汽車發(fā)動機的新技術概述

1、汽車發(fā)動機的新技術汽車發(fā)動機的新技術主要內容1可變配氣相位與氣門升程2 電子節(jié)氣門3 缸內汽油直噴發(fā)動機4 復合火花點火發(fā)動機 1. 可變配氣相位與氣門升程 1.1 可變進氣系統(tǒng)作用： 能兼顧高速及低速不同工況，提高發(fā)動機的動力輸出和降低燃油消耗； 降低發(fā)動機的排放污染； 改善發(fā)動機怠速及低速時的性能及穩(wěn)定性。 可變進氣系統(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定的工況下開或關； 第二，在進氣道上設置旋轉閥門，根據設定工況打開或關閉該氣門的進氣通道，這種結構比用凸輪、搖臂控制簡單。 （2）可變進氣道系統(tǒng)； 雙脈沖進氣系統(tǒng)。 四氣門二階段進氣系統(tǒng)。 三階段

2、進氣系統(tǒng)。VTEC工作原理 當發(fā)動機在中低速工作時，控制系統(tǒng)使主、副搖臂與中間搖臂分離，利用兩側的低速凸輪A、B驅動主、副搖臂，壓動氣門開啟。中間搖臂在彈簧的作用下與中間凸輪（高速凸輪）一起轉動，但此時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。 當發(fā)動機高速運轉時，控制系統(tǒng)使搖臂內部的液壓活塞沿箭頭方向移動。此時主、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）來驅動，從而獲得高功率所需的配氣正時和氣門升程。（3）i-VTEC發(fā)動機 i-VTEC系統(tǒng)是在VTEC系統(tǒng)的基礎上，增加了一個稱為VTC（Variable timing control可變正時控制）的

3、裝置一組進氣門凸輪軸正時可變控制機構，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)，屬于氣門正時連續(xù)可變，但一般只是進氣氣門正時可變。如果進排氣氣門正時都可變，則采用雙可變凸輪軸控制（Double VANOS）。1.2 1.2 可變氣門正時和升程控制系統(tǒng)可變氣門正時和升程控制系統(tǒng)1.本田汽車公司VTEC技術 本田VTEC（Variable Valve Timing & Lift electronic control system），稱為電子控制可變氣門正時與舉

4、升系統(tǒng)，當改變氣門升程時，氣門正時與氣門重疊角隨之改變。（1）VTEC結構。1.3 1.3 豐田汽車公司豐田汽車公司VVT-iVVT-i技術技術 豐田汽車公司VVT-i（Vatiable Valve Timing intelligent）稱為智能可變氣門正時系統(tǒng)。（1）VVT-i的結構。 VVT-i系統(tǒng)由VVT-i控制器、凸輪軸正時機油控制閥和傳感器三部分組成。VVT-iVVT-i控制器的結構：控制器的結構：（2）工作原理。 根據發(fā)動機ECU的指令，當凸輪軸正時控制閥位于圖（a）所示時，機油壓力施加在活塞的左側，使得活塞向右移動。由于活塞上的旋轉花鍵的作用，進氣凸輪軸相對于凸輪軸正時帶輪提前某

5、一角度。 當凸輪軸正時控制閥位于圖（b）位置時，活塞向左移動，并向延遲的方向旋轉。進而，凸輪軸正時控制閥關閉油道，保持活塞兩側的壓力平衡，從而保持配氣相位，由此得到理想的配氣正時。 2 電子節(jié)氣門2.1 電子節(jié)氣門的結構 電子節(jié)氣門一般由節(jié)氣門位置傳感器、節(jié)氣門執(zhí)行器、節(jié)氣門控制ECU、加速踏板位置傳感器等組成。發(fā)動機轉速傳感器節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門加速踏板位置傳感器車速傳感器節(jié)氣門控制ECU節(jié)氣門執(zhí)行器2.2 電子節(jié)氣門的工作原理 加速踏板位置傳感器將駕駛員需要加速或減速的信息傳遞給節(jié)氣門控制ECU，ECU 根據得到的信息，計算出相應的最佳節(jié)氣門位置，發(fā)出控制信號給節(jié)氣門執(zhí)行器，由節(jié)氣門執(zhí)行

6、器將節(jié)氣門開度控制在計算出的最佳節(jié)氣門位置。ECU 通過與其它電子控制單元進行通訊，并根據得到的節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動機轉速傳感器、車速傳感器等送來的信號對節(jié)氣門的最佳位置進行不斷的修正，使節(jié)氣門的開度達到理想的位置。3 缸內汽油直噴發(fā)動機3.1 缸內汽油直噴系統(tǒng)概述 缸內汽油直噴發(fā)動機一般簡稱FSI發(fā)動機，F(xiàn)SI（Fuel Stratified Injection）字面意思為燃油分層噴射，使汽油直噴式發(fā)動機的一項創(chuàng)新技術。將燃油直接噴入氣缸的FSI發(fā)動機相比燃油噴射到進氣管的發(fā)動機，其優(yōu)點主要有：動力性顯著提高的同時可降低燃油消耗15%左右。 FSI發(fā)動機的工作原理基于分層進氣原理。FSI發(fā)

7、動機采用類似于柴油機的供油技術，通過一個活塞泵提供所需的油壓，將汽油輸送到位于氣缸內的電磁噴油器。噴油器將噴射時間控制在千分之一秒內，將燃料在最合適的時刻噴入氣缸，通過燃燒室的特殊形狀，使氣體產生較強的渦流，在火花塞周圍的混合氣較濃，其它區(qū)域混合氣相對較稀，保證了可靠點火的情況下實現(xiàn)混合氣的稀薄燃燒。3.2 缸內汽油直噴系統(tǒng)的構造和工作原理EA888發(fā)動機燃油供給系統(tǒng)3.3 缸內汽油直噴系統(tǒng)在車上的應用 奧迪A6L 3.2FSI和4.2FSI發(fā)動機，凱迪拉克CTS 3.6L V6 FSI發(fā)動機，大眾高爾夫Golf Variant 1.6FSI和2.0FSI發(fā)動機，一汽大眾邁騰，保時捷卡宴Cay

8、enne，斯柯達明銳Octavia 1.8T FSI發(fā)動機，林肯MKR概念車，奧迪A5 3.2FSI和奧迪S5 V8 FSI發(fā)動機，西亞特Freetrack Prototype 2.0T FSI發(fā)動機，標致207Gti 1.6渦輪增壓FSI發(fā)動機等。3.4 TSI3.4 TSI發(fā)動機與發(fā)動機與FSIFSI發(fā)動機比較發(fā)動機比較4 4 復合火花點火發(fā)動機復合火花點火發(fā)動機1. 本田飛度1.3L I-DSI發(fā)動機。2. 克萊斯勒300C 5.7L HEMI發(fā)動機。3. 奔馳AMG G500 5.0L V8發(fā)動機。 奔馳AMG G500的動力系統(tǒng)是一部5.0升V8發(fā)動機，保留了奔馳傳統(tǒng)的3氣門技術但用

9、上了較為先進的雙火花塞點火系統(tǒng)，這款發(fā)動機曾經最先裝備于奔馳S500之上，最大功率296千瓦，最大扭矩456Nm/2800轉。五五 可變壓縮比技術可變壓縮比技術1. 紳寶SVC發(fā)動機。SAAB公司的可變壓縮比技術稱為SVC（saab variable compression）。它的核心技術就是在缸體與缸蓋之間安裝楔型滑塊，缸體可以沿滑塊的斜面運動，使得燃燒室與活塞頂面的相對位置發(fā)生變化，改變燃燒室的客積，從而改變壓縮比。其壓縮比范圍可從8:1至14:1之間變化。2. 可變壓縮比的優(yōu)點適合于多元燃料。有利于降低排放。提高運行穩(wěn)定性。六六 轉子發(fā)動機轉子發(fā)動機1 1 轉子發(fā)動機的發(fā)展歷史轉子發(fā)動機

10、的發(fā)展歷史轉子發(fā)動機由德國人菲加士汪克爾發(fā)明。2 2 轉子發(fā)動機的結構和工作原理轉子發(fā)動機的結構和工作原理轉子發(fā)動機的運動特點是：三角轉子的中心繞輸出軸中心公轉的同時，三角轉子本身又繞其中心自轉。轉子發(fā)動機的工作過程3 3 轉子發(fā)動機與傳統(tǒng)往復式發(fā)動機的比較轉子發(fā)動機與傳統(tǒng)往復式發(fā)動機的比較（1）轉子發(fā)動機的優(yōu)缺點體積小重量輕。結構簡單。理想的扭矩輸出特性。運轉平穩(wěn)，噪聲小?？煽啃院湍途眯蕴岣摺Ｓ秃拇?。油耗大。（2）轉子發(fā)動機與傳統(tǒng)活塞往復式發(fā)動機的比較燃料燃燒產生的熱能轉化為機械能的途徑不一樣。活塞往復式發(fā)動機的四個工作行程（進氣、壓縮、作功、排氣）都是在一個氣缸內進行，而對于轉子發(fā)動機來說

11、，在轉子的轉動過程中，轉子與缸壁形成的三個工作室的容積不停地變動，在擺線形缸體內相繼完成進氣、壓縮、作功和排氣四個行程。每個過程都是在擺線形缸體中的不同位置進行，這明顯區(qū)別于往復式發(fā)動機。轉子發(fā)動機的排量通常用單位工作室容積（工作室最大容積和最小容積之間的差值）和轉子的數(shù)量來表示。 4 轉子發(fā)動機的應用轉子發(fā)動機的應用馬自達RX8跑車直列發(fā)動機（直列發(fā)動機（L L）： 1. 定義：將所有氣缸排成一排，稱為直列發(fā)動機。 2代表符號：“直列”可用L代表，后面加上汽缸數(shù)就是發(fā)動機代號，現(xiàn)代汽車上主要有L3、L4、L5、L6型發(fā)動機。 3優(yōu)、缺點：直列發(fā)動機的所有汽缸均肩并肩排成一個平面，它的缸體和曲

12、軸結構簡單，而且使用一個汽缸蓋。 優(yōu)點：制造成本較低，穩(wěn)定性高，低速扭矩特性好，燃料消耗少，尺寸緊湊，應用比較廣泛。 缺點:功率較低。直列布局是如今使用最為廣泛的，尤其是在2.5L以下排量的發(fā)動機上。這種布局的發(fā)動機的所有氣缸均是按同一角度并排成一個平面，并且只使用了一個氣缸蓋，同時其缸體和曲軸的結構也要相對簡單，好比氣缸們站成了一列縱隊。V V型發(fā)動機：（氣缸數(shù)：型發(fā)動機：（氣缸數(shù)：5 5、6 6、8 8、1010、1212、1616）1. 定義： 將所有氣缸分成兩組，把相鄰的氣缸以一定的夾角布置在一起（一般為90度），從側面看氣缸呈V字型，稱為V型發(fā)動機。2. 分類：V5、V6、V8、V1

13、0、V12、V163. 優(yōu)、缺點： 優(yōu)點：V型發(fā)動機的高度和長度尺寸小，在汽車上布置起來較為方便。它便于通過擴大汽缸直徑來提高排量和功率并且適合于較高的汽缸數(shù)?，F(xiàn)代汽車比較重視空氣動力學，要求汽車的迎風面越小越好，也就是要求發(fā)動機蓋越低越好。另外，將發(fā)動機的長度縮短，便能為駕乘室留出更大的空間，從而提高舒適性。V型發(fā)動機的氣缸成一角度對向布置，還可以抵消一部分振動。V型發(fā)動機的汽缸數(shù)一般為5、6、8、10、12、16。 缺點：（1）必須使用兩個氣缸蓋，結構較為復雜。（2）寬度加大后，發(fā)動機兩側空間較小，不易再安排其他裝置。 水平對置發(fā)動機：水平對置發(fā)動機： 1.定義：將V型發(fā)動機的夾角繼續(xù)擴大

14、到180度，讓相鄰氣缸相互對立設置，即為水平對置發(fā)動機。 2.代表符號：水平對置發(fā)動機可簡稱為B型發(fā)動機或H型發(fā)動機，如B6、B4，分別代表水平對置6缸和4缸發(fā)動機。3.優(yōu)、缺點： 優(yōu)點：低重心產生的橫向震動容易被支架吸收、有效將全車較重的發(fā)動機重心降低，更容易達到整體平衡。 低振動：活塞運動的平衡良好（180度左右抵消）。相比直列式，在曲軸方面所需的平衡配重因素減少，有助轉速提升。它能保持650轉的低轉速，并保證發(fā)動機平穩(wěn)的工作。同樣相比其它發(fā)動機型式油耗最低。發(fā)動機的運轉平順性比V型發(fā)動機更好，運行時的功率損耗也是最小。 增強汽車的行駛穩(wěn)定性：由于相鄰兩個氣缸水平對置，水平對置發(fā)動機可以很

15、簡單地相互抵消振動，使發(fā)動機運轉更平穩(wěn)。 水平對置發(fā)動機的重心低，能讓車頭設計得又扁又低。 發(fā)動機活塞平均分布在曲軸兩側，在水平方向上左右運動。使發(fā)動機的整體高度降低、長度縮短、整車的重心降低，車輛行駛更加平穩(wěn),發(fā)動機安裝在整車的中心線上，兩側活塞產生的力矩相互抵消，大大降低車輛在行駛中的振動，使發(fā)動機轉速得到很大提升，減少噪音。 缺點：結構較為復雜、機油潤滑等問題很難解決。 橫置的氣缸因為重力的原因，會使機油流到底部，使一邊氣缸得不到充分的潤滑。高精度的制造更高的養(yǎng)護成本，并且由于機體較寬，因而并不利于布局。 由于活塞水平放置和其自身重力的作用，其水平往返運行中的頂部和底部與缸套的摩擦程度就

16、不一樣，這會使得缸套的上下兩個內面出現(xiàn)不同的磨損，底部會磨損的要多一些。 水平對置能夠抵消橫向的振動，只是一種理想狀況，如果由于積碳等原因導致氣門不能完全閉合，也會造成缸壓不等，這就會造成橫向力不等，這種情況下同樣會造成左右抖動。W W型發(fā)動機：（德國大眾專屬發(fā)動機技術）型發(fā)動機：（德國大眾專屬發(fā)動機技術） 1. 定義：將V型發(fā)動機的每側汽缸再進行小角度的錯開（如帕薩特W8的小角度為15度），就成了W型發(fā)動機。或者說W型發(fā)動機的汽缸排列形式是由兩個小V形組成一個大V形。嚴格說來W型發(fā)動機還應屬V型發(fā)動機的變種。 2. W型發(fā)動機分類： 現(xiàn)有四種W型發(fā)動機：W8、W12、W16和W18。 （1）

17、W8發(fā)動機： 現(xiàn)在只有帕薩特W8使用W8型發(fā)動機，排量為4升，最大功率為270馬力/6000rpm。由于W8的長度較短，因此它可以縱置在并不太大的發(fā)動機室，為駕乘艙留出更大空間。（2）W12發(fā)動機：3. 優(yōu)、缺點：優(yōu)點：發(fā)動機更短、更輕，節(jié)省發(fā)動機所占空間。缺點：寬度更大，輔助裝置不易布置發(fā)動機由一個整體被分為兩個部分，運作時振動變大，結構更復雜，為解決振動問題，需增加平衡軸等輔助裝置，成本更高。7 7 柴油機共軌直噴技術柴油機共軌直噴技術1. 柴油機電控燃油系統(tǒng)的分類第一代電控噴油系統(tǒng)是位置控制式。第二代電控噴油系統(tǒng)是時間控制式。第三代電控噴油系統(tǒng)是時間壓力控制式，即電控共軌式噴油系統(tǒng)。2.

18、 柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)的特點 （1）柴油機的排放降低，經濟性提高。 （2）發(fā)動機的工作可靠性提高。 （3）響應快，控制精確。 （4）控制策略靈活多樣。3.電控共軌系統(tǒng)的組成 8 8 發(fā)動機增壓技術發(fā)動機增壓技術 增壓是在不改變氣缸工作容積大小不改變氣缸工作容積大小的前提下，利用增壓器增加進入氣缸前的空氣壓力增壓器增加進入氣缸前的空氣壓力，有效地提高進入氣缸中的充氣密度提高進入氣缸中的充氣密度。 大功率柴油機、半數(shù)以上車用柴油機及相當比例高性能汽油機均采用增壓技術。1、按工作的原理分：容積式、離心式2、按驅動方式分：機械增壓和廢氣渦輪增壓增壓容積式離心式機械增壓廢氣渦輪增壓羅茨增壓氣波增壓復合

19、增壓單級增壓多級增壓發(fā)動機的增壓方式發(fā)動機的增壓方式特點：匹配簡單可靠。對往復活塞式內燃機，各工況增壓效果基本相同，與發(fā)動機工況無關;沖擊和噪聲大，增壓壓力低;密封困難；運動件多，可靠性差。羅茨容積式羅茨容積式特點： 轉速高 增壓壓力高 體積小離心式離心式由發(fā)動機經傳動系驅動，稱為機械增壓由發(fā)動機經傳動系驅動，稱為機械增壓特點： 經傳動系驅動，安裝受限， 降低機械效率51機械增壓機械增壓 增壓器由發(fā)動機的曲軸通過機械傳動系統(tǒng)直接驅動曲軸通過機械傳動系統(tǒng)直接驅動，將氣體壓縮并送入發(fā)動機氣缸將氣體壓縮并送入發(fā)動機氣缸，實現(xiàn)對進氣的壓縮現(xiàn)對進氣的壓縮。 機械增壓發(fā)動機具有較好的低速轉矩有較好的低速轉

20、矩和加速響應性能加速響應性能，但由于噪聲但由于噪聲和使用壽命問題影響了實際使用使用壽命問題影響了實際使用。52由廢氣經渦輪機驅動，稱為廢氣渦輪增壓由廢氣經渦輪機驅動，稱為廢氣渦輪增壓復合增壓復合增壓 復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。 復合增壓不是一種獨立的增壓方式，它只是前面幾種增壓方式的組合，如機械增壓與渦輪增壓的組合，一般用于大型船用發(fā)動機；二級渦輪增壓方式可獲更高的增壓壓力等。低速時使用機械增壓低速時使用機械增壓高速時使用渦輪增壓高速時使用渦輪增壓完美結合了機械增壓和渦輪增壓的優(yōu)點，但是結構但是結構復雜復雜機械復合增壓技術機械復合增壓技術廢氣兩級增壓系統(tǒng)組成廢氣

21、兩級增壓系統(tǒng)組成6 6升升V8V8發(fā)動機發(fā)動機自然吸氣自然吸氣220220馬力馬力2.52.5升升L4L4發(fā)動機發(fā)動機渦輪增壓渦輪增壓220220馬力馬力295公斤 114公斤渦輪增壓的優(yōu)點（渦輪增壓的優(yōu)點（1 1） 渦輪增壓器的自 我補償能力，渦輪增壓發(fā)動機的高原性能要遠遠優(yōu)于自然吸氣發(fā)動機。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（渦輪增壓的優(yōu)點（2 2） 渦輪增壓的優(yōu)點（渦輪增壓的優(yōu)點（3 3） 采用渦輪增壓后由于機械效率的提高，發(fā)動機燃油經濟性大幅改善。 在同等功率下，渦輪增壓發(fā)動機的噪聲小，這主要是因為發(fā)動機體積小，發(fā)射噪聲的表面積小，同時渦輪也有消聲的作用。 對于柴油機來說，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。 采用渦輪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)動機形成不同的功率系列，這樣使得發(fā)動機公司更容易滿足不同客戶的要求。渦輪增壓的優(yōu)點（渦輪增壓的優(yōu)點（4 4）渦輪增壓的基本結構渦輪增壓的基本結構渦輪增壓器由壓氣機、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構變幾何噴嘴機構排氣渦輪增壓