汽車發(fā)動機技術(shù)及其新進(jìn)展-最新文檔資料

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)汽車發(fā)動機技術(shù)及其新進(jìn)展1 汽油發(fā)動機的基本原理和構(gòu)造 發(fā)動機是一種由許多機構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機器。無論是汽油機，還是柴油機；無論是四行程發(fā)動機，還是二行程發(fā)動機；無論是單缸發(fā)動機，還是多缸發(fā)動機。要完成能量轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)工作循環(huán)，保證長時間連續(xù)正常工作，都必須具備以下一些機構(gòu)和系統(tǒng)。 1.1 曲柄連桿機構(gòu) 曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運動零件。它由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。在作功行程中，活塞承受燃?xì)鈮毫υ跉飧變?nèi)作直線運動，通過連桿轉(zhuǎn)換成

2、曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，并從曲軸對外輸出動力。而在進(jìn)氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成活塞的直線運動。 1.2 配氣機構(gòu) 配氣機構(gòu)的功用是根據(jù)發(fā)動機的工作順序和工作過程，定時開啟和關(guān)閉進(jìn)氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進(jìn)入氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實現(xiàn)換氣過程。配氣機構(gòu)大多采用頂置氣門式配氣機構(gòu)，一般由氣門組、氣門傳動組和氣門驅(qū)動組組成。 1.3 燃料供給系統(tǒng) 汽油機燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動機的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去；柴油機燃料供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣

3、排出。 1.4 潤滑系統(tǒng) 潤滑系的功用是向作相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以實現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機件的磨損。并對零件表面進(jìn)行清洗和冷卻。潤滑系通常由潤滑油道、機油泵、機油濾清器和一些閥門等組成。 1.5 冷卻系統(tǒng) 冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)動機的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風(fēng)扇、水箱、節(jié)溫器等組成。 1.6 點火系統(tǒng) 在汽油機中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點燃的，為此在汽油機的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為點火系，點火系通常由蓄電池、發(fā)電機、分

4、電器、點火線圈和火花塞等組成。 1.7 起動系統(tǒng) 要使發(fā)動機由靜止?fàn)顟B(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動發(fā)動機的曲軸，使活塞作往復(fù)運動，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動活塞向下運動使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機才能自行運轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動進(jìn)行。因此，曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動到發(fā)動機開始自動地怠速運轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動機的起動。完成起動過程所需的裝置，稱為發(fā)動機的起動系。 2 汽油發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展趨勢 與汽車造型設(shè)計流行趨勢的日新月異相比，近10年來車用汽油發(fā)動機技術(shù)升級主要體現(xiàn)在為適應(yīng)環(huán)保法規(guī)而引入的排放后處理以及電控系統(tǒng)的優(yōu)化升級方面，總體技術(shù)框架并未獲得革命性突破。 2.1 普及技術(shù)：多氣門技術(shù)與

5、頂置凸輪軸 多氣門：老式發(fā)動機大多采用每缸2氣門，一進(jìn)氣一排氣；目前汽車發(fā)達(dá)國家最新推出的車型，發(fā)動機多采用單缸四氣門和五氣門，前者兩進(jìn)兩排，后者三進(jìn)兩排。一般說氣門多的發(fā)動機更先進(jìn)，其進(jìn)排氣效率高，動力更強，同等條件下油耗會低一些；但多氣門發(fā)動機維修難度較大，達(dá)到最大扭矩轉(zhuǎn)速也往往更高，起步加速未必超過2氣門發(fā)動機。 頂置凸輪軸：凸輪軸是屬于發(fā)動機的配氣機構(gòu)，按安裝位置分為下置、中置、頂置三種形式。轎車發(fā)動機由于轉(zhuǎn)速可達(dá)5000rpm以上，為保證進(jìn)排氣效率，都采用了頂置式氣門裝置。頂置凸輪軸按照凸輪軸的數(shù)目，分為單頂置凸輪軸（SOHC）和雙頂置凸輪軸（DOHC），由于中高檔轎車發(fā)動機一般是多

6、氣門及V形汽缸排列，需采用DO鄄HC分別控制進(jìn)、排氣門。 2.2 領(lǐng)先技術(shù)：渦輪增壓、可變氣門正時與雙火花塞 渦輪增壓：在排量一定情況下，若想提高發(fā)動機功率，最有效的方法是增加燃料并提供足夠支持燃燒的空氣。渦輪增壓由發(fā)動機排出的廢氣帶動渦輪高速旋轉(zhuǎn)，再通過一系列機械傳動機構(gòu)，推動風(fēng)扇為發(fā)動機壓入更多空氣?？勺儦忾T正時：也稱可變配氣相位。發(fā)動機在一些工況下會出現(xiàn)難以解決的矛盾，例如如何保證低轉(zhuǎn)速時的扭矩輸出和高轉(zhuǎn)速時的功率輸出及在這些工況下的燃油消耗等問題，用單個節(jié)氣門控制的燃油供給方式是難以完滿解決的。最好的方式就是通過可變進(jìn)氣管道、可變壓縮比和可變氣門的升程和正時來解決這個問題。雙火花塞：適

7、用于排量較小的車型，國內(nèi)典型的車型是飛度1.3的iDSI智能雙火花塞順序點火系統(tǒng)，每個汽缸有兩個火花塞對角布置，實現(xiàn)順序相位點火控制。雙火花塞的設(shè)計使點火的效率更高，同時提高了發(fā)動機的壓縮比，使燃燒效率得到提升。國外使用該技術(shù)的車型包括阿爾法?羅米歐156等。 2.3 前沿技術(shù)：缸內(nèi)直噴與可變進(jìn)氣歧管長度 缸內(nèi)直噴：缸內(nèi)直噴通過均勻燃燒和分層燃燒，實現(xiàn)燃油消耗降低，比常規(guī)發(fā)動機節(jié)油10%以上，動力性能同時大幅提升。目前歐洲市場上銷售的拉古娜II2.0 IDE與奧迪A42.0LFSI等運動版車型均采用了缸內(nèi)直噴技術(shù)。日本版第十二代皇冠裝備的3GR-FSE發(fā)動機本已采用了缸內(nèi)直噴技術(shù)，但一汽豐田出

8、于對中國油品質(zhì)量的擔(dān)心，在國產(chǎn)版使用了3GR-FE發(fā)動機，使得缸內(nèi)直噴技術(shù)與中國消費者擦肩而過。 可變進(jìn)氣歧管長度：燃燒所必須的空氣通過進(jìn)氣歧管進(jìn)入汽缸。較長的進(jìn)氣歧管使發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速下獲得較大的扭矩，但在高轉(zhuǎn)速下卻會出現(xiàn)較低的最大輸出功率；較短的進(jìn)氣歧管使發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速下獲得較小的扭矩，但在高轉(zhuǎn)速下卻會出現(xiàn)較高的最大輸出功率。通過雙級可變進(jìn)氣歧管，可以保證在相應(yīng)的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)具有有效長度，保證低轉(zhuǎn)速具有較大的扭矩的同時，在高轉(zhuǎn)速區(qū)也具有較高的最大輸出功率，保證發(fā)動機在高速行駛時具有較好的加速性。可變進(jìn)氣歧管長度技術(shù)與中國消費者沒有太大關(guān)聯(lián)，國際上用該技術(shù)的包括寶馬7系和藍(lán)博基尼等少數(shù)車型。 3

9、 全新的汽車?yán)砟?有氧發(fā)動機 有氧發(fā)動機是一種用發(fā)動機自身驅(qū)動的制氧機制造氧氣，然后通過燃料和氧氣混合后點燃產(chǎn)生高溫高壓工質(zhì)來工作，以完成熱功轉(zhuǎn)換的機械。 有氧發(fā)動機屬于兩沖程發(fā)動機，由于燃料在有充足氧氣的情況下很容易被點燃，所以不再需要用壓縮來提高混合氣的壓力和溫度。眾所周知燃料在有充足氧氣的情況下被點燃，可以發(fā)生爆炸。雖然爆炸一般難以控制，但是通過控制爆炸物量的方式就可以控制釋放出來能量的大小。同時有氧發(fā)動機用葉輪取代活塞承受高溫高壓氣體的推力，等于擴(kuò)大了活塞的上下止點間距離，能更充分的接受和轉(zhuǎn)化燃料爆發(fā)力。 有氧發(fā)動機的工作原理是：一定量的燃料和氧氣在密閉氣室內(nèi)混合并點燃爆炸，爆炸產(chǎn)生的

10、高壓氣體推動特制的氣動馬達(dá)轉(zhuǎn)動，氣動馬達(dá)上的小齒輪與輪圈上的內(nèi)齒圈嚙合，推動車輪旋轉(zhuǎn)。從而實現(xiàn)利用燃料和氧氣混合爆炸完全釋放能量、又能安全有效的輸出對外做功的目的。 有氧發(fā)動機驅(qū)動的汽車相對現(xiàn)有汽車在整體上有優(yōu)勢：有氧發(fā)動機的結(jié)構(gòu)簡單，從能量釋放到最后作功的能量傳遞環(huán)節(jié)減少到只有一個氣動馬達(dá)，不再需要活塞、曲軸、連桿、飛輪等，減少了摩擦損失的能量，所以機械效率高于內(nèi)燃發(fā)動機；有氧發(fā)動機相對現(xiàn)有內(nèi)燃機不但節(jié)省燃料，而且減少了對外界污染。因為有氧發(fā)動機由自身驅(qū)動的制氧機供氧幫助燃燒，燃料的氧化充分，能量轉(zhuǎn)化率高，而且不再局限于石化有機燃料，可以使用氣體，液體，固體粉末等多種形式的燃料?，F(xiàn)有內(nèi)燃發(fā)動機使用空氣助燃，而空氣含氧量低，不能使燃料完全氧化，結(jié)果即浪費了燃料又污染環(huán)境。使用有氧發(fā)動機的車輛，車速和燃料消耗量成正比，無論低速或高速行駛都是經(jīng)濟(jì)油耗，而且車輛在行進(jìn)時發(fā)動機工作，在停車時發(fā)動機停止工作，減少了發(fā)動機空轉(zhuǎn)的能量消耗，相對內(nèi)燃發(fā)動機節(jié)省燃料。 有氧發(fā)動機驅(qū)動的汽車相對現(xiàn)有汽車在使用控制上有優(yōu)勢：使用有氧發(fā)動機的車輛，發(fā)動機自身就可以完成動力產(chǎn)生、傳遞以及無級變速，因此不需要傳統(tǒng)汽車的傳動系統(tǒng)，離合器、