节阀，待烤嘴喷出油雾后再点燃。点燃后稍收一点汽油调节阀（以不出大“红火”为宜），等待3-5秒左右，加大预热氧气阀及汽油调节阀的调节量，将火焰焰心调出烤嘴20mm左右，焰心明亮即可。

3．切割（加热）

汽油切割（加热）与乙炔和丙烷等切割（加热）方法相同：切割时将被切割工件起割处预热至燃烧温度，迅速旋开切割氧气调节阀进行气割；加热时将火焰调好直接对工件进行加热。

4．熄火

切割（加热）终了，熄火时割炬先关闭切割氧调节阀，次关汽油调节阀，待火焰完全熄灭后再关闭预热氧调节阀;烤炬只需先关汽油调节阀，待火焰完全熄灭后再关闭预热氧调节阀.每次工作结束后应将输油管内的汽油导回油罐内（加压使用时应先泄掉罐内压力再回油），并关闭油路开关，出油阀门，旋紧注油口和氧气瓶阀，卸下氧气减压器和割炬。

六安全及注意事项

气割作业是明火操作，汽油泄漏或操作不当容易发生事故，因此有关人员必须重视安全生产，制订并严格执行安全操作规程。

1． 操作人员应熟知汽油和氧气的安全使用常识，特别是防火防爆的有关规定，不得在通风不良的室内操作和存放氧气瓶和储油罐。

2． 安全阀出厂时已调试好。切勿乱调自行拆卸。

3． 工作场地：储油罐应放在远高火源及氧气瓶10米以外的地方，并注意勿使汽油胶管和氧气胶管沾上油脂或触及红热的工件（钢板）。

4． 每天工作时，在连接汽油管之前，要先检查割（烤）炬的射吸力。方法是：只接上氧气胶管，打开割（烤）炬上的预热氧阀与汽油调节阀。将手指放在炬的汽油进口处，如感到有吸力则表明射吸力良好。反之，证明割（烤）炬无射吸力，需要维修，不可继续勉强作业，以防发生事故；接上汽油管路并排清空气后还应仔细检查储油罐各接头、阀门及汽油胶管、氧气接头、氧气胶管和割

（烤）炬有无渗油、漏气、破损等现象，如有应及时处理，不可继续勉强作业，以防发生事故。

5． 汽油胶管和氧气胶管在使用中应避免用力拉址、重物碾压，如发现有龟裂、鼓包、变软或硬化现象，应立即更换或处理后方可使用。

6． 工作完毕应将每个阀门全部关闭，把割（烤）炬中可能存有的少量余油空出并甩净，擦试干净后将割炬与胶管一起挂起来或放在适当的箱架上妥善保管，以备下次使用。

7． 严禁对储油罐进行任何方式的加热、烘烤及破坏。

8． 所用汽油必须洁净（防止堵塞油路，若被堵塞应及时清理）。禁用含水汽油及汽油以外的任何燃料。

9． 割（烤）炬在运输及保管中应轻拿轻放，并放在没有油渍及干燥的地方。割炬和各通道及接头、附件等严禁沾上油渍，以防止油氧反应，发生燃烧或爆炸。

10割嘴配合面不得磕碰，防止密封不严、渗漏、影响使用。

11如发生回火时应立即关闭汽油调节阀，再关预热氧气阀，这样回火在割嘴中很快就会熄灭，稍等片刻再打开预热氧阀和高压氧阀吹出余焰和碳质微粒及加快割炬的冷却速度。重新点火前必须查明回火原因后再进行。

12准将燃烧的割炬随意放在工件上或地上。

13止用手或其他物品堵塞割炬嘴，以免氧气倒流入供油系统，造成气阻或发生危险事故。

七结束语

改该产品的广泛应用，势必为国家节约大量的电能资源，直接减少乙炔对自然环境的污染，本产品应用过程中，不产生残油和黑烟等有害物质，对环境不造成污染危害，可谓是功在当代，利在千秋。

第二篇：激光切割技术

激光切割技术

1.激光切割技术基本概念

激光切割是利用高能量密度的激光束作为“切割工具”对材料进行热切割的一种材料加工方式，是激光加工行业中最重要的一项应用技术。1971年用CO2激光切割包装用夹板，首次开辟了激光切割在工业领域中的应用。随着激光切割设备的不断更新和切割工艺的日益先进，激光切割技术可实现各种金属，非金属板材及众多复杂零件的切割，在汽车工业，航空航天，国防等领域获得了广泛应用。

2.激光切割技术基本原理和分类

2.1 激光切割技术基本原理

在激光束能量作用下，材料表面被迅速加热到几千至上万度而熔化或气化，随着气化物逸出和熔融物体被辅助高压气体吹走，达到切割材料的目的。脉冲激光适用于金属材料，连续激光适用于非金属材料。

2.2激光切割技术的分类

激光切割可分为：激光气化切割，激光熔化切割，激光氧化切割和激光划片与控制断裂四类。

（1）激光气化切割：利用高能量密度的激光束加热工件，使温度迅速上升，在非常短的时间内达到材料的沸点，材料开始气化，形成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大，在蒸气喷出的同时，在材料上形成切口。材料的气化热很大，所以激光气化切割时需要很大的功率和功率密度。激光气化切割多用于极薄金属材料和非金属材料的切割。

（2）激光熔化切割：激光加热使金属材料熔化，然后通过与光束同轴的喷嘴吹非氧化性气体，依靠气体的强大压力使液态金属排出，形成切口。激光熔化切割不需要使金属完全气化，所需能量只有气化切割的1/10。激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割，如不锈钢，钛，铝及其合金等。

（3）激光氧化切割：原理类似于氧-乙炔切割。是用激光作为预热热源，用氧气等活性气体作为切割气体。喷吹出的气体与切割金属发生作用，发生氧化反应，放出大量的氧化热；另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出，在金属中形成切口。由于切割过程中的氧化反应产生了大量的热，所以激光氧化切割所需要的能量只是熔化切割的1/2，而切割速度远远大于激光气化切割和熔化切割。激光氧化切割主要用于碳钢，钛钢以及热处理等易氧化的金属材料。

(4)激光划片与断裂控制：激光划片是利用高能量密度的激光束在脆性材料的表面进行扫描，使材料受热蒸发出一条小槽，然后施加一定的压力，脆性材料就会沿小槽处裂开。激光划片用的激光器一般为Q开关激光器和CO2激光器。断裂控制是利用激光刻槽时所产生的陡峭的温度分布，在脆性材料中产生局部热应力，使材料沿小槽断开。

3.激光切割的工艺特点和应用范围

3.1 激光切割工艺特点

（1）切割质量好，精细

由于激光光斑小，激光切割切口细窄，切割表面光洁，热影响区宽度很小，变形小，切割零件的尺寸精度可达±0.05mm，表面粗糙度只有几十微米，甚至激光切割可以作为最后一道工序。

（2）切割效率高

由于激光的传输特性，激光切割机上一般配有数控工作台，整个切割过程可全部实现数控。操作时，只需改变数控程序，就可适用不同形状零件的切割，既可进行二维切割，又可实现三位切割。材料在激光切割时不需要装夹固定，既可节省工装夹具，又节省了上，下料的时间。

（3）非接触式切割

激光切割时割炬与工件无接触，不存在工具的磨损。加工不同形状的零件，不需要更换“刀具”，只需要改变激光器的输出参数。激光切割过程噪声低，振动小，无污染。

（4）切割材料的种类多

激光切割材料包括金属，非金属，金属基和非金属基复合材料，皮革，木材及纤维等。对于不同的材料，由于自身的热物理性能及对激光的吸收率不同，表现出不同的激光切割适应性。

（5）缺点：激光切割由于受激光器功率和设备体积的限制，激光切割只能切割中、小厚度的板材和管材，而且随着工件厚度的增加，切割速度明显下降。

3.2 激光切割的应用

在材料方面受激光器功率和设备体积的限制，激光切割只能切割中，小厚度的板材和管材，而且随着工件厚度的增加，切割速度明显下降。激光切割设备费用高，一次性投资大。大多数激光切割机都由数控程序进行控制操作或做成切割机器人。激光切割作为一种精密的加工方法，几乎可以切割所有的材料，包括薄金属板的二维切割或三维切割。

在汽车制造领域，小汽车顶窗等空间曲线的切割技术都已经获得广泛应用。德国大众汽车公司用功率为500W的激光器切割形状复杂的车身薄板及各种曲面件。在航空航天领域，激光切割技术主要用于特种航空材料的切割，如钛合金、铝合金、镍合金、铬合金、不锈钢、氧化铍、复合材料、塑料、陶瓷及石英等。用激光切割加工的航空航天零部件有发动机火焰筒、钛合金薄壁机匣、飞机框架、钛合金蒙皮、机翼长桁、尾翼壁板、直升机主旋翼、航天飞机陶瓷隔热瓦等。

激光切割成形技术在非金属材料领域也有着较为广泛的应用。不仅可以切割硬度高、脆性大的材料，如氮化硅、陶瓷、石英等；还能切割加工柔性材料，如布料、纸张、塑料板、橡胶等，如用激光进行服装剪裁，可节约衣料10%～12%，提高功效3倍以上。

适合采用CO2激光切割的产品大体上可归纳为三类：

第一类：从技术经济角度不宜制造模具的金属钣金件，特别是轮廓形状复杂，批量不大,一般厚度；12mm的低碳钢、；6mm厚的不锈钢，以节省制造模具的成本与周期。已采用的典型产品有：自动电梯结构件、升降电梯面板、机床及粮食机械外罩、各种电气柜、开关柜、纺织机械零件、工程机械结构件、大电机硅钢片等。

第二类：装饰、广告、服务行业用的不锈钢（一般厚度3mm）或非金属材料（一般厚度20mm）的图案、标记、字体等。如艺术照相册的图案，公司、单位、宾馆、商场的标记，车站、码头、公共场所的中英文字体。

第三类：要求均匀切缝的特殊零件。最广泛应用的典型零件是包装印刷行业用的模切版，它要求在20mm厚的木模板上切出缝宽为0.7~0.8mm的槽，然后在槽中镶嵌刀片。使用时装在模切机上，切下各种已印刷好图形的包装盒。国内近几年来应用的一个新领域是石油筛缝管。为了挡住泥沙进入抽油泵，在壁厚为6~9mm的合金钢管上切出0.3mm宽的均匀切缝，起割穿孔处小孔直径不能大于0.3mm，切割技术难度大，已有不少单位投入生产。

4.激光切割工艺参数与质量评定

4.1激光切割工艺参数

（1）光束横模

① 基模 又称为高斯模，是切割最理想的模式，主要出现在功率小于1kw的激光器。② 低阶模 与基模比较接近，主要出现在1-2kw的中功率激光器。③ 多模 是高阶模的混合，出现在功率大与3kw的激光器（2）激光功率

激光切割所需要的激光功率主要取决于切割类型以及被切割材料的性质。气化切割所需要的激光功率最大，熔化切割次之，氧气切割最小。激光功率对切割厚度、切割速度和切口宽度等有很大影响。一般激光功率增大，所能切割材料的厚度也增加，切割速度加快，切口宽度也有所加大。

（3）焦点位置

离焦量对切口宽度和切割深度影响较大。一般选择焦点位于材料表面下方约1/3板厚处，切割深度最大，切口宽度最小。

（4）焦点深度

切割较厚板时，应采用焦点深度大的光束，以获得垂直度较好的切割面。但焦点深度大，光斑直径也增大，功率密度随之减小，使切割速度降低。若要保持一定的切割速度，则需要增大激光的功率；切割薄板宜采用较小的焦点深度，这样光斑直径小，功率密度高，切割速度加快。

（5）切割速度

切割速度直接影响切口宽度和切口表面粗糙度。对于不同材料的板厚，不同的切割气体压力，切割速度有一个最佳值，这个最佳值约为最大切割速度的80%。

（6）辅助气体的种类和压力

切割低碳钢较多采用氧气作辅助气体，以利用铁-氧燃烧反应热促进切割过程，而且切割速度快，切口质量好，可以获得无挂渣的切口。切割不锈钢时，常采用O2+N2混合气体或双层气流，单用氧气在切口底边会发生挂渣。气体压力增大，动量增加，排渣能力增强，因此可以使无挂渣的切割速度增加。

氧气纯度对切割速度有一定的影响，研究表明，氧气纯度降低2%，切割速度就会降低50%。

喷嘴形状也影响激光切割质量和效率。不同切割机采用不同形状的喷嘴。

4.2激光切割质量评定

与其它常规加工方法相比，激光切割具有更大的适应性。首先，与其他热切割方法相比，同样作为热切割过程，别的方法不能象激光束那样作用于一个极小的区域，结果导致切口宽、热影响区大和明显的工件变形。激光能切割非金属，而其它热切割方法则不能。一般来说，激光切割质量可以由以下6个标准来衡量。（1）切割表面粗糙度RZ（2）切口挂渣尺寸（3）切边垂直度和斜度u（4）切割边缘圆角尺寸r（5）条纹后拖量n（6）平面度F 5.激光切割设备

激光切割设备与焊接设备基本类似，区别是焊接需要使用激光焊枪，而切割使用激光割炬。激光切割大都采用CO2激光切割设备，主要由激光器、导光系统、数控运动系统、割炬及抽烟系统组成。

激光器由激光电源提供高压电源，产生的激光经反射镜、导光系统把激光导向切割工件所需要的方向；数控运动系统主要用于调节割炬的移动方向，割炬与工件间的相对移动有三种情况。

① 割炬不动，工件通过工作台运动，主要用于尺寸较小的工件。② 工件不动割炬移动 ③ 割炬和工作台同时运动。

割炬主要包括枪体、聚焦透镜和辅助气体喷嘴等零件。激光切割时，割炬必须满足下列要求。

④ 能够喷射出足够的气流。

⑤ 割炬内气体的喷射方向必须和反射镜的光轴同轴。⑥ 割炬的焦距能够方便调节。

⑦ 切割时，保证金属蒸汽和切割金属的飞溅不会损伤反射镜。

激光切割时，要求激光器输出的光束经聚焦后的光斑直径最小，功率密度最高。喷嘴用于向切割区喷射辅助气体，其结构形状对切割效率和质量有一定影响。喷孔的形状有圆柱形、锥形、和缩放形等。一般根据切割工件的材质、厚度、辅助气体压力等经试验后确定。

6.激光切割的应用实例

6.1布料激光切割

制衣行业中使用的服装布料激光切割机打破了传统手工和电剪速度慢和难以排版,充分解决了效率达不到和浪费材料的难题.速度快，操作简单，只需把所要裁剪的图形及尺寸输入到电脑，机械就会把整张的材料裁剪成您所需要的成品，不用刀具、不需要模具，利用激光实现非接触式加工，简便快速。布料激光切割机与传统的切割方式相比不仅价格低,消耗低.操作更方便，效果更好，并且因为激光加工对工件没有机械压力,所以切割出来产品的效果,精度以及切割速度都非常良好.并且还具有操作安全,维修简单等特点.可连续24小时工作。

用于皮革、箱包企业及皮鞋、鞋材生产企业的激光切割雕刻机, 集切割、雕刻和镂空于一身，适用各种皮革料的加工：高档鞋材、皮包、皮衣切割特殊形状，无毛边，尺寸标准，误差小（±0.1mm），效果柔软，无高周波或刀模切压的生硬感。另可于皮革上刻画特别效果或图案，使成品更显精细及别具创意。

6.2激光切割在饰品中的应用

饰品加工是一门对比特殊的职业，由于主要是针对一些稀有的贵金属的加工改造，所以对加工改造的设备要求十分的高。可是这对小型激光切开机来说，确是一个十分好的机会，它极好的处理了加工饰品中的一些难题，并且受到了各个厂家的热捧。

运用小型激光切割机加工饰品在不需开模的情况下，就可以直接加工出想要的商品，并且精度十分的高，加工时刻只需要短短的几分钟就可以。不仅缩短了加工时刻，还降低了成本。

6.3激光切割在眼镜行业中的应用

以往眼镜行业主要利用模具做镜框，不同样式需要做不同模具，所需成本高，效率低。直到激光切割机投入后，开发新的款式只需在软件上呈现，速度快、精度大，特别适合小量、多款式的生产模式。甚至可以做到一台光纤激光切割机能够快速加工出了不同款式的眼框，为个性定制眼镜解决后顾之忧。

除此之外，激光切割机能够在板材上任意的设计图形，速度快，精度高，一次成型，无需后续处理，比传统切割设备快十几倍，极大的提高加工效率，可视排料，紧密贴合，节省材料。先进的工艺可提高眼镜厂家的新产品开发速度，能够快速收回设备投资成本。眼镜专用激光切割机能在板材上切割任意的设计图形，速度快，精度高，一次成型，无需后续处理，比线切割快十几倍，极大的提高加工效率，可视排料，紧密贴合，节省材料。先进的工艺可提高贵公司的新产品开发速度，最快为您收回设备投资成本。一机多用，既能满足客户对平板的切割要求，也能满足管圆及异形材料（方钢、扁铁、槽钢、方管）的切割。

6.4激光雕刻

使用激光雕刻和切割，过程非常简单，如同使用电脑和打印机在纸张上打印。您可以在Win98/Win2000/WinXP环境下利用多种图形处理软件，如CorelDraw等进行设计，扫描的图形，矢量化的图文及多种CAD文件都可轻松地“打印”到雕刻机中。唯一的不同之处是，打印将墨粉涂到纸张上，而激光雕刻是将激光射到木制品、压克力、塑料板、金属板、石材等几乎所有的材料之上。

7.参考文献

[1] 李亚江，王娟等编著.特种焊接技术及应用.北京：化学工业出版社，2014.[2] 关桥.高能束流加工技术—先进制造技术发展的重要方向.航空制造技术，1995.

第三篇：激光切割技术介绍 及 发展 论文

激光切割技术及发展

作者：张莽 学号：200803050503（红河学院 云南红河哈尼族、彝族自治洲 661100）

摘要：激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。由于它具备精密制造、柔性切割、异型加工、一次成形、速度快、效率高等优点，所以在工业生产中解决了许多常规方法无法解决的难题。激光能切割大多数金属材料和非金属材料。

关键词：激光切割技术 应用 优缺点 发展现状

Laser Cutting Technology and Development

Zhang Mang 200803050503(The HongHe University of Yunnan HongHe Hani Nationality, Yi Autonomous State 661100)Abstract: Laser cutting technology is widely used in metallic and nonmetallic material processing, can greatly reduce the processing time, reduce the processing cost and improve the quality.Because it has precision manufacturing, flexible cutting, the heterogeneous type processing, once shaping, speed and higher efficiency, so in industrial production in solving many conventional method can not solve the problem.Laser can cut most metal materials and nonmetal materials.Keywords: Laser cutting technology;Application;Advantages and Disadvantages;Development situation 引言

在五、六十年代作为板材下料切割的主要方法中：对于中厚板采用氧乙炔火焰切割；对于薄板采用剪床下料，成形复杂零件大批量的采用冲压，单件的采用振动剪。七十年代后，为了改善和提高火焰切割的切口质量，又推广了氧乙烷精密火焰切割和等离子切割。为了减少大型冲压模具的制造周期，又发展了数控步冲与电加工技术。各种切割下料方法都有其有缺点，在工业生产中有一定的适用范围。从二十世纪七十年代以来随着CO2激光器及数控技术的不断完善和发展，目前已成为工业上板材切割的一种先进的加工方法。1 激光切割的原理

在激光束能量作用下（氧助切割机制下，还要加上喷氧气与到达燃点的金属发生放热反应放出的热量），材料表面被迅速加热到几千乃至上万度（℃）而熔化或气化，随着气化物逸出和熔融物体被辅助高压气体（氧气或氮气等惰性气体）吹走，切缝便产生了

[1]

。脉冲激光适用于金属材料, 连续激光适用于非金属材料,后者是激光切割技术的重要应用领域。与计算机控制的自动设备结合,激光束具有无限的仿形切割能力,切割轨迹修改方便通过预先在计算机内设计, 进行众多复杂零件整张板排料,可实现多零件同时切割, 节省材料

[2]

。1 激光切割主要是CO2激光切割, 激光切割是用聚焦镜将CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化, 同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料, 并使CO2激光束与材料沿一定轨迹作相对运动, 从而形成一定形状的切缝

[3]。

激光切割设备除具有一般机床所需有的支承构件、运动部件以及相应的运动控制装置外，主要还应备有激光加工系统，它是由激光器、聚焦系统和电气系统三部分组成的。其它有多腔吸尘系统、外光束传输件、冷却器、和计算机编程硬件和软件等辅助系统组成2 激光切割的优缺点

[4]。

2.1 激光切割技术比其他方法的明显优点

（1）切割质量好。切口宽度窄（一般为0.1--0.5mm）、精度高（一般孔中心距误差0.1--0.4mm，轮廓尺寸误差0.1--0.5mm）、切口表面粗糙度好（一般Ra 为12.5--25μm），切缝一般不需要再加工即可焊接。

（2）切割速度快。例如采用2KW 激光功率，8mm 厚的碳钢切割速度为1.6m/min；2mm 厚的不锈钢切割速度为3.5m/min，热影响区小，变形极小。

（3）清洁、安全、无污染。大大改善了操作人员的工作环境。当然就精度和切口表面粗糙度而言，CO2激光切割不可能超过电加工；就切割厚度而言难以达到火焰和等离子切割的水平。但是就以上显著的优点足以证明：CO2激光切割已经和正在取代一部分传统的切割工艺方法，特别是各种非金属材料的切割。它是发展迅速，应用日益广泛的一种先进加工方法。（4）非接触式切割。激光切割时割炬与工件无接触，不存在工具的磨损。加工不同形状的零件，不需要更换“刀具”，只需改变激光器的输出参数。激光切割过程噪声低，振动小，无污染。

（5）切割材料的种类多。与氧乙炔切割和等离子切割比较，激光切割材料的种类多，包括金属、非金属、金属基和非金属基复合材料、皮革、木材及纤维等。但是对于不同的材料，由于自身的热物理性能及对激光的吸收率不同，表现出不同的激光切割适应性2.2 激光切割的缺点

激光切割由于受激光器功率和设备体积的限制，激光切割只能切割中、小厚度的板材和管材，而且随着工件厚度的增加，切割速度明显下降。激光切割设备费用高，一次性投资大。3 激光切割的分类 3.1 激光气化切割

利用高能量密度的激光束加热工件，使温度迅速上升，在非常短的时间内达到材料的沸点，材料开始汽化，形成蒸汽。这些蒸汽的喷出速度很大，在蒸汽喷出的同时，在材料上形成切口。材料的汽化热一般很大，所以激光汽化切割时需要很大的功率和功率密度。激光汽化切割多用于极薄金属材料和非金属材料（如纸、布、木材、塑料和橡皮等）的切割。3.2 激光熔化切割

[5]

。激光熔化切割时，用激光加热使金属材料熔化，然后通过与光束同轴的喷嘴喷吹非氧化性气体（Ar、He、N等），依靠气体的强大压力使液态金属排出，形成切口。激光熔化切割不需要使金属完全汽化，所需能量只有汽化切割的1/10。激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割，如不锈钢、钛、铝及其合金等。3.3 激光氧气切割（氧化熔化切割）

激光氧气切割原理类似于氧乙炔切割。它是用激光作为预热热源，用氧气等活性气体作为切割气体。喷吹出的气体一方面与切割金属作用，发生氧化反应，放出大量的氧化热；另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出，在金属中形成切口。由于切割过程中的氧化反应产生了大量的热，所以激光氧气切割所需要的能量只是熔化切割的1/2，而切割速度远远大于激光汽化切割和熔化切割。激光氧气切割主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。

3.4 激光划片与控制断裂

激光划片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面进行扫描，使材料受热蒸发出一条小槽，然后施加一定的压力，脆性材料就会沿小槽裂开。激光划片用的激光器一般为Q开关激光器和CO2激光器。控制断裂是利用激光刻槽时所产生的陡峭的温度分布，引起该区域大的热梯度,在脆性材料中产生局部热应力，导致严重的机械变形,使材料沿小槽断开而形成裂缝。CO2激光切割的工业应用 4.1 激光切割机械的生产厂商

[6]

世界第一台CO2激光切割机是二十世纪七十年代的诞生的。三十多年来，由于应用领域的不断扩大，CO2激光切割机不断改进，目前国际国内已有多家企业从事生产各种CO2激光切割机以满足市场的需求，有二维平板切割机、三维空间曲线切割机、管子切割机等。国外知名企业有德国Trumpf 公司、意大利Prima 公司、瑞士Bystronic 公司、日本Amada 公司、MAZAK 公司、NTC 公司、澳大利亚HG Laser Lab 公司等。

目前国内能提供平板切割机的企业有上海团结普瑞玛公司、沈阳普瑞玛公司、济南捷迈公司、武汉楚天公司等。根据美国激光工业应用权威杂志“Industrial Laser Solution”2000 报告统计：1999 年全世界共销售的激光切割系统（主要是CO2激光切割系统）为3325 台，共11.74 亿美元。据不完全统计我国目前每年生产CO2激光切割机近100 台，共1.5 亿元人民币。虽然我国激光切割的发展趋势较快，但应用水平与发达国家相比差距较大。4.2 激光切割系统的销售对象

[7]

CO2激光切割系统的购置着主要是两类单位：一类是大中型制造企业，这些企业生产的产品中有大量板材需要下料、切料，并且具有较强的经济和技术实力；另一类单位是加工站（国外称Job Shop），加工站是专门对外承接激光加工业务的，自身无主导产品。它的存在 一方面可满足一些中小企业加工的需要；一方面在初期对推广应用激光切割技术起到宣传示范的作用。1999 年美国全国共有激光加工站2700 家，其中51%从事激光切割工作。八十年代我国激光加工站主要从事激光热处理工作，九十年代后，激光切割及攻站逐步增加。在此基础上随着我国大中型企业体制改革的深入和经济实力的增强，越来越多的企业将采用激光切割技术。

从目前国内应用情况分析，激光切割广泛应用于12mm 厚的低碳钢板;6mm 厚的不锈钢板及；20mm厚的非金属材料。对于三维空间曲线的切割，在汽车、航空工业中也开始获得了应用。

4.3 目前适合采用激光切割的产品分类

[8]

第一类：从技术经济角度不宜制造模具的金属钣金件，特别是轮廓形状复杂，批量不大，一般厚度;12mm的低碳钢、；6mm 厚的不锈钢，以节省制造模具的成本与周期。已采用的典型产品有：自动电梯结构件、升降电梯面板、机床及粮食机械外罩、各种电气柜、开关柜、纺织机械零件、工程机械结构件、大电机硅钢片等。

第二类：装饰、广告、服务行业用的不锈钢（一般厚度3mm）或非金属材料（一般厚度20mm）的图案、标记、字体等。如艺术照相册的图案，公司、单位、宾馆、商场的标记，车站、码头、公共场所的中英文字体。

第三类：要求均匀切缝的特殊零件。最广泛应用的典型零件是包装印刷行业用的模切版，它要求在20mm厚的木模板上切出缝宽为0.7~0.8mm 的槽，然后在槽中镶嵌刀片。使用时装在模切机上，切下各种已印刷好图形的包装盒。国内近年来应用的一个新领域是石油筛缝管。为了挡住泥沙进入抽油泵，在壁厚为6~9mm的合金钢管上切出0.3mm 宽的均匀切缝，起割穿孔处小孔直径不能0.3mm，切割技术难度大，已有不少单位投入生产。国外除上述应用外，还在不断扩展其应用领域。5 我国激光产业的现状

我国激光制造技术的应用研究水平和应用规模，与发达国家相比，差距很大。在产业方面，一些中、高档激光产品及其材料、元器件仍然停留在开发阶段，或尚未形成规模，高档、高智能、高自动化的激光产品比较缺乏。不少激光加工应用在我国仍是空白或刚起步，如激光微加工、特种材料加工、激光纳米加工以及飞秒激光加工等。国内工业激光企业的力量从技术、性能、资金、规模等比较弱小；企业的核心技术竞争力不足，“产品结构”趋同，以及缺少一些重大创新有自主知识产权的产品，是目前国内激光产业存在着的一个较为严重的问题。中国加入WTO后，进口激光产品的价格降低，使国产激光产品的市场份额、价格和利润受到严重威胁。由于海外公司的纷纷涌人，人才竞争局面更趋激烈

[9]

。在激光加工应用推广方面也有不少困难，例如，我国制造业中的很大一部份是组装业，以国内现有的工业基础很难对一些国外引进组装机械中传统工艺进行改造更新、采用诸如激光加工之类的新工 艺。激光加工是一门2l世纪发展极快的新制造技术，必将为我国传统工业的技术改造，新兴工业领域以及制造业的现代化提供先进的技术装备。面对日益增长的巨大的激光加工应用市场和国际竞争新格局，中国的激光加工技术急需有一个大的突破，激光加工技术产业化急需有一个大的发展。这种状况给国内从事激光、激光加工技术设备研发、生产的企业带来极好机遇和挑战6 结论

激光由于其众多的优点，越来越受到人们的重视，因此大力发展激光产业，可以极大地带动我国的生产力的进步，尤其是机械加工行业。伴随着我国加入WT O, 中国潜在的巨大市场已向国外敞开, 国外激光厂商纷纷把目光聚焦于中国市场

[11][10]。

。中国激光产业将经历一个嬗变的过程，我们必须采取切实有效的措施促进本国激光产业的发展。所以我们必须作好以下几个方面的工作:（1）加强核心技术的培育。（2）加大人才的引进。（3）疏通融资渠道。（4）加强区域内同行业的联盟。参考文献

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第四篇：合成汽油论文

汽油是一种重要的液体燃料，它与人们的日常生活以及许多生产行业都息息相关。可以想象在目前没有更好的新能源来代替汽油时，一旦没有了汽油将会给世界带来巨大的麻烦。因为汽油如此重要，所以汽油的生产也就有重大意义。下面介绍一些汽油的基础知识、汽油生产工艺及生产过程中关于催化剂部分的内容。

1.关于汽油

（1）汽油的定义：外观为透明液体，主要成分为C4～C12脂肪烃和环烃类，并含少量芳香烃和硫化物。按研究法辛烷值分为90号、93号、97号三个牌号。（2）汽油的用途：根据用途可分为航空汽油、车用汽油、溶剂汽油等三大类。主要用作汽油机的燃料。广泛用于汽车、摩托车、快艇、直升飞机、农林业用飞机等。溶剂汽油则用于橡胶、油漆、油脂、香料等工业。汽油还可以溶解油污等水无法溶解的物质。可以起到清洁油污的作用。汽油作为有机溶液，还可以做为萃取剂使用。2.汽油的生产工艺

原油经过常压或减压蒸馏可得到10 40的轻质油品，只经过一次加工的直馏汽油不能满足市场的需求，需要二次加工以提高其质量。二次加工工艺很多，如催化裂化、催化重整、催化加氢、焦化、减粘裂化烷基化等。下面简单介绍一下催化裂化工艺。

（1）催化裂化及其反应器（工业型式）

催化裂化，是指在裂解反应时采用了催化剂的裂化工艺。催化裂化一般使用重质燃料油（如减压馏分油、焦化馏分油等）为原料，生产航空汽油时多以柴油馏分为原料。

催化裂化时，原料油是在500℃左右及0.2～0.4Mpa进行。在催化裂化条件下，烃类进行的反应不只是裂化一种反应，不但有大分子裂化成为小分子，而且也有小分子缩合成大分子的反应。同时，还进行异构化、芳烃化、氢转移等反应。在这些反应中，裂化是最主要的反应。

催化裂化是原料油在催化剂上进行的，一一方面通过裂解等反应生成汽油；另一方面缩合成焦炭。焦炭会使催化剂活性降低，必须除去。用空气烧去催化剂表面上积累的焦炭的过程为催化剂的再生。在一个催化裂化装置中，催化剂不断地进行反应和再生是催化裂化的一个特点。

催化反应是吸热反应，再生反应是放热反应。为了维持一定温度条件，必须解决周期性地进行反应和再生，供热和取热的问题，即在反应是向装置供热，再生时从装置中取走热量。工业催化裂化装置分为固定床、流化床、移动床和提升管四种型式。

固定床和移动床由于设备结构复杂，消耗钢材多等问题，目前已淘汰或很少应用。流化床结构简单，生产能力强，适合连续生产，目前广泛采用。20世纪60年代，出现了一种分子筛催化剂，促进了流化床的改进，发展出了提升管反应器。用提升管大大减小了二次反应，提高了轻质油的收率。（2）催化裂化工艺流程

图为高低并列式提升管催化裂化装置的工艺流程。由三部分组成：反应——再生系统、分馏系统和吸收稳定系统。

a.反应——再生系统

新鲜原料油经换热后与回炼油进行混合，经加热炉加热到200～400℃后至提升管反应器下部的喷嘴。原料油用蒸汽雾化并喷入提升管内，与来自再生器的高温催化剂（约600～750℃）接触，油雾迅速汽化并进行反应，反应产物携带者催化剂上升，在反应器内呈流化状态。油气在反应器内停留时间很短（1～4s），减少了二次反应。反应产物油气夹带的催化剂经沉降器后，由于沉降器直径增大，使油气流速下降，其夹带的催化剂散落下来，油气再经旋风分离器分离出夹带的催化剂，离开反应器去分馏塔。

带有积炭的催化剂由沉降器落入汽提段。汽提段内装有几层人字形挡板，在其底部能通入过热水蒸气，将待生催化剂上的油气置换而返回上部，催化剂经汽提后再由待生斜管进入再生器。

再生器的主要作用是用空气烧去催化剂上的积炭，即恢复其活性。空气由主风机供给。再生过程也是在流化状态下进行，再生催化剂落入溢流管，再经再生斜管送回反应器循环使用。

再生产生的烟气经旋风分离器分离出夹带的催化剂后，经双动滑阀排向大气，因为再生烟气中含有5%～10%的CO，有时设有CO锅炉，利用再生烟气来产生水蒸气以回收能量。

催化剂在生产过程中会有损失或减少，需定期向反应器内补充或置换一定量的催化剂。为此，装置内至少应设2个催化剂储罐，供装卸催化剂使用。b.分馏系统

由反应器来的反应油气进入分馏塔的底部，在分馏塔分馏为几个产品：塔顶为富气（裂解气）及粗汽油，侧线有轻柴油、重柴油和回炼油，塔底产品是油浆。轻柴油与重柴油分别经汽提后，再经换热冷却后出装置。回炼油进入回炼油罐后进入反应器中，再次裂化。塔底的油浆中含有催化剂粉末（>2g/L油），为了减少催化剂损失和提高轻质油收率，将部分油浆送回反应器再次裂化，部分冷却后用于分馏塔下部进行循环，将进入分馏塔过热油气（460℃以上）冷却到饱和状态以避免催化剂粉末堵塞塔盘和便于分馏。裂化富气及粗汽油送往吸收——稳定系统。典型的催化裂化分馏塔有4个循环回流取走塔内剩余热量。一个顶循环回流，两个中段循环回流，一个油浆循环回流。c.吸收——稳定系统

从分馏塔顶油气分离器分离出的富气中带有汽油组分，而粗汽油中则溶解有气态烃。吸收——稳定系统的作用就是将富气分离为干气（C2以下组分）和液化气（C3、C4）以及将粗汽油中混入的少量气体分出，生产蒸汽压合格的稳定汽油。

3.催化剂以及其制备、使用（1）催化剂

在用提升管催化裂化装置生产汽油时，使用的催化剂为分子筛，又称沸石。它是具网状结构的天然或人工合成的化学物质。分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，由于含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水，水分子在加热后连续地失去，但晶体骨架结构不变，形成了许多大小相同的空腔，空腔又有许多直径相同的微孔相连，这些微小的孔穴直径大小均匀，能把比孔道直径小的分子吸附到孔穴的内部中来，而把比孔道大的分子排斥在外,因而能把形状直径大小不同的分子，极性程度不同的分子，沸点不同的分子，饱和程度不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用。分子筛种类很多，有3A分子筛，4A分子筛，10X分子筛等。(2)分子筛的制备

分子筛的制备方法有多种，如水热合成法，水热转化法，离子交换法等等。下面简单介绍一种制备分子筛的过程，包括两个步骤。a.沸石矿物的合成

沸石矿物是通过水热化学反应在一定的温度和压力下合成的．产品的性能取决于合成条件，下列因素将起主要作用：原料性能、组成及预处理；各组分配料比、混料方式、混合的均匀程度；溶液碱浓度；胶体低温老化时间；导向荆／晶种；晶化温度、压力和时间。NaA102溶液和Na2Si03溶液是合成沸石的主要原料，两者以不同比例混合．可得到化学成分和结构相差很大的沸石矿物。大多数沸石台成工艺都引入晶种，晶种是控制沸石结晶过程最有效的手段。通过在溶液中引入11％ ～l5％左右的晶种．能够使结晶度较高x型沸石的晶化时间缩短90％ 以上。NaAlO2和Na2SiO3溶液快速混合，在高速搅拌条件下得到温度较低、成分均匀的混合料浆．将有利于提高沸石相的结晶度。b.分子筛成型

为了便于工业应用．合成沸石需要与一定比例的粘土矿物(10％ ～25％)混合，通过挤压或成球作业制成条形或球形，再经干燥和活化焙烧过程得到分子筛产品。常用的粘土矿物有蒙脱石、高岭石、累托石、凹凸棒石和海泡石。它们均属于层状硅铝(镁)酸盐矿物，但化学成分和加热脱水过程相差很大。在实际操作中．为了使分子筛的各种性能都比较理想，常选用两种或更多粘土混合使用．以便发挥被此的优势。（3）分子筛的使用

分子筛的质量评价应包括两大方面：静态／动态吸附性能和在使用过程中的再生能力。静态性能包括机械性能(强度、磨耗)．颗粒形态、尺寸，平衡吸附容量．选择催化／吸附性能；动态性能包括组分在分子筛内部和外部的扩散速度。再生能力包括再生条件和再生次数。大多数炼油工艺都采用Y型分子筛作催化荆，因催化荆的再生过程在高温060℃)和高蒸汽压条件下进行，对分子筛的热稳定性和化学稳定性提出了苛刻的要求。在制备催化剂时，常通过离子交换操作将NaY型沸石转化成各种型号的稀土Y分子筛。

4.催化剂存在的问题及开发方向(1)存在的问题

催化剂在使用时也存在许多问题，容易失活或中毒。在反应—再生过程中，裂化催化剂的活性和选择性不断下降，此现象称为催化剂的失活。失活的原因主要有三种，分别为：

a.水热失活 ：在高温，特别是有水蒸气存在的条件下，裂化催化剂的表面结构发生变化，比表面积减小、孔容减小，分子筛的晶体结构破坏，导致催化剂的活性和选择性下降。

b．结焦失活：催化裂化反应生成的焦炭沉积在催化剂的表面上，覆盖催化剂上的活性中心，使催化剂的活性和选择性下降。

c．毒物引起的失活 ：裂化催化剂的毒物主要是某些金属（铁、镍、铜、钒等重金属及钠）和碱性氮化合物。

催化剂失活后，可以通过再生而恢复由于结焦而丧失的活性，但不能恢复由于结构变化及金属污染引起的失活。催化剂再生反应就是用空气中的氧烧去沉积的焦炭。

（2）开发方向

a.分子筛晶粒不应提倡越小越好

分子筛粒度大小至少受下面条件的制约，首先结构稳定性要与特定反应再生环境相匹配，其次需考虑晶内还是外表面反应更利于改善产品选择性。一味追求小晶粒可能要走向反面。在配制催化剂时，更应重视分子筛晶粒的分散。良好的分散技术，不仅可降低分子筛用量（降低制造成本），更重要的可以在指定反应中获得优异的反应性能。

b.重视制造过程的绿色技术开发

在分子筛制造过程中排出大量的含硅、含有机氮化物和含盐的母液，对周围环境造成污染，应该非常重视减少排放技术的开发。一种方法可以以天然矿物直接作为高效合成分子筛的原材料，调整配方减少母液中的盐含量。这种盐含量低的母液 回收可以作为有机胺、碱和硅源重复回用；另一种方法可以综合利用其它生产过程的副产物作为原材料，例如利用非晶雷尼镍活化处理排出的废液作为碱和铝源，在实验室已成功合成出高结晶度NaY分子筛。

这类绿色技术的开发既可以减少环境污染，也因为原材料便宜，晶化效率提高将会明显降低分子筛制造成本，提高分子筛催化材料市场竞争能力。

c.特别注意新反应的开发 特别注意新反应的开发 除了继续在炼油和石油化工催化过程进行改进研究外，目前国外已有不少著名的化学公司参与分子筛催化材料在精细化工品生产过程中的开发，例如环己酮氧化制环己酮肟、贝克曼重排制己内酰胺、环己烯水合制环己醇等。这些反应的工业化将会进一步产出经济效益。从国内分子筛领域的研究力量投入看,放在分子筛合成比例过大,今后应加强新反应的探索。新材料只有在反应中或在新反应中显示其突出的性能，才能创造经济效应。

第五篇：汽油发动机技术现状及发展趋势

汽油机控制技术发展现状及趋势分析

内燃机的发明，带动了汽车的发展，给世人在“行”上带来极大的便利，使得窨距离缩小，人们的工作速度得以提高。近年来随着电子技术的发展，又使汽车发动机如虎添翼，成为高新技术的集成。

一、世界汽油机技术发展现状

为了适应汽车对节油、环保、安全的需要，车用汽油机主要朝着更节油、更环保的方向发展，因此欧洲己执行欧Ⅳ标准。以下为国外在汽油机方面主要先进技术。

1．多气门技术：每缸3-5个气门（大多为4气门），可提高功率，改善燃烧质量，如捷达王5气门、丰田8A4气门等。

2．双顶置凸轮轴（D.HC）可提高转速、提升可靠性。

3．可变气门正时（VVT）：根据不同转速调节气门时，可节省燃油，改善排放，如本田VTEC、丰田VVT-i等。

4．汽油机增压：可提高升功率，在排量不变的情况下，可提高功率，如帕萨特1.8T轿车。

5．可变进气道长度（VIM）：在不同转速下使用不同进气道长度，保证在任何工况下都有较好的充气效率，如奥迪A6。

6．停缸技术：在输出功率减小时，使一部分气缸停止工作，可节省燃油，如通用开拓者EXT 2005款有8个气缸，需要时可使4个气缸一停止工作。

7．全铝发动机：使用铝缸体、缸盖、活塞等，可减小质量，节省燃油，如日本铃木1.3L、1.4L汽油机。

8．智能驱动气门（SVA）：取代传统凸轮轴，每一个气门挺杆上有一个独立的驱动器，可以减少20%油耗及污染物，如：法国法雷奥公司已设计出样机，2009年可大批量投产。9．可变压缩比汽油机：将传输功率与压缩比控制功能进行整合，压缩比可变。2005年法国MCE-5公司己开发出样机。

10．汽油机直喷（GDI）和稀薄燃烧技术：将高压汽油直接喷射到气缸内，周围为稀薄混合气，实现分层燃烧，可提高燃料经济性，节油约20%，如丰田皇．冠3.0L V6汽油机（国产皇冠无GDI技术）。

11．可控燃烧速率系统（CBR）：两个进气道，有一个是切向进气的，另一个是中性的。喷油器向两个进气道喷入等量的燃油。改变进气口封闭控制阀的位置，可调节气缸内空气涡流强度和混合气浓度，实现稀薄燃烧；

12．发动机控制用ECU已达32位，匹配参数超过6000个。

二、国内汽油机技术现状及发展水平

我国早期汽油机大多是引进和测绘仿制产品，如：一汽解放载货车用CA6102、BJ2020车用BN492Q、南汽轻型货车用6427等。之后随着中外合资企业的建立及技术引进，我国汽车行业已生产多种机型，例如：切诺基BJ498Q、BJ698Q（2.5L、4.0L）；桑塔纳AEE（1.8L）；帕萨特AWL（1.8L）；北京现代伊兰特B4GB（1.8L）；天津一汽夏利TJ376Q（LOL）；长安奥拓JL368Q（0.8L）；广州丰田凯美瑞（丰田2.4L）；广州本田雅阁（2.0L、2AL、3.0L）；广州本田飞度（1.3L、1.5L）；东风日产（1.6L、1.8L、2.0L）；一汽轿车引进技术生产的克莱斯勒CA488（2.2L）；沈阳航天三菱引进的三菱4G63、4664（2.0、2.4L）和4669系列汽油机；东安动力引进的三菱4G1（1.3L、1.6L），4G9（1.8L、2.0L）;东风悦达起亚千里马（1.6L）,以及国内沈阳新光、保定长城等企业生产的491Q（丰田4Y），吉利生产的JL376（LOL）、JL479（1.3、1.50、JL481（1.8L）汽油机等。

在技术应用方面，大多数引进机型和合资企业生产的机型都采用一些国外先进技术。1．天津丰田8A、5A,东风本田，北京现代，奇瑞SQR372（0.8L）、SQR481Q（1.6L），神龙公司爱丽舍（1.6L）等都使用多气门和DOHC技术。

2．东风本田发动机，天津丰田发动机有限公司生产的花冠、皇冠汽油机，东风日产，北京现代等生产的汽油机型都引进可变气门技术（VTEC、VVT-i、CVVT等）。特别是奇瑞公司，在AVL公司帮助下开发的自主品牌1.6LSQR481H和2.0L SQR484H汽油机使用了VVT可变气门技术，吉利也开发出了带可变技术的自主品牌汽油机。

3．汽油机直喷（GDI）发动机国内尚未批量生产，但奇瑞公司在AVL公司帮助下开发的自主品牌2.0L SQR484J汽油机使用了GDI技术。

4．全铝发动机国内产品较多，如长安铃木雨燕1.3L汽油机、东风本田发动机的产品、上海大众POLO发动机等，奇瑞动力1.6L SQR481F（已投产）和SQR481 H及未投产的SQR484J、SQR681 V（2.4L）、SQR684V（3.0L）都是全铝发动机。

5．国内奇瑞公司已投产的自主品牌SQR481H（1.6L）具有CBR系统，奇瑞公司其他样机中不少机型也装有CBR系统。

6．国内引进的已投产机型中已有不少机型采用涡轮增压技术：如PASSAT 1.8T、宝来1.8T等；华晨金杯在德国FEV公司帮助下开发的1.8T汽油机，也是增压机型（配装中华轿车）。

7．停缸技术、智能气门、可变压缩比等技术尚未在国内生产的汽油机中采用。

8．发动机电喷管理系统（EMS）国内主要有联合电子有限公司、北京万源德尔福发动机管理系统公司，分别是中方与德国BOSCH公司和中方与美国德尔福公司的合资企业。同时，还有马瑞利、电装和摩托罗拉等企业生产。

9．汽油机电喷系统中传感器、电控喷油泵等国内己批量生产；汽油机排气系统中三效催化转化器及陶瓷芯等，国内己批量生产，如：大连华克吉来特、天津卡达克高新技术公司等生产三效催化转化器；在苏州的日本独资企业NGK（苏州）环保陶瓷有限公司生产国Ⅲ、国Ⅳ汽油机用三效催化转化器陶瓷芯等。

三、汽车产量持续增加引发系列问题

全球汽车总保有量将从目前的约8亿辆增加到2020年的12亿辆，21世纪中叶，将达38亿辆，其中，发展中国家汽车保有量将增长15倍以上。目前全球每年新生产的各种汽车约6400万辆，按平均每辆车年消耗10到15桶石油及石油制品计算，汽车的石油消耗量每年达85至127亿桶，约占世界石油产量的一半。石油资源的开采每年达几十亿吨，经过长期的现代化大规模开采，石油资源日渐枯竭，按科学家预测，地球上的石油资源如果按目前的开采水平，仅仅可以维持60到100年左右。2007年我国进口石油1.9亿吨，预计到2020年前后我国的石油进口量有可能超过日本，成为亚太地区第一大石油进口国。国务院发展研究中心预测，预计到2010年和2020年，我国汽车消耗石油为1.38亿吨和2.56亿吨，约占全国石油总消耗量的43%和67％。因此能源危机是我们必需面对的重要问题。

汽车拥有量的增长带来了许多问题，如健康威胁、环境污染、气候变化、能源短缺和交通拥挤等。目前空气污染在城区已经成为非常严重的问题，汽车的有害物排放对人类的生存环境形成了一种公害性的破坏，据资料显示，市区的大气污染物60%来自于汽车尾气。全球变暖、气候变化正在吸引人们更大的注意力，与之相对应的二氧化碳排放将成为汽车制造商要解决的主要问题。2010年左右，发展中国家能源的供需平衡问题将会导致世界石油价格的波动，在保证环保的同时，使用替代能源的汽车将成为汽车制造商开发的重点。2008年，欧盟要求轿车CO2排放达到140克/公里，对于汽油车，对应油耗将达到6升/100公里以下；2012年，CO2排放要求达到120克/公里。因此，降低油耗、降低排放将是汽车行业目前急需解决的问题。

四、汽油机技术的发展趋势

由于汽油机的燃油经济性比柴油机差，所以降低汽油机的能耗已经成为汽车界当前必须要解决的一个问题。具有理论空燃比的均质混合气的燃烧理论在火花点火发动机上被广泛使用，它的最大优点是可以实用三效催化器来降低CO、HC和NOx等废气的排放。不足之处是不能获得较高的燃油经济性，为了提高发动机的热效率和降低废气排放，燃烧技术在不断地发展。汽油机经历了由完全机械控制的化油器供油为主到采用电控喷射、缸内直喷、电辅助增压和电动气门、可变压缩比、停缸等技术的变化，汽油机发展的最终方案将采用综合汽油机和柴油机优点的燃烧控制技术。

目前最有代表性的三大汽油机技术是：

a.汽油直喷技术。开发车用具有汽油机优点同时具有柴油机部分负荷高燃油经济性优点的发动机是主要的研究目标。汽油缸内直喷是提高汽油机燃油经济性的重要手段，近些年来，以缸内直喷汽油机(Gasoliine Direct Injection, GDI)为代表的新型混合气形成模式的研究和应用，极大地提高了汽油机的燃油经济性。以日本为代表的非均质直喷技术面临燃烧稳定性和后处理等问题，同时以欧洲为代表的均质直喷技术正在兴起。

b.电动气门与无凸轮发动机。发动机可变气门正时技术(Variable Valve Timing, VVT)是针对在常规车用发动机中,因气门定时固定不变而导致发动机某些重要性能在整个运行范围内不能很好的满足需要而提出的。VVT技术在发动机运行工况范围内提供最佳的配气正时，较好地解决了高转速与低转速，大负荷与小负荷下动力性与经济性的矛盾，同时在一定程度在一定程度上改善了排放性能。随着环境保护和人类可持续发展的要求，低能耗和低污染已成为汽车发动机的发展目标。VVT技术由于自身的优点，日益受到人们重视，尤其是当今电子技术的飞速发展，促进了VVT技术从研究阶段向实用阶段发展。电动气门具有与电控喷射同等重要的意义，它将给发动机空气系统控制和循环过程管理带来一系列技术变革，如取消节气门、可变压缩比、部分停缸等。

c.燃烧方式的混合。传统的火花点火发动机的燃烧过程在火焰传播中，火焰前锋的温度比未燃混合气高很多。所以这种燃烧过程虽然混合气时均匀的，但是温度分布仍是不均匀，局部的高温会导致在火焰经过的区域形成NOx。柴油机的燃烧过程是扩散型的，燃烧过程中燃烧速率由混合速率决定，点火在许多点发生，这种类型的燃烧过程混合和燃烧都是不均匀的，NOx在燃烧较稀的高温区产生，固体微粒在燃料较浓的高温区产生。在均质充量压缩点燃(Homogeneous Charge Compression Ignition, HCCI)过程中，理论上是均匀的混合气和残余气体，在整个混合气体中由压缩点燃，燃烧是自发的、均匀的并且没有火焰传播，这样可以阻止NOx和微粒的形成。这种汽油机均质与柴油机压燃混合的燃烧方式，以燃料技术和控制技术为基础，综合汽油机和柴油机两种燃烧方式优点的均质压燃HCCI内燃机技术正在兴起。

汽车产量持续的发展面临着许多问题，降低燃油消耗量和二氧化碳排放将成为汽车制造商要解决的主要问题。随着汽油机电子控制系统性能的提高，相信在不久我们将使用上更节能、更高性能的汽车。