汽车发动机新技术培训课件（可编辑）

汽车发动机新技术培训课件双脉冲进气系统A低速段（N4400R/MIN）；B高速段（N4400R/MIN）当进气管中动力阀关闭时，可变进气管容积及总长大约为70CM的进气管，能在发动机转速N3300R/MIN时，形成谐振进气压力波，提高了充气效率，使转矩达到最大值。当发动机转速大于4000R/MIN时，进气管中便不能形成有效的进气压力波，于是动力阀门打开，两个中间进气通道便连接成一体。优化选择在每个气缸与总管连接的支管容积后，能形成高速如N4400R/MIN下谐振进气脉冲波，使转矩值达到较高值。于是在N15005000R/MIN的范围内，转矩曲线变化平缓。四气门二阶段进气系统该进气系统由弯曲的长进气管和短的直进气管与空气室相连接，并分别连接到缸盖的两个进气门上，在发动机低、中速工况时由长的弯曲管向发动机供气；而在高速时，短进气管也同时供气动力阀打开，提高了发动机功率。三阶段进气系统该进气系统由末端连在一起的两根空气室管组成，并布置在V形夹角之间。每根空气室通过3根单独的脉冲管连接到左侧或者右侧的气缸上。每一侧气缸形成独立的三缸机，各缸的进气冲程相位为均匀隔开的240。两根空气室的人口处有各自的节流阀，在两根空气室中部有用阀门控制的连接通道，在空气室末端U形连接管处布置有两个蝶式阀门。在发动机低速工况N4000R/MIN，两空气室管之间的阀及高速工况用阀关闭。每根空气室管及与其相连接的3根脉冲进气管形成完整的谐振系统，将在一定转速工况下如N3500R/MIN，将惯性及波动效应综合在一起，从而使充气效率及转矩达到峰值。当发动机转速高于3500R/MIN时，谐振压力波的波幅值变小，因此可变系统的效果也变差，相应地每个气缸的充气效率也变小。叶片槽式工作原理2大众VVTI我们所熟知的帕萨特B5以及奥迪A6的28V6车型就已经装备了可变进气门正时技术。它在两个进气凸轮轴齿轮中间使用了一个可上下浮动液压装置来控制正时链条的状态。当这个液压可变正时调节器下降时，两轴间链条上部放松，加快进气门关闭，从而减小进气迟角；反之，当正时调节器上升时，减慢进气门关闭，增大进气迟角。这套装置虽然有MOTRONIC发动机电脑单元进行配合，但它依然不容易被控制，虽然增加了进气迟闭角度，但气门叠开角度却有所减小，技术比日系的VVT落后许多。即使它也是一种正时可变气门技术，但大众并未拿出来大肆宣传。大众VVTI工作原理3宝马汽车公司VANOS系统宝马汽车公司VANOS（VARIABLECAMSHAFTCONTROL），是一个由车辆发动机管理系统操纵的液压和机械相结合的凸轮轴控制设备，称为可变凸轮轴控制系统，属于气门正时连续可变，但一般只是进气气门正时可变。如果进排气气门正时都可变，则采用双可变凸轮轴控制（DOUBLEVANOS）。但是由于没有变化进、排气门的生程,使得它总是有那么一点的缺憾。VALVETRONIC就是BMW的实现这理想的作品,它比丰田的VVTLI或本田的IVTEC有更先进的地方，所以被比喻成“更完美”的可变气门引擎。12电子节气门节气门是汽车发动机的重要控制部件。为了提高汽车行驶的动力性、平稳性及经济性，并减少排放污染，世界各大汽车制造商推出了各种控制特性良好的电子节气门及其相应的电子控制系统，组成电子节气门控制系统（ETCS）。采用电子节气门控制系统，使节气门开度得到精确控制，不但可以提高燃油经济性，减少排放，同时，系统响应迅速，可获得满意的操控性能；另一方面，可实现怠速控制、巡航控制和车辆稳定控制等的集成，简化了控制系统结构。124电子节气门的优点1电子节气门控制系统的最大优点是可以实现发动机全范围的最佳扭矩的输出。2精确控制节气门开度。首先由ECU对各种工况信息和传感器信号做出判断并处理，接着计算出最佳的节气门开度，再由驱动电机控制节气门达到相应的油门开启角度。3改善了发动机的排放性能。ETC系统在各种情况下对空燃比进行精确控制，使燃烧更加充分，同时也降低了废气的产生在怠速状态下，节气门保持在一个极小开启角度来稳定燃烧，提高了燃油经济性，排放也得到进一步控制。4具有更高的车辆行驶可靠性。电子节气门控制系统采用传感器冗余设计，从控制角度讲，使用一个传感器就可使系统正常运转，但冗余设计可使两个传感器相互检测，当一个传感器发生故障时能及时被识别，在很大程度上增加了系统的可靠性，保证行车的安全性。5可选择不同的工作模式。驾驶员可根据不同的行车需要通过模式开关选择不同的工作模式，通常有正常模式、动力模式和雪地模式三种，区别在于节气门对加速踏板的响应速度不同。6可获得海拔高度补偿。在海拔较高的地区，大气压下降，空气稀薄，氧气含量下降，导致发动机输出动力下降。此时，电子节气门控制系统可按照大气压强和海拔高度的函数关系对节气门开度进行补偿，保证发动机输出动力和油门踏板位置的关系保持稳定。125电子节气门的缺点1汽车在起步时会产生油门迟滞。汽车起步时需要提供浓混合气，而ECU会根据当前的车速、节气门开度等进行分析，从燃油经济性和排放合理的角度考虑，会限制节气门的打开幅度，同时限制喷油系统进行浓混合气供油，其实就是ECU通过限制发动机瞬时输出功率，这就限制了汽车起步时要求较浓混合气的工况实现。目前，大部分厂家通过电子油门加速器来缓解油门迟滞，但这种装置并不能提高发动机性能，改变动力输出及扭矩等，仅是一个信号的放大器，并且油耗也会随着加速器的加速而增加。2非线性影响ETC控制系统存在各种非线性影响，除了弹簧非线性、粘滑摩擦及齿隙非线性等影响外，同时受到进气流产生的非线性阻尼力以及进气气流的不稳定扰流阻矩的影响，导致常规PID控制不能精确地设定反馈的增益，影响控制的精确性。3成本高。ETC系统采用了智能型传感器、快速响应的执行器、高性能控制单元及冗余设计，使成本大幅度上升，目前ETC系统只装配在高档轿车上。134FSI、TSI及TFSI区别FSIFUELSTRATIFIEDINJECTION发动机就是“缸内直喷发动机”，采用的是燃油分层燃烧技术。传统的发动机是喷油嘴将汽油喷入进气支管，汽油和空气混合，然后进入汽缸燃烧。在进气支管中，汽油与空气已经均匀的混合在一起了，所以需要空气和燃料的混合比例（空燃比）达到理论状态（1471）才能获得最好的动力和经济性。但是这个状态很难达到，这个问题也是传统发动机解决不了的问题。而FSI发动机就很好的解决了这个问题。FSI发动机在中低速的时候采用分层注油模式，此时的节气门为半开状态，而活塞的顶部制作成了特殊的形状，当压缩过程接近尾声的时候，少量燃油直接喷射到汽缸，在这个形状内充分燃烧，汽缸的其他地方燃烧并不是很剧烈，所以汽缸可以做的比较薄，这样就降低了发动机的重量，节约了成本的同时也降低了油耗。FSI发动机的好处首先燃油消耗量降低，改善了排放，其次，发动机重量减轻，在节省燃油的同时降低了制作成本。FSI发动机的缺点因为本身的压缩比很高，所以对燃油的要求很高，如果按照国内目前的情况来讲，必须使用98号汽油。TSI发动机采用两个增压器，达到小排量大功率低油耗的目的。T代表TURBO、S代表SUPERCHARGE，所以这个发动机是装配了废气涡轮增压器机械增压器。所以它能在很小排量的情况下达到很大的动力，属于大功率、低转速大扭矩的发动机。TSI发动机的优点动力损耗小，可以在小排量的情况下获得较大的动力。TSI发动机的缺点与FSI发动机相比缺少了分层燃烧功能，技术含量降低了很多。TFSI发动机也是涡轮燃油直喷发动机，四个字母分别代表TURBOCHARGINGFUELSTRATIFIEDINJECTION，它可以说是FSI发动机和TSI发动机的结合。它的T和TSI中的T一样，表示采用涡轮技术，其中的S与FSI中的S一样，表示“分层次的”，而不是TSI中表示增压的意思。TFSI发动机既有涡轮，又有分层燃烧，可以说是集合了FSI发动机和TSI发动机的优点。TFSI发动机的优点集合了FSI和TSI的优点TFSI发动机的缺点同样需要较高标号的汽油2国内发动机管理系统制造商。（1）上海联合汽车电子有限公司。（2）北京德尔福万源发动机管理系统有限公司。（3）西门子威迪欧汽车电子（长春）有限公司。（4）长安伟世通汽车发动机控制系统（重庆）有限公司。（5）马瑞利动力系统（上海）有限公司。（6）意昂神州科技有限公司。（7）北京美加汽车科技公司。（8）北京志阳同光汽车电控软件有限公司。（9）中顺电子（东莞）有限公司。（10）康佳汽车电子公司。（11）上海新代车辆技术有限公司。1132常见发动机集中控制系统通用汽车公司发动机控制系统。丰田电控系统TCCS。福特汽车公司发动机控制系统。1133雪铁龙C3的无空转系统所谓的无空转系统，就是在汽车驻车等待时自动关闭发动机，从而达到节省燃油和降低排放的目的。114柴汽混燃发动机技术1141奔驰均质混合气压燃技术（HCCI）发动机奔驰F700混合概念车采用了均质混合气压燃技术（HCCI）发动机，该发动机结合了汽油动力的力量和柴油动力的效率，从而使行驶里程更长，排污更少。奔驰DIESOTTO的工作情况在汽车加速时，DIESOTTO靠火花塞点燃可燃混合气，高温高压的火焰传播到整个燃烧室，并推动活塞向下止点运动。为了最大化获取能量，采用了进气涡轮增压和缸内燃油喷射。DIESOTTO驱动系统适用于不需要完全输出动力的场合，例如在高速公路巡航时。此时节气门开度大，可以使发动机利用更少的燃料和更多的空气进行工作。发动机通过调节阀门的开度增加燃烧室的压力，并通过一个附在机轴上的链传动装置将活塞推得更高。工作过程中，更大的压力使得燃烧室内多处混合气自燃，因此温度更低且燃烧更均匀。低温相对于高温能减少能量流失，并降低排污。1142大众混燃式发动机利用先进的发动机技术CCS（柴汽混燃系统），大众公司柴油机和汽油机的优点很好地融合在一起，并首先把柴汽混燃发动机安装到一辆途安上。柴汽混燃系统将均匀的混合过程与无火花自燃二者合一，其原理是在活塞压缩行程，柴油机采用的共轨喷射技术能够精确地把燃料喷入燃烧室，从而使形成混合气的时间长，混合质量更好，能更快使压力和温度上升，最终实现自燃。为了降低燃烧室温度，使排放降低，燃烧后的废气被引入一部分到燃烧室。国外有采用TFSI发动机的迈腾135双喷射系统发动机丰田雷克萨斯LS46046LV8发动机采用直接燃油喷射和进气口燃油喷射两个系统。136奔驰压电直喷发动机CGI1本田飞度13LIDSI发动机。14复合火花点火发动机2克莱斯勒300C57LHEMI发动机。3奔驰AMGG50050LV8发动机。奔驰AMGG500的动力系统是一部50升V8发动机，保留了奔驰传统的3气门技术但用上了较为先进的双火花塞点火系统，这款发动机曾经最先装备于奔驰S500之上，最大功率296千瓦，最大扭矩456NM/2800转。15稀燃发动机151发动机稀燃系统的特点喷油正时对稀燃系统的燃烧速度和燃烧稳定性具有一定的影响。稀燃系统的点火正时需要合理匹配。汽油机实现稀燃的关键技术提高压缩比。分层燃烧技术。高能点火。152发动机稀燃系统的控制1空燃比的闭环控制（反馈控制）。2喷油时刻的控制。3点火正时的控制。16可变压缩比技术1绅宝SVC发动机。SAAB公司的可变压缩比技术称为SVC（SAABVARIABLECOMPRESSION）。它的核心技术就是在缸体与缸盖之间安装楔型滑块，缸体可以沿滑块的斜面运动，使得燃烧室与活塞顶面的相对位置发生变化，改变燃烧室的客积，从而改变压缩比。其压缩比范围可从81至141之间变化。2可变压缩比的优点适合于多元燃料。有利于降低排放。提高运行稳定性。17转子发动机171转子发动机的发展历史转子发动机由德国人菲加士汪克尔发明。172转子发动机的结构和工作原理转子发动机的运动特点是三角转子的中心绕输出轴中心公转的同时，三角转子本身又绕其中心自转。转子发动机的工作过程173转子发动机与传统往复式发动机的比较转子发动机的优缺点体积小重量轻。结构简单。理想的扭矩输出特性。运转平稳，噪声小。可靠性和耐久性提高。油耗大。2转子发动机与传统活塞往复式发动机的比较燃料燃烧产生的热能转化为机械能的途径不一样。活塞往复式发动机的四个工作行程（进气、压缩、作功、排气）都是在一个气缸内进行，而对于转子发动机来说，在转子的转动过程中，转子与缸壁形成的三个工作室的容积不停地变动，在摆线形缸体内相继完成进气、压缩、作功和排气四个行程。每个过程都是在摆线形缸体中的不同位置进行，这明显区别于往复式发动机。转子发动机的排量通常用单位工作室容积（工作室最大容积和最小容积之间的差值）和转子的数量来表示。174转子发动机的应用马自达RX8跑车18柴油机共轨直喷技术181柴油机电控燃油系统概述1柴油机电控燃油系统的分类第一代电控喷油系统是位置控制式。第二代电控喷油系统是时间控制式。第三代电控喷油系统是时间压力控制式，即电控共轨式喷油系统。2柴油机电控燃油喷射系统的特点（1）柴油机的排放降低，经济性提高。（2）发动机的工作可靠性提高。（3）响应快，控制精确。（4）控制策略灵活多样。182电控共轨系统的组成183典型电控共轨系统的结构和工作原理1供油泵结构和工作原理2喷油器的结构与工作原理3共轨组件184电控共轨系统应用举例华泰现代29升特拉卡CRDI。哈弗TC柴油车。19发动机增压技术191增压系统的特性和种类192发动机增压技术的发展历史193机械增压器的结构和工作原理194涡轮增压器的结构和工作原理195发动机双增压技术1双涡轮增压。2综合运用机械增压和废气涡轮增压。196增压中冷技术197TDI与SDI技术198发动机增压技术在车上的应用涡轮增压器的应用奥迪19TDIL4，25TDIV6，33TDIV8柴油增压发动机；宝马20L4，30L6和40V8柴油增压发动机；奔驰22CDIL4，27CDIL5和32CDIV6柴油增压发动机。机械增压器的应用阿斯顿马丁DB732六缸和VANTAGE53V8发动机；通用38V6发动机；捷豹40V8发动机；奔驰20和23四缸发动机；马自达MILLERCYCLEV6发动机。机械增压涡轮增压技术的应用大众GOLFGT14TSI发动机。110对置式发动机1101发动机结构形式概述直列发动机LINEENGINE。V型发动机。W型发动机。水平对置发动机。转子发动机。1102典型对置式发动机结构和工作原理1103对置式发动机应用举例保时捷CAYMANSSUBARU25升水平对置（DOHC）双顶置凸轮轴涡轮增压发动机。111W12发动机W12型发动机采用MOTRONICME711管理系统W12发动机的特点结构紧凑，重量轻。发动机的高度显著降低。采用干式润滑系统。112HEMI发动机1121HEMI发动机的发展历史HEMI发动机最早出现在1948年，当时开发了一款用于捷豹汽车的6缸HEMI发动机，随后在1951年，克莱斯勒汽车公司发布了180马力的V8HEMI发动机，排量54升331立方英寸，因此被命名为“331HEMI”。就是克莱斯勒HEMI发动机，代表可关闭一半汽缸，保留另一半汽缸工作，HEMI最基本的特征应该是拥有半球型燃烧室汽缸结构还采用了多排量系统MDS和每缸双火花塞设计。其中多排量系统能使发动机在4缸运行模式和8缸模式之间相互转化，使得发动机能兼顾高性能和低油耗两方面要求，对不能实现多气门结构做了良好的补偿，克莱斯勒认为MDS可以使燃油经济性改善20。汽缸运行模式之间的转换是通过收缩液压挺柱，使气门保持关闭，从而关闭汽缸，据称，两种模式的转换可在40豪秒内完成。双火花塞成纵列布置在汽缸中央，作用是使缸内可燃混合气燃烧更完全、速度更快，进而改善燃油经济性和降低尾气排放水平。57升HEMIMAGNUMV8发动机1122HEMI发动机MDS系统结构和工作原理MDS是英文MULTIDISPLACEMENTSYSTEM的简称，即多段式排气量调节系统。MDS系统使发动机工作汽缸在8缸和4缸之间切换，它最大的好处就是提高了发动机的燃油经济性。113发动机管理系统1131发动机管理系统概述汽车发动机管理系统（ENGINEMANAGEMENTSYSTEM，简称EMS）1国外发动机管理系统制造商。（1）德国博世有限公司。（2）西门子威迪欧公司。（3）德尔福公司。（4）摩托罗拉公司。（5）日本电装株式会社。第1章发动机新技术11可变配气相位与气门升程12电子节气门13缸内汽油直喷发动机14复合火花点火发动机15稀燃发动机16可变压缩比技术17转子发动机18柴油机共轨直喷技术19发动机增压技术110对置式发动机111W12发动机112HEMI发动机113发动机管理系统114柴汽混燃发动机技术11可变配气相位与气门升程111可变进气系统作用能兼顾高速及低速不同工况，提高发动机的动力输出和降低燃油消耗；降低发动机的排放污染；改善发动机怠速及低速时的性能及稳定性。可变进气系统的分类（1）多气门分别投入工作；方案第一，通过凸轮或摇臂控制气门在设定的工况下开或关；第二，在进气道上设置旋转阀门，根据设定工况打开或关闭该气门的进气通道，这种结构比用凸轮、摇臂控制简单。（2）可变进气道系统。双脉冲进气系统。四气门二阶段进气系统。三阶段进气系统。在发动机高速工况N3800R/MIN，动力阀打开，额外的空气从空气室经过短进气管进入气缸，改善了容积效率，并且由另一气门进入气缸的这股气流，将低、中速工况形成的涡流改变成滚流运动，更能满足高速高负荷时改善燃烧的需要。在发动机低、中速工况N3800R/MIN，动力阀关闭短进气管的通道。空气通过长的弯曲气道，使气流速度增加，并且形成较强的涡流，促进良好混合气的形成。此外，进气管的长度能够在进气门即将关闭时，形成较强的反射压力波峰，使进入气缸的空气增加。这都有助于提高发动机低速时的转矩。当发动机转速进一步提高，如达到5000R/MIN以上，于是短进气道中蝶阀打开，在两个空气室之间的短的及直接通道的空气流动，影响了第二阶段的惯性及脉冲效应。然而在高速范围50006000R/MIN内，通过各缸进气管的脉冲及谐振作用，建立了新的脉冲压力波及效果。于是三阶段的可变进气系统在三段转速范围内都能形成一个高的转矩峰值，从而提高了整个转速范围内的转矩，使转矩特性更平坦，数值更高当发动机转速处于40005000R/MIN之间，即中速工况时，连接两根空气室的阀门打开，因此部分损坏了低速工况谐振压力波频率，然而却在转速为4500R/MIN的工况下，形成新的谐振压力波峰，从而使更多的空气或混合气进入气缸。三阶段A低速（N4000R/MIN）；B中速N4000R/MIN）；C高速（N5000R/MIN）112可变气门正时和升程控制系统1本田汽车公司VTEC技术本田VTEC（VARIABLEVALVETIMINGLIFTELECTRONICCONTROLSYSTEM），称为电子控制可变气门正时与举升系统，当改变气门升程时，气门正时与气门重叠角随之改变。（1）VTEC结构。（2）VTEC工作原理。当发动机在中低速工作时，控制系统使主、副摇臂与中间摇臂分离，利用两侧的低速凸轮A、B驱动主、副摇臂，压动气门开启。中间摇臂在弹簧的作用下与中间凸轮（高速凸轮）一起转动，但此时由于没有油压作用于同步活塞，所以中间摇臂与气门的开闭无关。当发动机高速运转时，控制系统使摇臂内部的液压活塞沿箭头方向移动。此时主、副及中间摇臂在同步活塞的作用下连成一体，均由中间凸轮（高速凸轮C）来驱动，从而获得高功率所需的配气正时和气门升程。（3）IVTEC发动机。IVTEC系统是在VTEC系统的基础上，增加了一个称为VTC（VARIABLETIMINGCONTROL可变正时控制）的装置一组进气门凸轮轴正时可变控制机构，即IVTECVTECVTC。113丰田汽车公司VVTI技术丰田汽车公司VVTI（VATIABLEVALVETIMINGINTELLIGENT）称为智能可变气门正时系统。（1）VVTI的结构。VVTI系统由VVTI控制器、凸轮轴正时机油控制阀和传感器三部分组成。VVTI控制器的结构螺旋槽式叶片槽式（2）工作原理。根据发动机ECU的指令，当凸轮轴正时控制阀位于图（A）所示时，机油压力施加在活塞的左侧，使得活塞向右移动。由于活塞上的旋转花键的作用，进气凸轮轴相对于凸轮轴正时带轮提前某一角度。当凸轮轴正时控制阀位于图（B）位置时，活塞向左移动，并向延迟的方向旋转。进而，凸轮轴正时控制阀关闭油道，保持活塞两侧的压力平衡，从而保持配气相位，由此得到理想的配气正时。宝马汽车公司VALVETRONIC电子气门。121电子节气门的结构电子节气门一般由节气门位置传感器、节气门执行器、节气门控制ECU、加速踏板位置传感器等组成发动机转速传感器节气门位置传感器节气门加速踏板位置传感器车速传感器节气门控制ECU节气门执行器122电子节气门的工作原理加速踏板位置传感器将驾驶员需要加速或减速的信息传递给节气门控制ECU，ECU根据得到的信息，计算出相应的最佳节气门位置，发出控制信号给节气门执行器，由节气门执行器将节气门开度控制在计算出的最佳节气门位置。ECU通过与其它电子控制单元进行通讯，并根据得到的节气门位置传感器、发动机转速传感器、车速传感器等送来的信号对节气门的最佳位置进行不断的修正，使节气门的开度达到理想的位置。123电子节气门的应用国外多家公司已对电子节气门系统作了深入的研发，比如德国BOSCH，PIERBURG，美国DELPHI，VISTEON，日本TOYOTA，HITACHI，DENSO，意大利MARELLI等已推出系列化产品应用于各种品牌的中高档轿车。虽然国内某