汽車發(fā)動(dòng)機(jī)新技術(shù)

1、主要內(nèi)容 1可變配氣相位與氣門升程 2 電子節(jié)氣門 3 缸內(nèi)汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī) 4 復(fù)合火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī) 1. 可變配氣相位與氣門升程 1.1 可變進(jìn)氣系統(tǒng)作用： 能兼顧高速及低速不同工 況，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出 和降低燃油消耗； 降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排放污染； 改善發(fā)動(dòng)機(jī)怠速及低速時(shí) 的性能及穩(wěn)定性。 可變進(jìn)氣系統(tǒng)的分類： （1）多氣門分別投入工作； 方案： 第一，通過凸輪或搖臂控制氣門在設(shè)定的工況下開或關(guān)； 第二，在進(jìn)氣道上設(shè)置旋轉(zhuǎn)閥門，根據(jù)設(shè)定工況打開或關(guān)閉該氣門 的進(jìn)氣通道，這種結(jié)構(gòu)比用凸輪、搖臂控制簡(jiǎn)單。 （2）可變進(jìn)氣道系統(tǒng)； 雙脈沖進(jìn)氣系統(tǒng)。 四氣門二階段進(jìn)氣系統(tǒng)。 三階段進(jìn)氣系統(tǒng)。 VTEC

2、工作原理 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在中低速工作時(shí)， 控制系統(tǒng)使主、副搖臂與中間搖 臂分離，利用兩側(cè)的低速凸輪A、 B驅(qū)動(dòng)主、副搖臂，壓動(dòng)氣門開 啟。中間搖臂在彈簧的作用下與 中間凸輪（高速凸輪）一起轉(zhuǎn)動(dòng)， 但此時(shí)由于沒有油壓作用于同步 活塞，所以中間搖臂與氣門的開 閉無關(guān)。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，控制 系統(tǒng)使搖臂內(nèi)部的液壓活塞沿箭 頭方向移動(dòng)。此時(shí)主、副及中間 搖臂在同步活塞的作用下連成一 體，均由中間凸輪（高速凸輪C） 來驅(qū)動(dòng)，從而獲得高功率所需的 配氣正時(shí)和氣門升程。 （3）i-VTEC發(fā)動(dòng)機(jī) i-VTEC系統(tǒng)是在VTEC系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)稱為VTC （Variable timing control可

3、變正時(shí)控制）的裝置一組進(jìn)氣門凸輪 軸正時(shí)可變控制機(jī)構(gòu)，即i-VTEC=VTEC+VTC。 2. 寶馬汽車公司VANOS系統(tǒng)。 寶馬汽車公司VANOS（Variable camshaft control），稱為可變 凸輪軸控制系統(tǒng)，屬于氣門正時(shí)連續(xù)可變，但一般只是進(jìn)氣氣門正 時(shí)可變。如果進(jìn)排氣氣門正時(shí)都可變，則采用雙可變凸輪軸控制 （Double VANOS）。 1.2 1.2 可變氣門正時(shí)和升程控制系統(tǒng)可變氣門正時(shí)和升程控制系統(tǒng) 1.本田汽車公司VTEC技術(shù) 本田VTEC（Variable Valve Timing n沖擊和噪聲大，增壓壓 力低; n密封困難；運(yùn)動(dòng)件多， 可靠性差。 羅茨容積式

4、羅茨容積式 特點(diǎn)： 轉(zhuǎn)速高 增壓壓力高 體積小 離心式離心式 由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)，稱為機(jī)械增壓由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)，稱為機(jī)械增壓 特點(diǎn)： 經(jīng)傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)，安裝受限， 降低機(jī)械效率 50 機(jī)械增壓機(jī)械增壓 增壓器由發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸通過機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)曲軸通過機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)， 將氣體壓縮并送入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸將氣體壓縮并送入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)氣的壓縮現(xiàn)對(duì)進(jìn)氣的壓縮。 機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)具有較好的低速轉(zhuǎn)矩有較好的低速轉(zhuǎn)矩和加速響應(yīng)性能加速響應(yīng)性能， 但由于噪聲但由于噪聲和使用壽命問題影響了實(shí)際使用使用壽命問題影響了實(shí)際使用。 51 由廢氣經(jīng)渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，稱為廢氣渦輪增壓由廢氣經(jīng)渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，稱為廢氣渦輪增

5、壓 復(fù)合增壓復(fù)合增壓 復(fù)合增壓將上述多種增壓方式加以組合，以獲得更 好的增壓效果。 復(fù)合增壓不是一種獨(dú)立的增壓方式，它只是前面幾 種增壓方式的組合，如機(jī)械增壓與渦輪增壓的組合，一 般用于大型船用發(fā)動(dòng)機(jī)；二級(jí)渦輪增壓方式可獲更高的 增壓壓力等。 低速時(shí)使用機(jī)械增壓低速時(shí)使用機(jī)械增壓 高速時(shí)使用渦輪增壓高速時(shí)使用渦輪增壓 完美結(jié)合了機(jī)械增壓和渦輪增壓的優(yōu)點(diǎn)，但是結(jié)構(gòu)但是結(jié)構(gòu) 復(fù)雜復(fù)雜 機(jī)械復(fù)合增壓技術(shù)機(jī)械復(fù)合增壓技術(shù) 廢氣兩級(jí)增壓系統(tǒng)組成廢氣兩級(jí)增壓系統(tǒng)組成 6 6升升V8V8發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī) 自然吸氣自然吸氣220220馬力馬力 2.52.5升升L4L4發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī) 渦輪增壓渦輪增壓220220馬力

6、馬力 295公斤 114公斤 渦輪增壓的優(yōu)點(diǎn)（渦輪增壓的優(yōu)點(diǎn)（1 1） 渦輪增壓器的自 我補(bǔ)償能力，渦輪 增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的高原 性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于自 然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)。功功 率下降幅度小率下降幅度小，油油 耗低耗低 渦輪增壓的優(yōu)點(diǎn)（渦輪增壓的優(yōu)點(diǎn)（2 2） 渦輪增壓的優(yōu)點(diǎn)（渦輪增壓的優(yōu)點(diǎn)（3 3） n 采用渦輪增壓后由于機(jī)械效率的提高，發(fā) 動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性大幅改善。 n 在同等功率下，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲小， 這主要是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)體積小，發(fā)射噪聲的表面 積小，同時(shí)渦輪也有消聲的作用。 n 對(duì)于柴油機(jī)來說，采用渦輪增壓可使燃燒 更為充分，CO、HC及PM的排放降低，采用增壓 中冷可降低NOX排放。 n 采用渦輪

7、增壓可通過采用不同的增壓度及 增壓中冷等措施使同一發(fā)動(dòng)機(jī)形成不同的功率 系列，這樣使得發(fā)動(dòng)機(jī)公司更容易滿足不同客 戶的要求。 渦輪增壓的優(yōu)點(diǎn)（渦輪增壓的優(yōu)點(diǎn)（4 4） 渦輪增壓的基本結(jié)構(gòu)渦輪增壓的基本結(jié)構(gòu) 渦輪增壓器由壓氣機(jī)、渦輪和中間體組成 有的增壓器還帶有放氣閥有的增壓器還帶有放氣閥 可變幾何渦輪增壓可變幾何渦輪增壓 有的增壓器還帶有可有的增壓器還帶有可 變幾何噴嘴機(jī)構(gòu)變幾何噴嘴機(jī)構(gòu) 排氣渦輪增壓系統(tǒng)簡(jiǎn)介排氣渦輪增壓系統(tǒng)簡(jiǎn)介 定壓渦輪增壓系統(tǒng)定壓渦輪增壓系統(tǒng) 脈沖渦輪增壓系統(tǒng)脈沖渦輪增壓系統(tǒng) 1 1、定壓渦輪增壓系統(tǒng)、定壓渦輪增壓系統(tǒng) 定壓增壓 把內(nèi)燃機(jī)所有氣缸的排氣收集到一個(gè)體積足夠大的

8、排 氣管內(nèi)，然后再引入渦輪。由于排氣管的穩(wěn)壓作用，渦輪 入口處的壓力基本不變，故稱為定壓增壓。 特點(diǎn) 渦輪在定壓下全周進(jìn)氣，渦輪效率較高 氣流引起的激振和沖擊小，工作穩(wěn)定 排氣系統(tǒng)簡(jiǎn)單，成本較低，易于布置和維護(hù) 缺點(diǎn) 脈沖能量的利用率較低，加速性能差。 2 2、脈沖渦輪增壓系統(tǒng)、脈沖渦輪增壓系統(tǒng) 排氣管短而細(xì)，排氣系統(tǒng)容積小，排氣過程造成渦 輪進(jìn)口壓力的周期性脈動(dòng)。渦輪是在進(jìn)口壓力有較大波 動(dòng)的情況下工作的，所以稱為脈沖渦輪增壓。 脈沖增壓 缺 點(diǎn) 特 點(diǎn) 排氣系統(tǒng)容積小，渦輪是在進(jìn)口壓力脈動(dòng) 節(jié)流損失減小，排氣能量利用率提高 加速響應(yīng)快 排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布置較困難。 渦輪受沖擊較大，對(duì)壽命

9、有一定影響。 發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與代價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與代價(jià) 優(yōu)優(yōu) 勢(shì)勢(shì)代代 價(jià)價(jià) 1.發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性提高經(jīng)濟(jì)性提高 2.材料利用率提高，成本下降 3.排氣、噪聲降低 4.高原功率恢復(fù) 5.壓力升高和燃燒噪聲降低 6.HC、CO和碳煙排放降低 7.技術(shù)適用性廣 1.機(jī)械負(fù)荷及熱負(fù)荷增加 2.加速響應(yīng)性能變差 3.對(duì)低速轉(zhuǎn)矩有不利的影響 4.增壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能的進(jìn)一步 優(yōu)化，受到增壓器及中冷 器的限制 。 發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)在車上的應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)在車上的應(yīng)用 渦輪增壓器的應(yīng)用： 奧迪 1.9 TDi L4， 2.5 TDi V6，3.3 TDi V8 柴油增壓發(fā)動(dòng) 機(jī)； 寶馬2.0

10、L4， 3.0 L6和 4.0 V8柴油增壓發(fā)動(dòng)機(jī)； 奔馳2.2 CDI L4， 2.7 CDI L5 和 3.2 CDi V6柴油增壓發(fā)動(dòng) 機(jī)。 機(jī)械增壓器的應(yīng)用： 阿斯頓 馬丁 DB7 3.2 六缸和 Vantage 5.3 V8 發(fā)動(dòng)機(jī)； 通用3.8 V6發(fā)動(dòng)機(jī)； 捷豹4.0 V8發(fā)動(dòng)機(jī)； 奔馳 2.0 和2.3 四缸發(fā)動(dòng)機(jī)； 馬自達(dá) Miller Cycle V6發(fā)動(dòng)機(jī)。 機(jī)械增壓+渦輪增壓技術(shù)的應(yīng)用： 大眾 Golf GT 1.4TSI發(fā)動(dòng)機(jī)。 由于活塞水平放置和其自身重力的作用，其水平往返 運(yùn)行中的頂部和底部與缸套的摩擦程度就不一樣，這會(huì)使 得缸套的上下兩個(gè)內(nèi)面出現(xiàn)不同的磨損，底部

11、會(huì)磨損的要 多一些。 水平對(duì)置能夠抵消橫向的振動(dòng)，只是一種理想狀況， 如果由于積碳等原因?qū)е職忾T不能完全閉合，也會(huì)造成缸 壓不等，這就會(huì)造成橫向力不等，這種情況下同樣會(huì)造成 左右抖動(dòng)。 （2）W12發(fā)動(dòng)機(jī)： 3. 優(yōu)、缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)更短、更輕，節(jié)省發(fā)動(dòng)機(jī)所占空間。 缺點(diǎn)：寬度更大，輔助裝置不易布置發(fā)動(dòng)機(jī)由一個(gè)整體被 分為兩個(gè)部分，運(yùn)作時(shí)振動(dòng)變大，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，為解決振 動(dòng)問題，需增加平衡軸等輔助裝置，成本更高。 渦輪增壓的優(yōu)點(diǎn)（渦輪增壓的優(yōu)點(diǎn)（3 3） n 采用渦輪增壓后由于機(jī)械效率的提高，發(fā) 動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性大幅改善。 n 在同等功率下，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲小， 這主要是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)體積小，發(fā)射噪聲的表面 積小，同時(shí)渦輪也有消聲的作用。 2 2、