汽車發(fā)動機技術(shù)論文概要

1、汽車發(fā)動機技術(shù)摘要隨著世界汽車工業(yè)對汽車發(fā)動機的要求日益嚴格，其性能的好壞直接決定著汽車性能的好壞，也決定了汽車市場的前景。國內(nèi)外汽車廠家都十分重視發(fā)動機的政策法規(guī)、產(chǎn)品開發(fā)、新技術(shù)的應(yīng)用、發(fā)動機市場格局及其變化。1886年，卡爾奔馳制成一輛三輪汽車，從此拉開了汽車現(xiàn)代史的序幕，至今德國的汽車工藝已經(jīng)有一百二十多年的歷史。百年打造的德國汽車工業(yè)獨具輝煌，百年積累起來的汽車文化彰顯魅力。本文主要對發(fā)動機的結(jié)構(gòu)及制造方面的新技術(shù)，分析了性能優(yōu)勢及發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動機；新技術(shù)；發(fā)展趨勢汽車發(fā)動機技術(shù)特點分析1緒論1.1國外發(fā)動機的發(fā)展動態(tài)及技術(shù)發(fā)展趨勢近期世界汽車發(fā)動機的發(fā)展出現(xiàn)了新的趨勢，

2、為了敦促汽車企業(yè)提高燃油經(jīng)濟性，降低尾氣排放污染，各國政府都制定了嚴格的相關(guān)政策，都已意識到環(huán)境保護環(huán)境和節(jié)約能源的重要性，紛紛制定出臺各種汽車排放標準和鼓勵開發(fā)使用新能源，歐共體為了促使汽車企業(yè)生產(chǎn)低排放的汽車和提高燃油經(jīng)濟性，也制定了相應(yīng)的控制或推動政策，一方面引導(dǎo)企業(yè)的發(fā)展，另一方面控制企業(yè)偏離政策，未來的汽車想在世界各地的公路上行駛，就必須符合各地的標準，日、歐、美各國正積極準備制定一項國際協(xié)定，旨在把目前因地而宜的汽車標準限制一體化，這樣對發(fā)動機的排放既符合政府高排放政策要求，又符合顧客的要求發(fā)動機是汽車的心臟，是影響汽車的動力性、經(jīng)濟性、排放性等性能，要求的最要的環(huán)節(jié)，低油耗、低排

3、放、小型化、輕量化是車用發(fā)動機的總體發(fā)展趨勢。1）應(yīng)用現(xiàn)代化設(shè)計技術(shù)手段，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品的創(chuàng)新水平，改善合性能。2）車用發(fā)動機的產(chǎn)品將走多品種、系列化生產(chǎn)的發(fā)展道路，在制造發(fā)面將廣泛用高水平的柔性生產(chǎn)系統(tǒng)。3）降低有害排放物和噪聲，滿足越來越嚴格的環(huán)保要求。4）開發(fā)全電控內(nèi)燃機產(chǎn)品，利用微電子技術(shù)的成果對發(fā)動機燃油、進氣、排氣、冷卻等系統(tǒng)進行控制，并對環(huán)境、工程和故障作出反應(yīng)，為提高燃油經(jīng)濟性，許多公司還開發(fā)了新型活塞、多氣門技術(shù)，進一步增強發(fā)動機的性能。5）進一步發(fā)展高效率，高壓比渦輪增壓系統(tǒng)中冷技術(shù)發(fā)動機，增壓中冷技術(shù)已多缸機上普遍采用，并滿足現(xiàn)代排放法規(guī)和噪聲法規(guī)必需的技術(shù)措

4、施之一。6）展新型噴油系統(tǒng)，提高噴油系統(tǒng)的噴射壓力和可控噴油規(guī)律，這是改進燃燒過程，降低燃油消耗，減少廢氣排放和降低噪聲的有效措施。1.2WTO對我國發(fā)動機技術(shù)帶來的影響進入WTO標志著將有更多的汽車發(fā)動機產(chǎn)品要進入中國市場，決不能低估全球性采購對發(fā)動機行業(yè)帶來的影響與沖擊，目前，國內(nèi)大部分發(fā)動機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整遠沒有到位，而自主開發(fā)能力不足，已不適應(yīng)于國外同檔的產(chǎn)品不斷擴張的現(xiàn)實。在入世初期的5年，會使汽車發(fā)動機行業(yè)面臨一個艱難困苦的調(diào)增期，市場是檢驗產(chǎn)品是否成功的唯一標準，國外產(chǎn)品對中國市場不敵性已被認證，上世紀合資引進的發(fā)動機產(chǎn)品，在本地化過程中，都進行了不同調(diào)整改進，汽車發(fā)動機企業(yè)必須認清

5、形勢。2發(fā)動機基本構(gòu)造及其原理2.1 發(fā)動機基本工作原理汽油發(fā)動機將汽油的能量轉(zhuǎn)化為動能來驅(qū)動汽車，最簡單的辦法是通過在發(fā)動機內(nèi)部燃燒汽油來獲得動能。因此，汽車發(fā)動機是內(nèi)燃機-燃燒在發(fā)動機內(nèi)部發(fā)生。2.1.1 汽油機汽油發(fā)動機(GasolineEngine),是以汽油作為燃料的發(fā)動機。由于汽油粘性小，蒸發(fā)快，可以用汽油噴射系統(tǒng)將汽油噴入氣缸，經(jīng)過壓縮達到一定的溫度和壓力后，用火花塞點燃，使氣體膨脹做功。汽油機的特點是轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，造價低廉，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，使用維修方便。汽油機在汽車上，特別是小型汽車上大量使用，至今不衰。汽油發(fā)動機的工作原理：一個工作循環(huán)包括有四個活塞行程：進氣行程、壓縮

6、行程、膨脹行程和排氣行程。1)進氣行程：在這個過程中，發(fā)動機的進氣門開啟，排氣門關(guān)閉。隨著活塞從上止點向下止點移動，活塞上方的氣缸容積增大，從而使氣缸內(nèi)的壓力降到大氣壓力以下，即在氣缸內(nèi)造成真空吸力，這樣空氣便經(jīng)由進氣管道和進氣門被吸入氣缸，同時噴油嘴噴出霧化的汽油與空氣充分混合。在進氣終了時，氣缸內(nèi)的氣體壓力約為0.0750.09MPa而此時氣缸內(nèi)的可燃混合氣的溫度已經(jīng)升高到370-400K。6)壓縮行程：為使吸入氣缸的可燃混合氣能迅速燃燒，以產(chǎn)生較大的壓力，從而使發(fā)動機排氣發(fā)出較大功率，必須在燃燒前將可燃混合氣壓縮，使其容積縮小、密度加大、溫度升高，即需要有壓縮過程。在這個過程中，進、排氣

7、門全部關(guān)閉，曲軸推動活塞由下止點向上止點移動一個行程，即壓縮行程。此時混合氣壓力會增加到0.6-1.2Mpa,溫度可達600-700K。在這個行程中有個很重要的概念，就是壓縮比。所謂壓縮比，就是壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮后的最小容積之比。一般壓縮比越大，在壓縮終了時混合氣的壓力和溫度便越高，燃燒速度也越快，因而發(fā)動機發(fā)出的功率越大，經(jīng)濟性越好。一般轎車的壓縮比在8-10之間，不過現(xiàn)在最新上市的Polo就達到了10.5的高壓縮比，因此它的扭矩表現(xiàn)相對不錯。但是壓縮比過大時，不僅不能進一步改善燃燒情況，反而會出現(xiàn)爆燃和表面點火等不正常燃燒現(xiàn)象。爆燃是由于氣體壓力和溫度過高，在燃燒室內(nèi)離點燃中

8、心較遠處的末端可燃混合氣自燃而造成的一種不正常燃燒。除了爆燃，過高壓縮比的發(fā)動機還可能要面對另一個問題：表面點火。這是由于缸內(nèi)熾熱表面與熾熱處點燃混合氣產(chǎn)生的另一種不正常燃燒。表面點火發(fā)生時，也伴有強烈的敲缸聲，產(chǎn)生的高壓會使發(fā)動機負荷增加，壽命縮短。3)膨脹行程：在這個過程中，進、排氣門仍舊關(guān)閉。當活塞接近上止點時，火花塞發(fā)出電火花，點燃被壓縮的可燃混合氣?？扇蓟旌蠚獗蝗紵?，放出大量的熱能，此時燃氣的壓力和溫度迅速增加，其所能達到的最大壓力可達3-5Mpa,相應(yīng)的溫度則高達2200-2800K。高溫高壓的燃氣推動活塞由上止點向下止點運動，通過連桿使曲柄旋轉(zhuǎn)并輸出機械能，除了維持發(fā)動機本身繼

9、續(xù)運轉(zhuǎn)外，其余即用于對外做功。在活塞的運動過程中，氣缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度都迅速下降，在此行程終了時，壓力降至0.3-0.5Mpa,溫度。6)排氣行程：當膨脹行程接近終了時，排氣門開啟，靠廢氣的壓力進行自由排氣，活塞到達下止點后再向上止點移動時，將廢氣強制排到大氣中，這就是排氣行程。在此行程中，氣缸內(nèi)壓力稍微高于大氣壓力，約為0.105-0.115Mpa。當活塞到達上止點附近時，排氣行程結(jié)束，此時的廢氣溫度約為900-1200K。由此，我們已經(jīng)介紹完了發(fā)動機的一個工作循環(huán)，這期間活塞在上、下止點間往復(fù)移動了四個行程，相應(yīng)地曲軸旋轉(zhuǎn)了兩周。2.1.2柴油機柴油發(fā)動機的優(yōu)點是功率大、經(jīng)濟性能

10、好。柴油發(fā)動機的工作過程與汽油發(fā)動機有許多相同的地方，每個工作循環(huán)也經(jīng)歷進氣、壓縮、做功、排氣四個行程。但由于柴油機用的燃料是柴油，具粘度比汽油大，不易蒸發(fā)，而其自燃溫度卻較汽油低，因此可燃混合氣的形成及點火方式都與汽油機不同。不同之處主要是，柴油發(fā)動機氣缸中的混合氣是壓燃的，而不是點燃的。柴油發(fā)動機工作時進入氣缸的是空氣，氣缸中的空氣壓縮到終點時，溫度可達500-700C,壓力可達4050個大氣壓?；钊咏现裹c時，發(fā)動機上的高壓泵以高壓向氣缸中噴射柴油，柴油形成細微的油粒，與高壓高溫的空氣混合，柴油混合氣自行燃燒，猛烈膨脹，產(chǎn)生爆發(fā)力，推動活塞下行做功，此時的溫度可達1900-2000C,

11、壓力可達60-100個大氣壓，產(chǎn)生的功率很大，所以柴油發(fā)動機廣泛的應(yīng)用于大型柴油汽車上。汽油機和柴油機的不同：、較大的壓力，從而使發(fā)能迅速燃燒，以產(chǎn)生較大的壓力，從而使發(fā)動機1）使用的燃料不同：汽油機使用的燃料是汽油，柴油機使用的燃料是柴油；2）點火方式不同：汽油機用電弧點燃汽油，柴油機用壓力壓燃柴油；3）供油方式不同：汽油機吸入汽油，柴油機用油泵壓入柴油；4）燃油霧化方式不同：汽油機用汽化器霧化汽油，柴油機使用噴油嘴噴霧霧化柴油；5）壓縮比不同：汽油機壓縮比小，柴油機壓縮比大；6）工作過程不完全相同：汽油有二沖程的，也有四沖程的，柴油機只有四沖程的2.2發(fā)動機的內(nèi)部構(gòu)造汽車發(fā)動機的內(nèi)部主要是

12、由曲軸、連桿、活塞、氣門、缸體和缸蓋構(gòu)造而成。2.2.1 機體組機體是構(gòu)成發(fā)動機的骨架，是發(fā)動機各機構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，其內(nèi)、外安裝著發(fā)動機的所有主要零件和附件，承受各種載荷。因此，機體必須要有足夠的強度和剛度。機體組主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊等零件組成。1）氣缸體（圖2-1）MTg體水冷發(fā)動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體一一曲軸箱，也可稱為氣缸體。氣缸體一般用灰鑄鐵鑄成，氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸運動的空間。在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強筋，冷卻水套和潤滑油道等。氣缸體應(yīng)具有足夠的強度和剛度，根據(jù)氣缸體與油底殼安裝平面的位置不同，

13、通常把氣缸體分為以下三種形式。（圖2-2）股式龍門式花近泣式1）一般式氣缸體具特點是油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同一局度。這種氣缸體的優(yōu)點是機體高度小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，便于加工，曲軸拆裝方便；但其缺點是剛度和強度較差2）龍門式氣缸體具特點是油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心。它的優(yōu)點是強度和剛度都好，能承受較大的機械負荷；但其缺點是工藝性較差，結(jié)構(gòu)笨重，加工較困難。3）隧道式氣缸體這種形式的氣缸體曲軸的主軸承孔為整體式，采用滾動軸承，主軸承孔較大，曲軸從氣缸體后部裝入。具優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強度好，但其缺點是加工精度要求高，工藝性較差，曲軸拆裝不方便。為了能夠使氣缸內(nèi)表面在高溫下正常工作，

14、必須對氣缸和氣缸蓋進行適當?shù)乩鋮s。冷卻方法有兩種，一種是水冷，另一種是風冷（圖2-3）。水冷發(fā)動機的氣缸周圍和氣缸蓋中都加工有冷卻水套，并且氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通，冷卻水在水套內(nèi)不斷循環(huán)，帶走部分熱量，對氣缸和氣缸蓋起冷卻作用。二）曲軸箱（圖2-4）氣缸體下部用來安裝曲軸的部位稱為曲軸箱，曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。上曲軸箱與氣缸體鑄成一體，下曲軸箱用來貯存潤滑油，并封閉上曲軸箱，故又稱為油底殼圖（圖2-4）0油底殼受力很小，一般采用薄鋼板沖壓而成，其形狀取決于發(fā)動機的總體布置和機油的容量。油底殼內(nèi)裝有穩(wěn)油擋板，以防止汽車顛動時油面波動過大。油底殼底部還裝有放油螺塞，通常放油螺塞上裝有永久

15、磁鐵，以吸附潤滑油中的金屬屑，減少發(fā)動機的磨損。在上下曲軸箱接合面之間裝有襯墊，防止?jié)櫥托孤?。油底殼?三）氣缸蓋（圖2-5）氣缸蓋安裝在氣缸體的上面，從上部密封氣缸并構(gòu)成燃燒室。它經(jīng)常與高溫高壓燃氣相接觸，因此承受很大的熱負荷和機械負荷。水冷發(fā)動機的氣缸蓋內(nèi)部制有冷卻水套，缸蓋下端面的冷卻水孔與缸體的冷卻水孔相通。利用循環(huán)水來冷卻燃燒室等高溫部分。缸蓋上還裝有進、排氣門座，氣門導(dǎo)管孔，用于安裝進、排氣門，還有進氣通道和排氣通道等。汽油機的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔，而柴油機的氣缸蓋上加工有安裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發(fā)動機的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔，用以安裝凸輪軸。圖2-7氣缸蓋一般

16、采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成，鋁合金的導(dǎo)熱性好，有利于提高壓縮比，所以近年來鋁合金氣缸蓋被采用得越來越多。四）氣缸墊（圖2-6）汽缸墊氣缸墊裝在氣缸蓋和氣缸體之間，其功用是保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣，漏水和漏油。氣缸墊的材料要有一定的彈性，能補償結(jié)合面的不平度，以確保密封，同時要有好的耐熱性和耐壓性，在高溫高壓下不燒損、不變形。目前應(yīng)用較多的是銅皮棉結(jié)構(gòu)的氣缸墊，由于銅皮一一棉氣缸墊翻邊處有三層銅皮，壓緊時較之石棉不易變形。有的發(fā)動機還采用在石棉中心用編織的綱絲網(wǎng)或有孔鋼板為骨架，兩面用石棉及橡膠粘結(jié)劑壓成的氣缸墊。安裝氣缸墊時，首先要檢查氣缸墊的質(zhì)量和完好程度，所有氣缸墊上的孔要和

17、氣缸體上的孔對齊。其次要嚴格按照說明書上的要求上好氣缸蓋螺栓。擰緊氣缸蓋螺栓時，必須由中央對稱地向四周擴展的順序分23次進行，最后一次擰緊到規(guī)定的力矩。2.2.2活塞連桿組活塞連桿組是發(fā)動機的傳動件，它把燃燒氣體的壓力傳給曲軸，使曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出動力?；钊B桿組主要由活塞、活塞環(huán)、活塞銷及連桿等組成。1）活塞的作用（圖2-7）它把燃燒氣體的壓力傳給曲軸，使曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出動力；活塞的頂部還與汽缸蓋、汽缸比共同組成燃燒室?；钊捻敳恐苯优c高溫燃氣接觸，活塞的溫度也很高，高溫使活塞的機械性能下降，熱膨脹量增加；活塞在作功行程中，承受燃氣的高壓沖擊（35mP,活塞在汽缸中高速運動，平均速度達到812m/

18、s,要求活塞質(zhì)量小，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性好和耐磨。一般采用鋁合金，個別柴油機也采用高級鑄鐵或耐熱鋼?；钊淖饔茫▓D2-7）2）活塞環(huán)包括氣環(huán)和油環(huán)兩種。氣環(huán)：氣環(huán)的作用是保證活塞與氣缸壁間的密封，防止高溫高壓燃氣進入曲軸箱；同時還將活塞頂部的大部分熱量傳導(dǎo)給氣缸比，在由冷卻水或空氣帶走?；钊h(huán)工作時受到氣缸中氣體的高溫高壓作用，其溫度教高，而且在氣缸中高速運動，加上機油高溫變質(zhì)，潤滑條件變壞，其磨損嚴重?；钊h(huán)磨損失效后，發(fā)動機出現(xiàn)啟動困難、功率不足、曲軸箱壓力升高、機油損耗量大、排氣冒黑煙，活塞邊面基碳嚴重。由于氣缸的磨損不均勻性，使其變成錐度和橢圓性，活塞在其中往復(fù)運動，沿頸項產(chǎn)生一張一縮

19、的運動，使環(huán)受彎曲應(yīng)力而容易折斷。，造成發(fā)動機卡死，拉缸、發(fā)動機不工作?；钊h(huán)一般是用合金鑄鐵鑄造的。第一道氣環(huán)的工作表面一般鍍有多孔銘。（多孔銘的硬度高，能儲存少量的機油），其它一般鍍錫或磷化，改栓磨合性能?；钊h(huán)上有一切口，且自由狀態(tài)不是圓形，其尺寸比氣缸的內(nèi)徑大，所以它隨活塞一起裝入氣缸后，便產(chǎn)生彈力而緊貼氣缸比，使燃氣不能通過環(huán)與氣缸比的接觸面的間隙。切口一般是0.250.8mmo油環(huán)：油環(huán)主要是刮油、布油和輔助密封作用。油環(huán)用來刮除氣缸比上多余的機油，并在氣缸比上鋪涂一層均勻機油膜，這樣即可以防止機油串入，又可以減小活塞與氣缸的磨損與摩擦阻力。油環(huán)分為普通油環(huán)和組合油環(huán)。普通油環(huán)一般

20、是由鑄鐵作成的，其外圓中間切有一道凹槽，在凹槽的底部加工有許多排油孔。組合油環(huán)由刮油片和兩個彈性寸環(huán)組合而成的。軸向寸環(huán)夾裝在第二第三刮油片之間。3）活塞銷活塞銷的作用是連接活塞與連桿小端，將活塞承受的氣體的作用力傳遞給連桿?；钊N為中空的圓柱體，一般采用低碳鋼、低碳合金鋼滲碳淬火或用45號中碳鋼高頻淬火。4）連桿作用：將活塞承受的力傳給曲軸，從而使活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。連桿承受活塞銷傳來得氣體的作用力以及本身擺動和活塞組往復(fù)運動時的慣性力，這些力的大小和方向都是周期性變化的，因此，連桿受到的是壓縮、拉升和彎曲等較邊載荷。組成：連桿一般由小頭、桿身和大頭三部分組成的。連桿一般中碳

21、鋼或合金鋼彈壓而成。連桿小端與活塞銷相連，工作時與銷之間有相對運動，小頭孔中有寸套（青銅）。在連桿的小端和寸套上鉆有小孔（油道），用來潤滑小端和活塞銷。連桿桿身通常作成工字型斷面，以求增加其強度和剛度。在其中間油潤滑油道。連桿大頭與曲軸的曲柄銷相連，大頭一般作剖分式的，被分開的部分稱為連桿蓋，接特制的連桿螺栓緊固在連桿的大頭上。連桿蓋與連桿大頭是組合搪孔，為了防止裝配錯誤，在同一側(cè)有配對記號。大頭孔表面有很高的光潔度，以便與連桿軸瓦緊密貼和。連桿大頭還銃有定位坑，連桿的大端還有有孔。連桿大頭按剖分面可分為平切口和斜切口兩種。一般汽油機連桿大頭的直徑小于氣缸的直徑，采用平切口；柴油機受力大，其大

22、頭直徑較大，超過氣缸的直徑,采用斜切口，一般與連桿軸線成3060C夾角。連桿螺栓是經(jīng)常受交變應(yīng)力作用的重要零件，安裝時，必須牢固可靠，要符合工廠規(guī)定的擰緊力矩，分23次擰緊。2.2,3曲軸飛輪組曲軸飛輪組主要由曲軸、飛輪以及其他不同作用的零件和附件組成。其零件和附件的種類和數(shù)量取決于發(fā)動機的結(jié)構(gòu)和性能要求。曲軸飛輪組的公用是把活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，為汽車的行駛和其他需要動力的機構(gòu)輸出扭矩。同事還儲存能量，用以克服非做功行程的阻力，使發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。3汽車發(fā)動機結(jié)構(gòu)方面的新技術(shù)3.1 FSI技術(shù)FSI是“FuelStratifiedInjection”的縮寫，意為燃油分層噴射，亦稱

23、“汽油缸內(nèi)直噴”。是大眾將其首創(chuàng)的柴油機缸內(nèi)直接噴射技術(shù)移植到汽油發(fā)動機領(lǐng)域的一項革命性的創(chuàng)新技術(shù)。通俗地說就是將汽油和空氣單獨注入燃燒室，空燃比的控制更加精確，從而使得燃燒更徹底，以此達到更加節(jié)油、更加環(huán)保的目標。FSI汽油直噴技術(shù)代表著汽油發(fā)動機的最新發(fā)展方向。通常的發(fā)動機采用的是將汽油和空氣在進氣歧管中混合后噴入燃燒室的，而汽油直噴技術(shù)則是將汽油直接注入燃燒室，通過均勻燃燒和分層燃燒，降低了燃油消耗，動力也有很大提升。FSI發(fā)動機采用可變進氣歧管，由電子系統(tǒng)控制所需的空氣流量，實現(xiàn)了無節(jié)流變質(zhì)調(diào)節(jié)，提高了充氣效率，從而獲得更高的升功率，而發(fā)動機的動態(tài)響應(yīng)也變得更為直接和迅速?？勺冞M氣歧管

24、配以進氣導(dǎo)向閥門，由一臺步進電機來調(diào)節(jié)其位置，這樣就可以根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速及負荷情況恰當?shù)乜刂瓶諝獾牧鲃雍托?。燃料和空氣混合氣體在燃燒室內(nèi)均勻分布，可自然提升動力，使得在較大的發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的每個工況點上都能迅速且充分地燃燒。FSI技術(shù)是將燃料直接噴入燃燒室，噴油嘴的位置由原來的進氣歧管處直接安在了燃燒室的上方，高壓電磁噴油嘴將燃油噴射時間控制在千分之一秒內(nèi)。所有氣缸共用一個蓄壓裝置一一共軌系統(tǒng)。噴嘴對燃料供應(yīng)的控制可以精確到毫秒，噴壓力高達110巴，而歧管噴射系統(tǒng)的噴射壓力只在4巴到6巴之間。噴油嘴都噴射時間被控制在千分之一秒內(nèi)，將燃料在最恰當?shù)臅r間直接注入燃燒室，通過對燃燒室內(nèi)特殊的幾何形

25、狀，讓混合氣能產(chǎn)生較強的渦流使空氣和汽油充分混合。然后使火花塞周圍區(qū)域能有較濃的混合氣，其它周邊區(qū)域有較稀的混合氣，保證了在順利點火的情況下盡可能的實現(xiàn)稀薄燃燒。這就是分層燃燒的精髓所在。直噴發(fā)動機的另一個好處在于隔絕了點燃后的混合氣向氣缸壁和氣缸蓋的散熱，從而降低了發(fā)動機的熱損耗。直噴式汽油發(fā)動機原理的特點是可采用兩種不同的注油模式，即分層注油和均勻注油模式。在油門半開狀態(tài)下，分層注油方式可充分發(fā)揮燃料的經(jīng)濟效益，因為這時只在火花塞周圍才需要富含汽油可觸發(fā)的油氣混合物。而在燃燒室的其它地方只需注入含高比例空氣的油氣混合物。在日常駕駛條件下，直噴式汽油發(fā)動機技術(shù)的節(jié)油性能將更加顯著，因為駕駛員

26、可不斷地來回更換采用分層注油和均勻注油兩種模式。直噴式汽油發(fā)動機技術(shù)之所以能夠?qū)崿F(xiàn)分層注油原理，是因為它可控制燃燒室內(nèi)的注油過程，并在完成觸發(fā)之前直接注入燃料。這樣就可大幅度減少燃燒所需的燃料一一這是實現(xiàn)FSI發(fā)動機經(jīng)濟效益最重要的先決條件。四氣門缸蓋采用低摩擦凸輪滾子挺桿配氣機構(gòu)，具進氣口幾何形狀源自自然吸氣式FSI發(fā)動機，這樣能產(chǎn)生更強的旋流，既保證了工作的精確性又能提高防爆震等級，從而提升發(fā)動機的工作效率。因此，渦輪增壓發(fā)動機的壓縮比可達10.5:1,這個數(shù)字原本只有自然吸氣的發(fā)動機才能達到，與歧管噴射發(fā)動機及常規(guī)渦輪增壓發(fā)動機相比，這一壓縮比以及汽油直噴的優(yōu)越性能是提高熱力效率的關(guān)鍵因

27、素。曲軸雙倍轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動的兩個平衡軸抵消來自發(fā)動機內(nèi)部運動慣力，并保證了高標準的發(fā)動機低噪聲，是四缸發(fā)動機所能達到的最佳境界。汽油直噴技術(shù)最顯著的優(yōu)點是在提供更大的輸出功率和扭矩的同時，提高了燃油經(jīng)濟性并且減少了排放。FSI發(fā)動機在提供更大的輸出功率和扭矩的同時，進一步提高了發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性并降低排放。與相同排量的傳統(tǒng)發(fā)動機相比，F(xiàn)SI發(fā)動機燃油消耗量有明顯的降低，在能源日趨緊缺的今天更加凸現(xiàn)其優(yōu)勢。幾年來的應(yīng)用證明，在同等排量下，F(xiàn)SI比傳統(tǒng)的MFI動力性顯著提高、輸出更高的功率和扭矩、燃油消耗可降低15%,從而實現(xiàn)了發(fā)動機動力性和燃油經(jīng)濟性的完美結(jié)合，是當今汽車工業(yè)發(fā)動機技術(shù)中最為成熟、最先

28、進的燃油直噴技術(shù)，并引領(lǐng)并延伸了汽油發(fā)動機的發(fā)展趨勢。3.2 TFSI技術(shù)受到FSI系列發(fā)動機取得成功的鼓舞，大眾繼而又推出了帶渦輪增壓器(Turbocharged)的TFSI系列發(fā)動機。TFSI系列發(fā)動機保留了FSI這個縮寫，不言而喻它仍然是“汽油缸內(nèi)直噴”。但放棄了分層充氣工作模式而致力于提高功率和扭矩。取而代之的是均質(zhì)充氣工作模式和渦輪增壓效果。也就是說TFSI取消了分層模式和氮氧化物傳感器，更注重較高功率和轉(zhuǎn)速所帶來的駕駛樂趣以及牽引力和超凡經(jīng)濟性。3.3 TSI技術(shù)優(yōu)勢分析1) TSI發(fā)動機定義及概述TSI是TurboFSI的縮寫，T即渦輪增壓、S指分層、I代表直噴。簡單來說，TSI

29、是帶渦輪增壓的FSI。從技術(shù)上講TSI與FSI是同一家族，缸內(nèi)直噴的工作原理相同，由于加入了增壓技術(shù)，TSI比FSI更先進，屬于大功率、低轉(zhuǎn)速大扭矩的發(fā)動機。直噴發(fā)動機的一個好處在于隔絕了已燃混合氣向氣缸壁和氣缸蓋的散熱，從而降低了發(fā)動機的熱損耗。從表面來看，TSI發(fā)動機與FSI相比減少了一個字母“F”，但名字的改變沒有令其本質(zhì)發(fā)生變化，加入增壓器后與普通直噴技術(shù)相比，TSI發(fā)動機擁有更小的體積和更出色的動力表現(xiàn)和節(jié)油優(yōu)勢。TSI燃油直噴技術(shù)是當今汽車工業(yè)發(fā)動機技術(shù)中最為成熟、最先進的燃油直噴技術(shù)，并引領(lǐng)了汽油發(fā)動機的發(fā)展趨勢。2) TSI發(fā)動機技術(shù)要點及優(yōu)勢TSI燃油直噴技術(shù)在同等排量下實現(xiàn)

30、了發(fā)動機動力性和燃油經(jīng)濟性的完美結(jié)合，是當今汽車工業(yè)發(fā)動機技術(shù)中最為成熟、最先進的燃油直噴技術(shù)，并引領(lǐng)了汽油發(fā)動機的發(fā)展趨勢將燃油直接噴射入氣缸的TSI發(fā)動機相比將燃油噴射至進氣歧管的傳統(tǒng)發(fā)動機，其優(yōu)勢在于：- 發(fā)動機控制策略采用基于扭矩控制；- 增壓器在發(fā)動機停止后有獨立冷卻系統(tǒng)；- 具有電子超速回流控制，防止增壓器；- 連續(xù)可變進氣配氣相位（曲軸轉(zhuǎn)角60。），令油耗降低，提高功率- 鏈條傳動。壽命長，終身免換，可靠性遠遠高于以前的齒帶傳動TSI發(fā)動機的新特點來自工程師們開發(fā)的大量關(guān)鍵組件，其中包括：- 為該技術(shù)專門設(shè)計的、單活塞高壓泵的共軌高壓噴射系統(tǒng)，負責提供充足的燃料，保證系統(tǒng)達到所需

31、要的壓力狀態(tài)- 全新設(shè)計的每氣缸配有4氣門的新氣缸蓋，氣門由凸輪滾子從動件驅(qū)動- 可持續(xù)控制進氣的燃燒進程- 排氣循環(huán)回收系統(tǒng)- 改進的排氣控制系統(tǒng)，帶有NOx存儲型催化式排氣凈化器和Nox感應(yīng)器，現(xiàn)在低硫汽油的供應(yīng)日益普及，發(fā)動機全面節(jié)油的潛力逐漸得以實現(xiàn)。在設(shè)計上，TSI發(fā)動機與其他傳統(tǒng)發(fā)動機的區(qū)別在于：與歧管噴射原理不同，TSI發(fā)動機配備了按需控制的燃油供給系統(tǒng)，每缸四氣門，可變進氣歧管以及進排氣凸輪軸連續(xù)可調(diào)裝置，汽油被直接噴入燃燒室，單活塞高壓泵的共軌高壓噴射系統(tǒng)負責提供精確的燃料，形成30到100巴之間的工作壓力。同時，燃料室的幾何設(shè)計以及毫秒級精確計算注入汽油量的功能大大提高了其

32、壓縮比，這也是高效新款發(fā)動機的必要先決條件。在進氣道方面，TSI發(fā)動機采用可變進氣歧由電子系統(tǒng)控制所需的空氣流量，實現(xiàn)了無節(jié)流變質(zhì)調(diào)節(jié)，提高了充氣效率，從而獲得更高的升功率，而發(fā)動機的動態(tài)響應(yīng)也變得更為直接。推動這種進步的主要因素是部分負荷狀態(tài)下的分層進氣原理。直噴式汽油發(fā)動機采用類似于柴油發(fā)動機的供油技術(shù)，通過一個活塞泵提供所需的100bar以上的壓力，將汽油提供給位于氣缸內(nèi)的電磁噴射器。噴油嘴將噴射時間控制在千分之一秒內(nèi)，將燃料在最恰當?shù)臅r間直接注入燃燒室，通過對燃燒室內(nèi)部形狀的設(shè)計，讓混合氣能產(chǎn)生較強的渦流使空氣和汽油充分混合。然后使火花塞周圍區(qū)域能有較濃的混合氣，其他周邊區(qū)域有較稀的混

33、合氣，保證了在順利點火的情況下盡可能的實現(xiàn)稀薄燃燒。這就是分層燃燒的精髓所在。3.4汽車發(fā)動機性能優(yōu)勢分析從途觀亮點解析大眾TSI發(fā)動機技術(shù)優(yōu)勢上海大眾的全新車型途觀即將上市。不少消費者已經(jīng)在展廳和這款車有過“親密接觸”了，它超乎想象的空間表現(xiàn)和精湛的工藝俘獲粉絲無數(shù)一一據(jù)官方公布的數(shù)據(jù)，途觀的預(yù)售已超過四萬臺。當然，感官上的“好”還只是淺層次的,途觀真正的“好”要開起來才知道。途觀發(fā)動機性能優(yōu)勢分析（圖3-1）上海大眾的全新車TSI屬于革命性技術(shù)，它配備在SUV型上優(yōu)勢將更為突出相信很多人對TSI發(fā)動機已經(jīng)并不陌生了。作為大眾的全球戰(zhàn)略機型，這個系列的發(fā)動機可謂集合了當前全球汽油發(fā)動機的所有

34、先進技術(shù)，包括缸內(nèi)直噴、新一代渦輪增壓等等，而像常規(guī)的VVT可變氣門正時等技術(shù)則更是不在話下。TSI的好處不光體現(xiàn)在技術(shù)術(shù)語或參數(shù)上，而是體現(xiàn)在日常用車的每一方面，它不僅動力更強進，而且油耗更低，相比市場上的常規(guī)發(fā)動機有著本質(zhì)的區(qū)別。有業(yè)內(nèi)人士甚至將其稱作“大眾的發(fā)動機革命”，它不僅引領(lǐng)了整個大眾家族的發(fā)動機全面革新，而且也成為全球汽油發(fā)動機新的發(fā)展方向一一全球各大廠商目前均在仿效大眾的做法，開發(fā)出類似TSI的機型來。TSI低速大扭矩的特性更符合SUV勺使用需求。無論是1.4TSI、1.8TSI還是2.0TSI,都具有常規(guī)自然吸氣發(fā)動機無法實現(xiàn)的動力特質(zhì)，即超強的低速大扭矩。這個“超強”體現(xiàn)在

35、兩個方面：第一是絕對數(shù)值大。以1.8TSI為例，常規(guī)看它對應(yīng)的是2.4L自然吸氣發(fā)動機，然而它250牛？?米的扭矩，在同級車中遙遙領(lǐng)先。第二，也是更為突出的一點，TSI發(fā)動機可以在很低的轉(zhuǎn)速下就能獲得峰值扭矩，并且可以一直持續(xù)下去。仍以1.8TSI為例，它在1500轉(zhuǎn)-4500轉(zhuǎn)均能獲得250牛？?米的扭矩。而自然吸氣發(fā)動機呢？它在1500轉(zhuǎn)獲得的扭矩甚至不及TSI發(fā)動機的一半。據(jù)此我們已經(jīng)可以想象出日常駕駛狀況下，二者在動力上的差距之大。轎車自重較輕，又是兩輪驅(qū)動，普通發(fā)動機也能滿足使用需求，因此TSI發(fā)動機帶來的動力優(yōu)勢不會那么立竿見影。SUV則不同，較大的自重和四驅(qū)系統(tǒng)都對動力提出了較高

36、的需求。很多人認為SUV“動力性不如轎車”，就源于此。市面上多數(shù)同級車配備的2.0L或2.4L發(fā)動機對SUV說只能算夠用，而無法有強勁的表現(xiàn)，途觀的TSI發(fā)動機在動力上的優(yōu)勢不言而喻。即使是不崇尚駕駛樂趣的車主，在駕駛配備TSI發(fā)動機的SUV車型時也能體會到它加速快帶來的好處。特別是在國道和高速公路上超越大卡車時，TSI發(fā)動機那種酣暢淋漓的加速感，絲毫不會因為SUV勺那些特性受到影響，這是普通發(fā)動機無論如何也做不到的。很多駕駛過途觀的業(yè)內(nèi)人士曾表示，1.8TSI途觀的發(fā)動機的實際動力比2.4升自然吸氣發(fā)動機更為強勁。不光是日常駕駛的動力性，SUV&越野時同樣需要在低速狀態(tài)下?lián)碛袕姶蟮呐ぞ?，這顯然也是TSI發(fā)動機的強項。這意味著途觀在應(yīng)付越野路