發(fā)動(dòng)機(jī)的歷史與發(fā)展

1、發(fā)動(dòng)機(jī)的歷史發(fā)動(dòng)機(jī)的歷史與發(fā)展與發(fā)展BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY 內(nèi)燃機(jī)基本結(jié)構(gòu)、概念回顧內(nèi)燃機(jī)基本結(jié)構(gòu)、概念回顧n何謂內(nèi)燃機(jī)？n內(nèi)燃機(jī)基本結(jié)構(gòu)、原理回顧n一個(gè)重要參數(shù)：壓縮比講解內(nèi)容講解內(nèi)容n一一 發(fā)動(dòng)機(jī)的誕生發(fā)動(dòng)機(jī)的誕生n二二 軍用動(dòng)力與近代史軍用動(dòng)力與近代史n三三 內(nèi)燃機(jī)行業(yè)前途問題內(nèi)燃機(jī)行業(yè)前途問題一一 發(fā)動(dòng)機(jī)的誕生發(fā)動(dòng)機(jī)的誕生惠更斯繪制的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)惠更斯繪制的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案圖（計(jì)方案圖（1673年）年）n1. 第一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)第一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī) 設(shè)計(jì)者惠更斯惠更斯：(荷蘭物理學(xué)家，法國巴黎凡爾塞宮的汲水總管。發(fā)現(xiàn)了土星光環(huán)、動(dòng)量守恒，發(fā)明鐘擺，提出光的波動(dòng)學(xué)說等

2、) 凡爾塞宮：耗水凡爾塞宮：耗水3000m3/天天 （來自塞那河） n火力內(nèi)燃機(jī)火力內(nèi)燃機(jī)n（1673設(shè)計(jì) 1685研制出來）一一 發(fā)動(dòng)機(jī)的誕生發(fā)動(dòng)機(jī)的誕生n需求是第一位的，技術(shù)推動(dòng)是第二位的。需求是第一位的，技術(shù)推動(dòng)是第二位的。 12年后 1685惠更斯的學(xué)生根據(jù)老師的原理圖，設(shè)計(jì)并研制了14臺(tái)直徑12m的水車，滿足了凡爾塞宮供水的要求。 意大利人的達(dá)芬奇于1509年繪出了類似的火力發(fā)動(dòng)機(jī)（設(shè)計(jì)構(gòu)想）！2 第一臺(tái)蒸汽機(jī)第一臺(tái)蒸汽機(jī)n紐科門蒸汽機(jī)紐科門蒸汽機(jī)（1712英英國鐵匠）國鐵匠），設(shè)計(jì)者巴黎醫(yī)學(xué)院學(xué)生巴平 ） 蒸汽力赫更斯的火力發(fā)動(dòng)機(jī)的火藥爆炸膨脹力需求推動(dòng)需求推動(dòng)煤礦排水。煤礦排水。

3、英國鐵匠紐科門英國鐵匠紐科門2 第一臺(tái)蒸汽機(jī)第一臺(tái)蒸汽機(jī)參數(shù)與指標(biāo)參數(shù)與指標(biāo)H10m，D=1454mm，S=2100mm，Pe=25馬力，n=9r/min，=1，e200MPa；噴壓獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；調(diào)節(jié)噴壓獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；調(diào)節(jié)噴油率的形狀，實(shí)現(xiàn)理想噴油規(guī)律。噴油率的形狀，實(shí)現(xiàn)理想噴油規(guī)律。n實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)多級噴射（在壓縮上止點(diǎn)附近多級噴射（在壓縮上止點(diǎn)附近，34ms內(nèi)，精內(nèi)，精確控制噴射確控制噴射5、6次；實(shí)現(xiàn)不同的目的）次；實(shí)現(xiàn)不同的目的）n眾多微小精密對。眾多微小精密對。（電控噴油器、泵、共軌腔調(diào)節(jié)裝置）（電控噴油器、泵、共軌腔調(diào)節(jié)裝置）Injection Rate- 60TDC+ 60 +

4、 120 CA 柔性內(nèi)燃機(jī)柔性內(nèi)燃機(jī) 結(jié)構(gòu)可變的柔性內(nèi)燃機(jī)，在工況變化頻繁的車用內(nèi)燃機(jī)特別是小轎車用汽油機(jī)上得到廣泛的采用。因?yàn)檐囉脙?nèi)燃機(jī)對動(dòng)力性、加速性、起動(dòng)性、排放性等要求要高。 車用內(nèi)燃機(jī)可變機(jī)構(gòu)主要有： 1 1. . 可變壓縮比可變壓縮比 2. 2. 可變進(jìn)氣系統(tǒng)可變進(jìn)氣系統(tǒng) 3. 3. 可變配氣機(jī)構(gòu)可變配氣機(jī)構(gòu) 4. 4. 可可變變進(jìn)氣渦流進(jìn)氣渦流 5. 5. 可可變供油變供油( (或噴油或噴油) )定時(shí)定時(shí) 6. 6. 可變增壓系統(tǒng)可變增壓系統(tǒng) 7. 7. 可調(diào)冷卻、潤滑系統(tǒng)可調(diào)冷卻、潤滑系統(tǒng) 綜合管理系統(tǒng)綜合管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)柔性內(nèi)燃機(jī)柔性內(nèi)燃機(jī)性能性能彈性內(nèi)燃機(jī)彈性內(nèi)燃機(jī)綜合綜合

5、智能內(nèi)燃機(jī)智能內(nèi)燃機(jī)難度：高速、準(zhǔn)確、可調(diào)難度：高速、準(zhǔn)確、可調(diào)寶馬可變配氣機(jī)構(gòu)寶馬可變配氣機(jī)構(gòu)問題問題3 3：內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)還有創(chuàng)新的空間嗎？還有創(chuàng)新的空間嗎？（1 1）目前，內(nèi)燃機(jī)還有許多問題沒有解決或沒能真）目前，內(nèi)燃機(jī)還有許多問題沒有解決或沒能真正解決正解決, ,還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到人們對它的要求。例如：還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到人們對它的要求。例如：HCCIHCCI（柴油均值預(yù)混合燃燒方式），等 內(nèi)燃機(jī)企業(yè)不創(chuàng)新就不可能生存！內(nèi)燃機(jī)企業(yè)不創(chuàng)新就不可能生存！ 迅速提高的排放要求是目前內(nèi)燃機(jī)新技術(shù)迅速迅速提高的排放要求是目前內(nèi)燃機(jī)新技術(shù)迅速推出、應(yīng)用的主要?jiǎng)恿χ弧Ｍ瞥?、?yīng)用的主要?jiǎng)恿χ弧?除排放之外，下

6、一個(gè)技術(shù)推動(dòng)力應(yīng)該是噪聲問除排放之外，下一個(gè)技術(shù)推動(dòng)力應(yīng)該是噪聲問題、可再生代用燃料問題，等。題、可再生代用燃料問題，等。內(nèi)燃機(jī)高、新技術(shù)內(nèi)燃機(jī)高、新技術(shù)新型動(dòng)力新型動(dòng)力n絕熱內(nèi)燃機(jī)絕熱內(nèi)燃機(jī) 絕熱復(fù)合式內(nèi)燃機(jī)絕熱復(fù)合式內(nèi)燃機(jī)n回?zé)崾絻?nèi)燃機(jī)回?zé)崾絻?nèi)燃機(jī) 自由活塞內(nèi)燃機(jī)自由活塞內(nèi)燃機(jī)n%63%38e內(nèi)燃機(jī)高、新技術(shù)內(nèi)燃機(jī)高、新技術(shù)新概念燃燒方式新概念燃燒方式n均勻充量壓縮燃燒均勻充量壓縮燃燒HCCIn低溫預(yù)混合燃燒低溫預(yù)混合燃燒MKn預(yù)混壓縮點(diǎn)火燃燒預(yù)混壓縮點(diǎn)火燃燒PCI n當(dāng)量燃燒當(dāng)量燃燒n汽油機(jī)分層燃燒系統(tǒng)汽油機(jī)分層燃燒系統(tǒng)n汽油機(jī)缸內(nèi)直噴燃燒控制系統(tǒng)汽油機(jī)缸內(nèi)直噴燃燒控制系統(tǒng)汽油機(jī)缸內(nèi)滾流

7、汽油機(jī)缸內(nèi)滾流控制與分層燃燒控制與分層燃燒1.直噴均質(zhì)燃燒直噴均質(zhì)燃燒2. 3.直噴稀薄分層燃燒直噴稀薄分層燃燒4.直噴擴(kuò)散燃燒直噴擴(kuò)散燃燒內(nèi)燃機(jī)高、新技術(shù)內(nèi)燃機(jī)高、新技術(shù)石油重整汽油RFG重整柴油RFDLPG CNG LNG 二甲醚DME 甲醇 F-T柴油 H2 乙醇 大豆甲酯 天然氣天然氣生物質(zhì)：玉米等大豆 B20、B30、B50 RFD M15、M20 RFGF-T50 RFDE10、E15、E20 RFG汽油汽油機(jī)、機(jī)、柴油柴油機(jī)、機(jī)、燃料燃料電池電池燃料燃料的來的來源源F-T柴油是用Fischer-Tropsch法從天然氣、煤或生物質(zhì)（如玉米稈）中制成的柴油二甲醚DME 、甲醇也可從

8、天然氣、煤或生物質(zhì)（如玉米稈）中制成從大豆油殘?jiān)笊纱蠖辜柞セ虼蠖挂阴?燃料設(shè)計(jì)燃料設(shè)計(jì)采用多種燃料（包括清潔燃料在內(nèi)），按一定比例混合，制成混合燃料，使其綜合的理化性能最適合某類發(fā)動(dòng)機(jī)的需要。燃料燃料內(nèi)燃機(jī)高、新技術(shù)內(nèi)燃機(jī)高、新技術(shù)供油技術(shù)供油技術(shù)n電控單體泵電控單體泵n泵噴嘴泵噴嘴nPTPT供油系統(tǒng)供油系統(tǒng) n高壓供軌系統(tǒng)高壓供軌系統(tǒng)n特色循環(huán)特色循環(huán)n米勒循環(huán)米勒循環(huán)n阿特金森循環(huán)阿特金森循環(huán)n增壓中冷循環(huán)增壓中冷循環(huán)n康明斯公司康明斯公司內(nèi)燃機(jī)高、新技術(shù)內(nèi)燃機(jī)高、新技術(shù)可變機(jī)構(gòu)可變機(jī)構(gòu)n電磁式氣門驅(qū)動(dòng)電磁式氣門驅(qū)動(dòng)n電液式氣門驅(qū)動(dòng)電液式氣門驅(qū)動(dòng)n可調(diào)工作循環(huán)可調(diào)工作循環(huán)n多氣門技

9、術(shù)多氣門技術(shù)nSiemensSiemens可變進(jìn)氣機(jī)構(gòu)可變進(jìn)氣機(jī)構(gòu)1-蓄壓室 ；2-電磁閥3-液力挺柱 ；4-凸輪5-搖臂 ；6-氣門彈簧7-進(jìn)氣門 內(nèi)燃機(jī)高、新技術(shù)內(nèi)燃機(jī)高、新技術(shù)混合動(dòng)力混合動(dòng)力n電電- -內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)n液壓儲(chǔ)能液壓儲(chǔ)能n飛輪電機(jī)飛輪電機(jī)n壓縮空氣動(dòng)力壓縮空氣動(dòng)力n新材料應(yīng)用新材料應(yīng)用n陶瓷、陶瓷、鈦合金鈦合金n碳素纖維碳素纖維n纖維增強(qiáng)塑料纖維增強(qiáng)塑料n粉末冶金材料粉末冶金材料n復(fù)合材料復(fù)合材料n內(nèi)燃機(jī)高、新技術(shù)內(nèi)燃機(jī)高、新技術(shù)主動(dòng)控制主動(dòng)控制n主動(dòng)減振技術(shù)主動(dòng)減振技術(shù)n主動(dòng)降噪技術(shù)主動(dòng)降噪技術(shù)n增壓技術(shù)增壓技術(shù)n超高增壓技術(shù)超高增壓技術(shù)n順序增壓順序增壓n斷缸技術(shù)斷缸技

10、術(shù)n可調(diào)增壓技術(shù)可調(diào)增壓技術(shù)n后處理技術(shù)后處理技術(shù)n微粒捕捉器與再生微粒捕捉器與再生nNOX催化轉(zhuǎn)換器催化轉(zhuǎn)換器n快速響應(yīng)的氧化催快速響應(yīng)的氧化催化轉(zhuǎn)換系統(tǒng)化轉(zhuǎn)換系統(tǒng)n冷冷EGREGRn問題問題3 3：內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)還有創(chuàng)新的空間嗎？還有創(chuàng)新的空間嗎？（續(xù)）（2 2）汽車是所有發(fā)達(dá)國家的支柱產(chǎn)業(yè)，投資力度大，（汽車是所有發(fā)達(dá)國家的支柱產(chǎn)業(yè)，投資力度大，（技術(shù)）競爭激烈。強(qiáng)烈的需求是內(nèi)燃機(jī)不斷改進(jìn)、創(chuàng)新技術(shù)）競爭激烈。強(qiáng)烈的需求是內(nèi)燃機(jī)不斷改進(jìn)、創(chuàng)新的原動(dòng)力。的原動(dòng)力。 汽車、發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)能帶動(dòng)十幾汽車、發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)能帶動(dòng)十幾 幾十行業(yè)（服務(wù)幾十行業(yè)（服務(wù)、油、橡膠、玻璃、電器、油、橡膠、玻璃、電器、

11、化工，、化工，）。 每增加每增加1 1個(gè)汽車工業(yè)工人，則增加個(gè)汽車工業(yè)工人，則增加710710位相關(guān)行位相關(guān)行業(yè)的就業(yè)業(yè)的就業(yè)1 1：710710 德國德國1/71/7的工人直接或間接為汽車服務(wù)；的工人直接或間接為汽車服務(wù)； 資金吞吐量非常大。資金吞吐量非常大。 問題問題4 4：國外內(nèi)燃機(jī)水平高在哪里？：國外內(nèi)燃機(jī)水平高在哪里？ 不斷研究、不斷嘗試新技術(shù)；不斷投入、不斷應(yīng)用新技不斷研究、不斷嘗試新技術(shù)；不斷投入、不斷應(yīng)用新技術(shù)；不斷吸收各行各業(yè)的新技術(shù)；將術(shù)；不斷吸收各行各業(yè)的新技術(shù)；將“小小”問題做精做深。問題做精做深。企業(yè)注重創(chuàng)新。企業(yè)注重創(chuàng)新。例：例： Nissan Nissan直列直列4 4缸汽油機(jī)采用了可變進(jìn)氣系統(tǒng)；缸汽油機(jī)采用了可變進(jìn)氣系統(tǒng)； Audi Audi的的V6V6汽油機(jī)的可變進(jìn)氣管結(jié)構(gòu)；汽油機(jī)的可變進(jìn)氣管結(jié)構(gòu)； 三菱發(fā)動(dòng)機(jī)的高速、低速可切換凸輪；三菱發(fā)動(dòng)機(jī)的高速、低速可切換凸輪； 豐田的進(jìn)氣渦流可調(diào)；豐田的進(jìn)氣渦流可調(diào)； 德國大眾的德國大眾的3 3升路波車（高壓共軌