汽車概論論文-汽車發(fā)動機(jī)新技術(shù)new

1、汽車概論論文-汽車發(fā)動機(jī)新技術(shù)汽車發(fā)動機(jī)新技術(shù)河北工業(yè)大學(xué)/內(nèi)燃機(jī)/韓超 【內(nèi)容提要】 汽車的誕生發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷的一個多世紀(jì)，汽車技術(shù)的發(fā)展已成為帶動整個社會科技進(jìn)步的重要標(biāo)志，對人類文明有著不可忽視的影響，而汽車的心臟發(fā)動機(jī)的科學(xué)技術(shù)水平起著重中之重的作用，隨著信息、機(jī)械和電子等技術(shù)的快速發(fā)展，發(fā)動機(jī)電子控制、多氣門、可變氣門正時、可變氣門升程、雙渦輪增壓、高壓共軌等先進(jìn)技術(shù)也已經(jīng)深入人心，此外，為適應(yīng)汽車的多變工況運行，還有一些特別的新技術(shù)可變壓縮比、缸內(nèi)直噴、自動啟停等應(yīng)運而生?！娟P(guān)鍵字】汽車發(fā)動機(jī)、可變壓縮比、缸內(nèi)直噴、自動啟停伴隨汽車工業(yè)近百年的連續(xù)進(jìn)步,汽車發(fā)動機(jī)技術(shù)也綜合了大量的高

2、新技術(shù)使其具有更高的功率密度、更好的燃油經(jīng)濟(jì)性、更低的排放污染，如發(fā)動機(jī)電子控制、多氣門、可變氣門正時、可變氣門升程、雙渦輪增壓、高壓共軌、可變壓縮比、BlueDIRECT、缸內(nèi)直噴、自動啟停等等。下面我們就后四種作詳細(xì)介紹。一、可變壓縮比（Variable Compression Ratio）可變壓縮比（VCR）的目的在于提高增壓發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。在增壓發(fā)動機(jī)中為了防止爆震其壓縮比低于自然吸氣式發(fā)動機(jī)。在增壓壓力低時熱效率降低使燃油經(jīng)濟(jì)性下降。特別在渦輪增壓發(fā)動機(jī)中由于增壓度上升緩慢在低壓縮比條件下扭矩上升也很緩慢形成增壓滯后現(xiàn)象。即發(fā)動機(jī)在低速時，增壓作用滯后，要等到發(fā)動機(jī)加速至一定轉(zhuǎn)速

3、后增壓系統(tǒng)才起到作用。解決這個問題，可變壓縮比是重要方法。即在增壓壓力低的低負(fù)荷工況使壓縮比提高到與自然吸氣式發(fā)動機(jī)壓縮比相同或超過，在高增壓的高負(fù)荷工況下適當(dāng)降低壓縮比。換言隨著負(fù)荷的變化連續(xù)調(diào)節(jié)壓縮比以便能夠從低負(fù)荷到高的整個工況范圍內(nèi)有提高熱效率。多連桿VCR系統(tǒng)VCR系統(tǒng)使用一種新的活塞-曲軸系統(tǒng)并入一個多連桿機(jī)制來改變活塞在上止點的移動并因此獲得了與工況相匹配的最佳的壓縮比。這一多連桿可變壓縮比機(jī)構(gòu)可以在不提高發(fā)動機(jī)尺寸和重量的情況下安裝。運動規(guī)律：活塞與曲軸通過上連桿與下連桿連在一起。下連桿也通過控制連桿連接到了控制軸偏心軸頸中心。曲軸的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致了下連桿圍繞著主軸頸的中心旋轉(zhuǎn)，同時

4、圍繞著曲柄銷的中心轉(zhuǎn)動。壓縮比改變的原理：移動偏心軸的中心向上使下連桿順時針傾斜，因此使活塞的上止點和下止點的位置同時下降以降低壓縮比。相反，偏心軸的中心向下移動可以提高壓縮比。在低速低負(fù)荷時采用高壓縮比14：1以獲得提高燃油經(jīng)濟(jì)性的最佳效果；隨著負(fù)荷的增加，減小壓縮比以防止爆震發(fā)生；為了在全負(fù)荷時采用高增壓，將壓縮比設(shè)為最低值8：1。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：通過在發(fā)動機(jī)低負(fù)荷下應(yīng)用廢氣再循環(huán)并提高壓縮比、在高負(fù)荷下采用更高的增壓壓力并降低壓縮比，這樣都可以提高發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和輸出功率。二、缸內(nèi)直噴技術(shù)（BlueDirect、TFSI、EcoBoost、SIDI）缸內(nèi)直噴就是將燃油噴嘴安裝于氣缸內(nèi)，直接

5、將燃油噴入氣缸內(nèi)與進(jìn)氣混合。噴射壓力也進(jìn)一步提高，使燃油霧化更加細(xì)致，真正實現(xiàn)了精準(zhǔn)地按比例控制噴油并與進(jìn)氣混合，并且消除了缸外噴射的缺點。同時，噴嘴位置、噴霧形狀、進(jìn)氣氣流控制，以及活塞頂形狀等特別的設(shè)計，使油氣能夠在整個氣缸內(nèi)充分、均勻的混合，從而使燃油充分燃燒，能量轉(zhuǎn)化效率更高。缸內(nèi)直噴結(jié)構(gòu)BlueDIRECT是奔馳的第三代汽油缸內(nèi)直噴技術(shù)，這一技術(shù)的核心主要是能夠在一毫秒內(nèi)連續(xù)四次放電的多火花點火技術(shù)（Multi-spark ignition）和能夠在一個行程內(nèi)最多噴射五次燃油的壓電式噴油嘴，再加上優(yōu)化的缸內(nèi)渦流設(shè)計，帶來了混合更充分的混合氣和更充分的燃燒效果，使燃料的燃燒效率進(jìn)一步提

6、高，同時達(dá)到了更高的排放標(biāo)準(zhǔn)。搭載這一技術(shù)的發(fā)動機(jī)于2010年正式亮相，目前該技術(shù)已經(jīng)較廣泛的應(yīng)用于奔馳的新V6、V8以及直列四缸發(fā)動機(jī)上，他們分別服役于奔馳的S級、E級以及最新的奔馳B級和新ML車型上。多火花點火技術(shù)TFSI代表的是Twincharger Fuel Stratified Injection這幾個單詞首字母的縮寫，通過字母表面意思可以理解為雙增壓+分層燃燒+噴射的意思。TSI發(fā)動機(jī)是在FSI技術(shù)的基礎(chǔ)之上,安裝了一個渦輪增壓器和一個機(jī)械增壓器,鑒于渦輪增壓和機(jī)械增壓的特性，機(jī)械增壓可以從怠速開始就能為發(fā)動機(jī)提供增壓效果,彌補(bǔ)了渦輪增壓系統(tǒng)的延時缺點,所以TFSI是一種極高效率的

7、發(fā)動機(jī)形式,會是動力性與燃油燃油經(jīng)濟(jì)性的完美統(tǒng)一。EcoBoost是福特對于未來使用渦輪增壓和缸內(nèi)直噴兩項核心技術(shù)發(fā)動機(jī)的總稱。在傳統(tǒng)汽油發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上，EcoBoost發(fā)動機(jī)進(jìn)一步添加了燃油缸內(nèi)直噴、渦輪增壓和雙獨立可變氣門正時系統(tǒng)這三大關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢，不僅保證了澎湃的動力輸出，而且優(yōu)化了燃油經(jīng)濟(jì)性高達(dá)20%，并降低15%的二氧化碳排放。福特EcoBoost發(fā)動機(jī)融合了三大關(guān)鍵技術(shù)的協(xié)同優(yōu)勢：燃油高壓直噴、先進(jìn)渦輪增壓器和雙獨立可變氣門正時系統(tǒng)。 每項技術(shù)各有所長，三大技術(shù)的整合體現(xiàn)了EcoBoost發(fā)動機(jī)設(shè)計理念，包括： 優(yōu)化的發(fā)動機(jī)效率-有效提升燃油經(jīng)濟(jì)20%，同時降低二氧化碳排放15%。

8、更豐富的駕駛樂趣-低轉(zhuǎn)速下的強(qiáng)大扭矩和寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的優(yōu)異響應(yīng)。小排量帶來的優(yōu)勢-享受傳統(tǒng)高排量發(fā)動機(jī)的輸出動力，卻擁有小排量發(fā)動機(jī)體積小、重量輕和油耗低的好處。福特EcoBoostSIDI是Spark Ignition Direct Injection的縮寫，直譯為火花點燃直接噴射技術(shù)。其實現(xiàn)的原理和一般的直噴發(fā)動機(jī)并無二致：凸輪軸驅(qū)動的燃油泵為供油系統(tǒng)提供高壓燃油，共軌噴油嘴將高壓燃油直接注入汽缸，點火時間就可以得到精確的控制，而且高壓噴射和極細(xì)的噴嘴設(shè)計則保證了噴油量的精確計算。缸內(nèi)直噴技術(shù)代替了傳統(tǒng)MPFI（多點電噴）技術(shù)之后，發(fā)動機(jī)在低轉(zhuǎn)速下燃燒效率被進(jìn)一步提升。另外，通用的SIDI技

9、術(shù)依靠的是缸內(nèi)均質(zhì)燃燒來提升效率，并沒有使用稀薄分層燃燒技術(shù)。六孔噴嘴由于國內(nèi)油品的限制，引入國內(nèi)的直噴發(fā)動機(jī)均不使用分層燃燒，通用的SIDI也沒有例外。不過沒有使用分層燃燒也是SIDI發(fā)動機(jī)擁有不挑食的優(yōu)勢，官方產(chǎn)品手冊上也并沒有對SIDI發(fā)動機(jī)做出任何特殊的養(yǎng)護(hù)要求，這也是它相比大眾系直噴發(fā)動機(jī)最大的優(yōu)勢所在。三、發(fā)動機(jī)自動啟停發(fā)動機(jī)自動啟停就是在車輛行駛過程中臨時停車（例如等紅燈）的時候，自動熄火。當(dāng)需要繼續(xù)前進(jìn)的時候，系統(tǒng)自動重啟發(fā)動機(jī)的一套系統(tǒng)。系統(tǒng)在得知駕駛員意圖后會自動重啟發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)自動啟停系統(tǒng)是這幾年來發(fā)展最迅猛的汽車環(huán)保技術(shù)，特別適用于走走停停的城市路況。預(yù)計到2012年，

10、歐洲新上市的車中將有50配備起步停車系統(tǒng)。據(jù)介紹，這套系統(tǒng)能在城市工況下達(dá)到15%的節(jié)油能力。使用方法：行駛中只要直接踩制動踏板，車輛完全停止大概兩秒鐘后發(fā)動機(jī)就會自動熄火，一直踩著制動踏板，發(fā)動機(jī)就會保持關(guān)閉。只要一松開剎車，或者轉(zhuǎn)動方向盤，發(fā)動機(jī)又會馬上自動點火，立即又可以踩油門起步，整個過程都處于D檔狀態(tài)。個人見解： 汽車發(fā)動機(jī)新技術(shù)的應(yīng)用可使內(nèi)燃機(jī)的各項性能在整個使用工況變化范圍內(nèi)得到優(yōu)化。如果說活塞式內(nèi)燃機(jī)經(jīng)過百余年的研究與發(fā)展,在技術(shù)上已達(dá)到相當(dāng)高的水平,那么可變機(jī)構(gòu)、高壓共軌、缸內(nèi)直噴、雙渦輪增壓、可變進(jìn)氣管長度等新技術(shù)就是使其性能進(jìn)一步取得重大突破的途徑。因而發(fā)展前景十分誘人。

11、可變技術(shù)的廣泛應(yīng)用需解決兩個關(guān)鍵問題: 其一是研制出可改變參數(shù)的結(jié)構(gòu); 其二是確保這種結(jié)構(gòu)在工作過程中的可靠性。缸內(nèi)直噴開發(fā)有兩個目標(biāo)：一是使現(xiàn)有汽油機(jī)燃料經(jīng)濟(jì)性有大幅度的改善；二是控制排放，主要是HC和NOx的排放。電子技術(shù)的發(fā)展,使改變結(jié)構(gòu)參數(shù)的調(diào)控過程更易實施, 有些新技術(shù)已在車用發(fā)動機(jī)上使用并取得了較好的效果, 我國應(yīng)加大在此方面的投入, 優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)設(shè)計, 使可變技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)上獲得普遍應(yīng)用, 進(jìn)一步提高內(nèi)燃機(jī)的綜合性能。另外，可變進(jìn)氣管長度、雙渦輪增壓、多氣門等技術(shù)是為了充分提高充氣效率，為提高發(fā)動機(jī)升功率做貢獻(xiàn)。 上海車展奔馳高級轎車上海車展大眾CC 1.8TSI【參考文獻(xiàn)】1 陳鴻奎. 現(xiàn)代轎車發(fā)動機(jī)的新技術(shù)J. 上海鐵道學(xué)院學(xué)報. 1995(02)2 杜慧起,尤明福. 可變壓縮比技術(shù)對發(fā)動機(jī)性能影響的研究J. 上海汽車. 20