汽車發(fā)動機新技術新結構

1、汽車發(fā)動機新技術新結構第1頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四 1. 可變配氣相位與氣門升程 1.1 可變進氣系統作用： 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。第2頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四可變進氣系統的分類： （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。 雙脈沖進氣系統。 四氣門二階段進氣系統

2、。 三階段進氣系統。第3頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四（2）VTEC工作原理。當發(fā)動機在中低速工作時，控制系統使主、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。第4頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四（3）i-VTEC發(fā)動

3、機。 i-VTEC系統是在VTEC系統的基礎上，增加了一個稱為VTC（Variable timing control可變正時控制）的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。 寶馬汽車公司VANOS（Variable camshaft control），稱為可變凸輪軸控制系統，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）。第5頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四1.2 可變氣門正時和升程控制系統1.本田汽車公司VTEC技術 本田V

4、TEC（Variable Valve Timing & Lift electronic control system），稱為電子控制可變氣門正時與舉升系統，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。第6頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四1.3 豐田汽車公司VVT-i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。（1）VVT-i的結構。VVT-i系統由VVT-i控制器、凸輪軸正時機油控制閥和傳感器三部分組成。第7頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四第8頁，共

5、51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四VVT-i控制器的結構：第9頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四（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。 第10頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四2 電子節(jié)氣門2.1 電子節(jié)氣門的結構電子

6、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)行器第11頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四2.2 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

7、置進行不斷的修正，使節(jié)氣門的開度達到理想的位置。第12頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四2.3 電子節(jié)氣門的應用寶馬汽車公司Valvetronic電子氣門第13頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四第14頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四3.2 缸內汽油直噴系統的構造和工作原理EA888發(fā)動機燃油供給系統第15頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四3 缸內汽油直噴發(fā)動機3.1 缸內汽油直噴系統概述缸內汽油直噴發(fā)動機一般簡稱FSI發(fā)動機，FSI（Fuel Stratified Injection）字面意思為燃油分層噴射，使汽

8、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。第16頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四FSI發(fā)動機的工作原理基于分層進氣原理。FSI發(fā)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混合氣的稀薄燃燒。第17頁，共51頁，2022年，5月2

9、0日，9點7分，星期四3.3 缸內汽油直噴系統在車上的應用奧迪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Cayenne，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 TSI發(fā)動機與FSI發(fā)動機比較第18頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四3

10、.5 雙噴射系統發(fā)動機豐田雷克薩斯LS460 4.6L V8發(fā)動機采用直接燃油噴射和進氣口燃油噴射兩個系統。3.6 奔馳壓電直噴發(fā)動機CGI4 復合火花點火發(fā)動機1. 本田飛度1.3L I-DSI發(fā)動機。第19頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四2. 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的動力系統是一部5.0升V8發(fā)動機，保留了奔馳傳統的3氣門技術但用上了較為先進的雙火花塞點火系統，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。第20頁，共51頁，20

11、22年，5月20日，9點7分，星期四5 稀燃發(fā)動機5.1 發(fā)動機稀燃系統的特點噴油正時對稀燃系統的燃燒速度和燃燒穩(wěn)定性具有一定的影響。稀燃系統的點火正時需要合理匹配。汽油機實現稀燃的關鍵技術：提高壓縮比。分層燃燒技術。高能點火。第21頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四5.2 發(fā)動機稀燃系統的控制1. 空燃比的閉環(huán)控制（反饋控制）。2噴油時刻的控制。3. 點火正時的控制。第22頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四6 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

12、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。第23頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四轉子發(fā)動機的工作過程第24頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四7 轉子發(fā)動機7.1 轉子發(fā)動機的發(fā)展歷史轉子發(fā)動機由德國人菲加士汪克爾發(fā)明。7.2 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。第25頁，共

13、51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四7.3 轉子發(fā)動機與傳統往復式發(fā)動機的比較轉子發(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。可靠性和耐久性提高。油耗大。第26頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四2. 轉子發(fā)動機與傳統活塞往復式發(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?；钊鶑褪桨l(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，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

14、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）和轉子的數量來表示。第27頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四7.4 轉子發(fā)動機的應用馬自達RX8跑車第28頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四8 柴油機共軌直噴技術8.1 柴油機電控燃油系統概述1. 柴油機電控燃油系統的分類第一代電控噴油系統是位置控制式。第二代電控噴油系統是時間控制式。第三代電控噴油系統是時間壓力控制式，即電控共軌式噴油系統。2. 柴油機電控燃油噴射系統的特點 （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

15、）響應快，控制精確。 （4）控制策略靈活多樣。第29頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四8.2 電控共軌系統的組成第30頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四8.3 典型電控共軌系統的結構和工作原理1.供油泵結構和工作原理第31頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四2. 噴油器的結構與工作原理第32頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四 3. 共軌組件第33頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四8.4 電控共軌系統應用舉例華泰現代2.9升特拉卡CRDI。哈弗TC柴油車。9 發(fā)動機增壓技術9.1增壓系統的特性和種類

16、第34頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四9.2 發(fā)動機增壓技術的發(fā)展歷史9.3 機械增壓器的結構和工作原理第35頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四9.4 渦輪增壓器的結構和工作原理第36頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四9.5 發(fā)動機雙增壓技術1.雙渦輪增壓。2.綜合運用機械增壓和廢氣渦輪增壓。9.6 增壓中冷技術9.7 TDI與SDI技術第37頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四9.8 發(fā)動機增壓技術在車上的應用渦輪增壓器的應用： 奧迪 1.9 TDi L4， 2.5 TDi V6，3.3 TDi V8 柴油增壓發(fā)

17、動機； 寶馬2.0L4， 3.0 L6和 4.0 V8柴油增壓發(fā)動機； 奔馳2.2 CDI L4， 2.7 CDI L5 和 3.2 CDi V6柴油增壓發(fā)動機。機械增壓器的應用： 阿斯頓 馬丁 DB7 3.2 六缸和 Vantage 5.3 V8 發(fā)動機； 通用3.8 V6發(fā)動機； 捷豹4.0 V8發(fā)動機； 奔馳 2.0 和2.3 四缸發(fā)動機； 馬自達 Miller Cycle V6發(fā)動機。機械增壓+渦輪增壓技術的應用： 大眾 Golf GT 1.4TSI發(fā)動機。第38頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四10 對置式發(fā)動機10.1 發(fā)動機結構形式概述 直列發(fā)動機(LineE

18、ngine)。 V型發(fā)動機。 W型發(fā)動機。 水平對置發(fā)動機。 轉子發(fā)動機。第39頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四 10.2 典型對置式發(fā)動機結構和工作原理第40頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四10.3 對置式發(fā)動機應用舉例保時捷Cayman SSUBARU 2.5升水平對置（DOHC）雙頂置凸輪軸渦輪增壓發(fā)動機。第41頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四11 W12發(fā)動機W12型發(fā)動機采用Motronic 管理系統第42頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四W12發(fā)動機的特點： 結構緊湊，重量輕。 發(fā)動機的高度顯著降

19、低。 采用干式潤滑系統。12 HEMI發(fā)動機12.1 HEMI發(fā)動機的發(fā)展歷史HEMI發(fā)動機最早出現在1948年，當時開發(fā)了一款用于捷豹汽車的6缸HEMI發(fā)動機，隨后在1951年，克萊斯勒汽車公司發(fā)布了180馬力的V-8 HEMI發(fā)動機，排量5.4升(331立方英寸)，因此被命名為“331 HEMI”。第43頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四第44頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四12.2 HEMI發(fā)動機MDS系統結構和工作原理MDS是英文Multi Displacement System的簡稱，即多段式排氣量調節(jié)系統。MDS系統使發(fā)動機工作汽缸在8缸和

20、4缸之間切換，它最大的好處就是提高了發(fā)動機的燃油經濟性。第45頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四13 發(fā)動機管理系統13.1 發(fā)動機管理系統概述汽車發(fā)動機管理系統（Engine Management System，簡稱EMS）1.國外發(fā)動機管理系統制造商。（1）德國博世有限公司。（2）西門子威迪歐公司。（3）德爾福公司。（4）摩托羅拉公司。（5）日本電裝株式會社。第46頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四2. 國內發(fā)動機管理系統制造商。（1）上海聯合汽車電子有限公司。（2）北京德爾福萬源發(fā)動機管理系統有限公司。（3）西門子威迪歐汽車電子（長春）有限公司。（4）長安偉世通汽車發(fā)動機控制系統（重慶）有限公司。（5）馬瑞利動力系統（上海）有限公司。（6）意昂神州科技有限公司。（7）北京美加汽車科技公司。（8）北京志陽同光汽車電控軟件有限公司。（9）中順電子（東莞）有限公司。（10）康佳汽車電子公司。（11）上海新代車輛技術有限公司。第47頁，共51頁，2022年，5月20日，9點7分，星期四13.2 常見發(fā)動機集中控制系統通用汽車公司發(fā)動機控制系統。豐田電控系統TCCS。福特汽車公司發(fā)動機控制系統。13.3 雪鐵龍C3的無空轉系統所謂的無空轉系統，就是在汽車駐車等待時自動關閉發(fā)動機，從而達到節(jié)省燃油和降低排放的目的。第48頁，共51頁，2022年，