汽油發(fā)動機系統(tǒng)技術介紹_201603

1、1汽油發(fā)動機系統(tǒng)技術介紹汽油發(fā)動機系統(tǒng)技術介紹Kevin.AGKevin.AG2016.32016.32016.32016.3汽油發(fā)動機系統(tǒng)汽油發(fā)動機系統(tǒng)2大眾EA888第三代發(fā)動機集成式排氣歧管（IAGK）缸內直噴+歧管噴射廢氣渦輪增壓可變升程技術（AVS）汽油發(fā)動機系統(tǒng)汽油發(fā)動機系統(tǒng)3燃油噴射系統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)1燃油噴射系統(tǒng)2空氣供給與增壓系統(tǒng)3發(fā)動機集成化與輕量化4起停系統(tǒng)5混合動力系統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)4n 缸內多點直噴系統(tǒng)框圖缸內多點直噴系統(tǒng)框圖油箱濾清器高壓油泵油軌噴油器1噴油器2噴油器3噴油器4軌壓傳感器壓力調節(jié)閥輸油泵控制單元ECU電動輸油泵燃油噴射系統(tǒng)5大眾2.0TSI 缸內多點直噴

2、系統(tǒng)(機械部分）四方凸輪軌壓傳感器高壓燃油泵高壓燃油泵噴油器噴油器油箱進油燃油壓力調節(jié)閥凸輪軸高壓油軌技術優(yōu)勢：更好的霧化和油氣混合；缺點：溫度高，易產生NOx和進氣門積碳；核心部件：集成壓力調節(jié)閥和限壓閥的高壓燃油泵、噴孔精確設計的噴油器；技術趨勢：缸內多點直噴是主流，部分仍采用歧管噴射；n 汽油機缸內直噴系統(tǒng)汽油機缸內直噴系統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)6大眾EA888第三代發(fā)動機高壓燃油泵高壓燃油泵燃油計量閥高壓噴油器高壓噴油器低壓噴油器低壓噴油器低壓油軌低壓燃油壓力傳感器高壓油軌節(jié)氣門進氣溫度傳感器高壓系統(tǒng)低壓系統(tǒng)技術優(yōu)勢：可以彌補缸內直噴的缺陷，減少排放；核心部件：結構改進的進氣歧管、高低壓噴油器、

3、高壓燃油泵；設計制造成本增加，該系統(tǒng)并未廣泛應用。n 缸內直噴缸內直噴+ +歧管噴射歧管噴射燃油噴射系統(tǒng)7進油閥燃油壓力調節(jié)閥限壓閥出油閥泵柱塞緩壓器技術要點：1、類似Mprop的燃油壓力調節(jié)閥；2、精確性和一致性好的限壓閥；目前高壓燃油泵大多集成了限壓閥和壓力調節(jié)閥，結構基本固定一致。n 高壓燃油泵高壓燃油泵燃油噴射系統(tǒng)8技術要求：孔隙的公差控制；偶件的公差配合；噴油器的一致性；對結構設計和加工能力要求較高；目前主流為電磁閥多孔結構，壓電式新型結構在部分高端機型上應用。n 噴油器噴油器燃油噴射系統(tǒng)9濾芯由多孔陶瓷和紙質兩種，目前大多采用經過樹脂處理的微孔濾紙；濾芯需要經過打摺、修正、粘合等工

4、藝，確保其性能；1、6- 殼體；2-箍圈； 3-墊片； 4-濾紙； 5-彈簧； 7-支撐管n 燃油濾清器燃油濾清器燃油噴射系統(tǒng)10分類：滾柱式、齒輪式、葉片式；目前大多采用滾柱式和葉片式；總成包括泵體、永磁電機、殼體，附加結構有單向閥和卸壓閥；通常內置在油箱內，起到散熱和靜音作用。也有采用雙級泵系統(tǒng)（葉片+滾柱）n 電動輸油泵電動輸油泵汽油發(fā)動機系統(tǒng)汽油發(fā)動機系統(tǒng)11空氣供給和增壓系統(tǒng)空氣供給和增壓系統(tǒng)1燃油噴射系統(tǒng)2空氣供給與增壓系統(tǒng)3發(fā)動機集成化與輕量化4起停系統(tǒng)5混合動力系統(tǒng)空氣供給和增壓系統(tǒng)12n 渦輪增壓系統(tǒng)概覽渦輪增壓系統(tǒng)概覽新鮮空氣節(jié)氣門增壓空氣循環(huán)閥中冷器進氣壓力/溫度傳感器進

5、氣壓力/溫度傳感器軌壓傳感器缸體排氣歧管旁通閥電磁閥旁通閥渦輪增壓壓力限制閥廢氣壓力單元空氣供給和增壓系統(tǒng)13n 發(fā)動機空氣進氣系統(tǒng)發(fā)動機空氣進氣系統(tǒng)奧迪TFSI縱置發(fā)動機空氣進氣廢氣渦輪增壓器廢氣渦輪增壓器進氣歧管進氣歧管空氣濾清器空氣濾清器中冷器中冷器節(jié)氣門控制單元節(jié)氣門控制單元增壓壓力傳感器空氣供給和增壓系統(tǒng)14空氣濾清器 TSI 1.4T空氣濾清器 TSI 1.8T技術要求：過濾效率高、氣阻低、兼?zhèn)涑凉窈拖暪δ?；乘用車一般采用單級空氣濾清器，經過（酚醛）樹脂的浸漬處理；其它過濾材料包括泡沫塑料和金屬網，目前紙濾最多。n 空氣濾清器空氣濾清器空氣供給和增壓系統(tǒng)15高壓燃油泵進氣歧管翻板

6、進氣溫度傳感器進氣壓力傳感器MPIMPI歧管噴油器歧管噴油器FSIFSI缸內直噴噴油器缸內直噴噴油器節(jié)氣門控制單元進氣歧管翻板閥進氣歧管翻板電位計與發(fā)動機進行匹配設計，確定結構和布置；材料目前采用尼龍工程塑料，如Nylon 66，鋁合金已經很少。工藝用熱熔芯法（第一代）、焊接成型法（第二代）、粘結劑粘合技術（第三代）新的技術：可變氣道長度、可變氣道截面、可變諧振效應等。n 塑料進氣歧管塑料進氣歧管空氣供給和增壓系統(tǒng)16缸體缸蓋一體式排氣歧管渦輪外殼廢氣泄壓閥一體式脈動消聲器通向中冷器來自空氣濾清器氧傳感器增壓壓力調節(jié)器渦輪增壓空氣循環(huán)閥核心部件：渦輪和壓縮葉片、增壓壓力調節(jié)器、廢氣泄壓閥、空氣

7、循環(huán)閥；渦輪用銀合金（或耐熱結構陶瓷）制成，壓縮器葉輪用鋁合金制成；重點技術在于渦輪結構和壓力、溫度控制；目前車用大多采用單渦輪結構；改進技術：葉片重量及結構優(yōu)化，可變幾何渦輪（翼片、面積），雙渦管、雙渦輪n 廢氣渦輪增壓器廢氣渦輪增壓器空氣供給和增壓系統(tǒng)17渦輪殼體渦輪廢氣泄壓閥（旁通閥）一體式脈動消聲器壓氣機葉輪氧傳感器增壓壓力調節(jié)器渦輪增壓空氣循環(huán)閥與缸蓋連接的法蘭n 廢氣渦輪增壓器廢氣渦輪增壓器空氣供給和增壓系統(tǒng)18空氣濾清器空氣濾清器羅茨式機械增壓器羅茨式機械增壓器增壓空氣冷卻器增壓空氣冷卻器進氣歧管翻板n 羅茨機械增壓器羅茨機械增壓器空氣供給和增壓系統(tǒng)19節(jié)氣門控制單元節(jié)氣門控制單

8、元隔音板殼體轉子轉子皮帶輪驅動裝置殼體帶有軸承的轉動軸去耦合元件（SSI）增壓空氣冷卻器增壓空氣冷卻器后部轉子軸承同步齒輪調節(jié)翻板控制單元軸承蓋前部轉子軸承n 羅茨機械增壓器羅茨機械增壓器空氣供給和增壓系統(tǒng)20皮帶輪扭轉彈簧帶有軸承的傳動軸輸入軸套輸出軸套同步齒輪轉子轉子核心部件：轉子、殼體；轉子采用漸開線扭葉結構，表面涂有特殊材料（如石墨），用滾齒工藝加工成型。目前大多采用四葉片160扭轉結構。殼體用鎳、鉻、硅合金材料制成。與轉子之間需要高精度配合以滿足增壓性能需要?？臻g結構設計需要考慮空氣流道和聲學優(yōu)化。殼體殼體n 羅茨機械增壓器羅茨機械增壓器空氣供給和增壓系統(tǒng)21雙葉片式（早期）三葉片式

9、（常見）旋轉活塞式結構，采用擠壓原理，內部無壓縮過程；曲軸驅動轉子沿相反方向轉動，看似“相互嚙合”；轉子與殼體間形成密封空間，葉片帶動空氣從入口至出口，增壓壓力由回流產生。空氣入口轉子1殼體轉子2目前新一代采用四葉片式n 羅茨機械增壓器工作原理羅茨機械增壓器工作原理空氣供給和增壓系統(tǒng)對比22機械增壓機械增壓渦輪增壓渦輪增壓結構結構結構緊湊、但配合精度（轉子-殼體）要求較高，因此生產成本高結構精度要求不高，但與發(fā)動機匹配要求高，安裝成本高。增壓能力增壓能力消耗部分發(fā)動機功率，提升約46%的功率。壓縮機壓縮空氣，提升約40%的功率。驅動方式驅動方式發(fā)動機曲軸直接驅動廢氣驅動渦輪運動增壓特性增壓特性

10、全程線性持續(xù)增壓，無增壓遲滯，起步特性好，但需要消耗部分發(fā)動機功率，適合中低轉速工況。需在一定轉速條件下介入，有增壓遲滯，但增壓效果明顯，爆發(fā)力強，適合中高轉速工況。可靠性可靠性壽命短，維護成本高壽命較機械增壓器長，但仍需較高的維護成本。其它其它需要進行降噪音設計，增加設計成本需要改進渦輪遲滯現(xiàn)象，增加設計成本?？諝夤┙o和增壓系統(tǒng)23大眾1.4L TSI雙增壓發(fā)動機 機械增壓器機械增壓器渦輪增壓器渦輪增壓器機械增壓負責起動特性；渦輪增壓負責中高速特性。一般僅高端機型采用。n 機械增壓機械增壓+ +渦輪增壓渦輪增壓空氣供給和增壓系統(tǒng)24壓縮葉輪壓縮葉輪渦輪渦輪機械增壓器機械增壓器進氣口空氣濾清器

11、進氣翻板空氣循環(huán)閥節(jié)氣門廢氣出口n 混合增壓系統(tǒng)混合增壓系統(tǒng)空氣供給和增壓系統(tǒng)25大小兩個渦輪并聯(lián)使用，低速時驅動小渦輪工作，中高速時同時工作，是改善渦輪增壓遲滯的技術手段之一。高端機型應用，家用車很少安裝。n 雙渦輪增壓雙渦輪增壓空氣供給和增壓系統(tǒng)26葉片槽式調節(jié)器大多采用液力驅動，利用凸輪軸角度的切換來改變氣門正時。電磁驅動式應用在高端機型上（如奧迪AVS）。n 可變氣門正時系統(tǒng)可變氣門正時系統(tǒng)空氣供給和增壓系統(tǒng)27凸輪軸型線設計：高低角度凸輪。搖臂鎖和分離系統(tǒng)控制。n 可變氣門升程系統(tǒng)可變氣門升程系統(tǒng)空氣供給和增壓系統(tǒng)28 主要由旋轉閥、電位計、減速齒輪、直流電動機組成 通過電位測量來控

12、制閥門開度，進而控制廢氣循環(huán)量 電位計包含測量膜片和滑片，通過閉環(huán)系統(tǒng)控制旋轉閥開關。n EGREGR廢氣循環(huán)系統(tǒng)廢氣循環(huán)系統(tǒng)汽油發(fā)動機系統(tǒng)29發(fā)動機集成化與輕量化發(fā)動機集成化與輕量化1燃油噴射系統(tǒng)2空氣供給與增壓系統(tǒng)3發(fā)動機集成化與輕量化4起停系統(tǒng)5混合動力系統(tǒng)發(fā)動機集成化與輕量化30冷起動時冷卻液由廢氣加熱，發(fā)動機更快達到運行溫度；催化器預熱速度更快；全負荷工作時冷卻液強制潤滑排氣歧管，擴大工作范圍大眾1.4L TSI發(fā)動機（EA211）n 集成排氣歧管集成排氣歧管IAGKIAGK發(fā)動機集成化與輕量化31大眾1.4L TSI發(fā)動機（EA211）鋁合金材質。鑲鑄鐵鋼套。n 缸體材質輕量化缸體

13、材質輕量化發(fā)動機集成化與輕量化32對傳統(tǒng)的8塊配重結構進行優(yōu)化設計，去掉了其中的4塊配重。大眾1.4L TSI發(fā)動機（EA211）n 曲軸輕量化曲軸輕量化發(fā)動機集成化與輕量化33將氣門室蓋和凸輪軸蓋集成，與凸輪軸一起形成凸輪軸殼體總成，減輕整體重量。維護時需要整體更換，成本較高。大眾1.4L TSI發(fā)動機（EA211）n 集成氣門室蓋集成氣門室蓋汽油發(fā)動機系統(tǒng)34起停系統(tǒng)起停系統(tǒng)1燃油噴射系統(tǒng)2空氣供給與增壓系統(tǒng)3發(fā)動機集成化與輕量化4起停系統(tǒng)5混合動力系統(tǒng)起停系統(tǒng)35n 分離式啟停系統(tǒng)分離式啟停系統(tǒng)起停系統(tǒng)36發(fā)電機起動機起動機核心部件：直流電動機、傳動機構、電磁開關發(fā)電機核心部件：轉子、定子、整流器、電壓調節(jié)器等n 加強型起動機與發(fā)電機加強型起動機與發(fā)電機汽油發(fā)動機系統(tǒng)37混合動力