《发动机技术》PPT课件.ppt

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1、发动机技术目录1 可变配气相位与气门升程2 电子节气门3 缸内汽油直喷发动机4 复合火花点火发动机5 稀燃发动机6 可变压缩比技术7 转子发动机8 柴油机共轨直喷技术9 发动机增压技术10 对置式发动机11 W型发动机12 可变气缸13发动机管理系统14柴汽混燃发动机技术15 星型发动机16 米勒循环发动机17 WEVB排气门制动18 CBR可控燃烧速率19 EGR系统20 活塞销偏置和曲轴偏置技术21 天然气发动机22 OPOC发动机23 五冲程发动机24 六冲程发动机1 1 可变配气相位与气门升程可变配气相位与气门升程1.1 可变进气系统可变进气歧管就是充分利用进气波动效应和尽量缩小发动机

2、在高低转速下的进气速度的差别，从而达到改善发动机经济性及动力性的目的。因此要求发动机在高转速、大负荷时装备粗短的进气歧管;在中、低转速和小、中负荷下配用较长的进气歧管。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。双脉冲进气系统由空气室及两根脉冲近气管组成。每个气缸都会产生

3、空气谐振波的动力效应，而直径较大的空气室，以及中间产生谐振空气波的通道同支管一起，形成脉冲波谐振系统。四气门二阶段进气系统。该进气系统由弯曲的长进气管，和短的直进气管分别与空气室相连接，并分别连接到缸盖的两个进气门上。在发动机中低速工况时由长的弯曲管向发动机供气；而在高速进，短进气管也同时供气，提高了发动机功率。三阶段进气系统。该进气系统用于V型发动机，由末端连在一起的两根空气室管组成，并布置在V型夹角之间。每根空气管通过一根单独的脉冲管连接到气缸上。每侧气缸形成独立的三缸机。每根空气室管的入口处有各自的节气门，在两根空气室管的中部有由动力阀门控制的连接通道，在空气室管末端有两个蝶式阀门。1.

4、2 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（Variable Valve Timing&Lift electronic control system），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、低转速时，三根摇臂处于分离状态，普通凸轮推动主摇臂和副摇臂来控制两个进气门的开闭，气门升量较小。此时虽然中间凸轮也推动中间摇臂，但由于摇臂之间是分离的，所以两边的摇臂不受它控制，也不会影响气门的开闭状态。发动机达到某一个设定的转速时，电脑即会指令电磁阀启动液压系统，推动摇臂内

5、的小活塞，使三根摇臂锁成一体，一起由高角度凸轮驱动，这时气门的升程和开启时间都相应的增大了，使得单位时间内的进气量更大，发动机动力也更强。这种在一定转速后突然的动力爆发极大的提升了驾驶乐趣。当发动机转速降到某一转速时，摇臂内的液压也随之降低，活塞在回位弹簧作用下退回原位，三根摇臂分开。（3）i-VTEC发动机。i-VTEC系统是在VTEC系统的基础上，增加了一个称为VTC（Variable timing control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i-VTEC=VTEC+VTC。2.宝马汽车公司VANOS系统。宝马汽车公司VANOS（Variable camshaft

6、 control），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（Double VANOS）。VANOS利用一个可开关的电磁阀,在不同转速时,藉由油压来控制电磁阀的位置,以决定油压是走黄色的管路还是绿色的管路,而不同的管路将推动活塞的移动,它的移动将推动一螺旋齿轮,这齿轮就可以把凸轮轴移动位置。类似于MAN3240的vit机构。1.3 1.3 丰田汽车公司丰田汽车公司VVT-iVVT-i技术技术丰田汽车公司VVT-i（Vatiable Valve Timing intelligent）称为智能可变气门正时系统。（1）

7、VVT-i的结构。VVT-i系统由VVT-i控制器、凸轮轴正时机油控制阀和传感器三部分组成。VVT-i控制器的结构：（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。2 2 电子节气门电子节气门2.1 2.1 电子节气门的结构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

8、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2.2 2.2 电子节气门的工作原理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。2.3 2.3 电子节气

9、门的应用电子节气门的应用宝马汽车公司Valvetronic电子气门当电机工作时，蜗轮蜗杆机构会首先驱动偏心轴发生旋转，然后中间推杆和摇臂会产生联动，偏心轴旋转的角度不同，最终凸轮轴通过中间推杆和摇臂顶动气门产生的升程也会不同。参考：领先技术之深入解析宝马Valvetronic电子气门技术3 3 缸内汽油直喷发动机缸内汽油直喷发动机3.1 3.1 缸内汽油直喷系统概述缸内汽油直喷系统概述GDI:Gasoline Direct Injection TSI:Twincharger Fuel Stratified InjectionTFSI:带涡轮增压（T)的FSI发动机，简称TFSISIDI:Spa

10、rk Ignition Direct InjectionFSI（Fuel Stratified Injection）字面意思为燃油分层喷射，是汽油直喷式发动机的一项创新技术。将燃油直接喷入气缸的FSI发动机相比燃油喷射到进气管的发动机，其优点主要有：动力性显著提高的同时可降低燃油消耗15%左右。进气歧管翻板进气歧管翻板如发动机在低速工况采用分层充气模式下，通过进气歧管翻板关闭下进气通道，可以减少气流通过的横截面，来增加气流流速，结合活塞顶的特殊设计，有效形成强烈的进气涡流，有利于“分层”模式下混合气的形成与雾化。同样地，当发动机进入高速工况采用均质混合气模式时，进气歧管翻板开启下进气通道，增大

11、气流通过的横截面，以获得更多进气，提高发动机的输出功率。大众1.4TSI发动机国产的1.4TSI发动机取消了“分层燃烧”，进气歧管的翻板也被取消，同时对进气歧管的设计做了相应的改进，如在进气道外缘的气门座上设计一个倾斜的凸峰，可以使进气缸内形成特殊的涡流，让汽油与空气混合得更充分。GDI装置引进了柴油机直接将柴油喷入缸内的理念直接在缸内喷射汽油，利用缸内气体流动与空气混合组织形成分层燃烧。汽油直喷入缸内有利于汽油的雾化，使汽油和空气更好的混合，燃烧更为完全。另外进气管道中没有狭窄的喉管，空气流动的阻力小，充气性能好，因此输出的功率也较大。燃烧系统可依据不同的混合气形成过程，分为三种不同的模式：

12、油束引导、壁面引导、进气引导。油束引导：将喷油器和火花塞安置在很近的距离内，喷油器喷出油束后自然形成分层明显的混合气。由于火花塞位于喷油束边缘，在整个燃烧室内充满稀薄混合气后，在火花塞周围仍可形成可供点燃的浓混合气，保证了混合气的点燃稳定性。喷油器喷出的油束太靠近火花塞电极，可能会出现火花塞润湿现象，对火花塞的使用寿命有很大的负面影响。由于它不借助进气流实现分层，因此在火花塞附近形成的浓混合气区域小，使得发动机在高速时，会出现混合气无法点燃或富氧区火焰无法传播的问题。壁面引导：将喷油器安置在离火花塞较远的位置，利用活塞表面的特殊形状配合进气流运动，将燃油导向火花塞。并在火花塞周围形成一定适合浓

13、度的混合气。该导向方式对喷嘴的设计要求不高。比较容易进行混合过程的控制，成本低廉因此成为当前的主流模式。在该导向模式中，一旦在壁面形成燃油附着会使未燃HC的排放极度恶化。进气涡流产生装置进气涡流产生装置丰田汽车公司两条进气道中，一为直线孔道，一为螺旋孔道，直线孔道中设涡流控制阀，低负荷时关闭，空气经螺旋孔道进入气缸，可形成强烈涡流，如图所示。气流引导：使喷油器远离火花塞。完全应用气缸内的气流运动使油束靠近火花塞。在火花塞周围形成浓混合气。该引导模式主要依靠进气流中的滚流和涡流形成混合气。三菱汽车公司采用两条垂直进气道，进气道中不装控制阀，如图所示。日产汽车公司采用两条进气道，其中一条进气道装设

14、涡流控制阀，如图所示。3.2 3.2 缸内汽油直喷系统的构造和工作原理缸内汽油直喷系统的构造和工作原理EA888发动机燃油供给系统四点式凸轮可使油泵供油行程和各缸相应喷油过程同步，各缸喷油均匀性和重复性比较好。GDI采用喷油嘴侧置、火花塞中置的结构，采用碗形活塞。喷油嘴喷油后大部分油雾都集中在活塞的凹坑中，靠进气系统形成涡流带动油雾在缸内形成混合气，与周围的稀区形成分层气体，虽然混合比达到40：1，但高压旋转喷射器喷射出雾状汽油，在压缩冲程后期的点火前夕，被气体的纵涡流融合成球状雾化体，形成一种以火花塞为中心，由浓到稀的层状混合气状态，聚集在火花塞周围的混合气很浓厚，很容易点火燃烧，这种形式与

15、直喷式柴油机相似。FSI发动机是基于GDI的一种技术。FSI发动机采用类似于柴油机的供油技术，通过一个活塞泵提供所需的油压，将汽油输送到位于气缸内的电磁喷油器。喷油器将喷射时间控制在千分之一秒内，将燃料在最合适的时刻喷入气缸，通过燃烧室的特殊形状，使气体产生较强的涡流，在火花塞周围的混合气较浓，其它区域混合气相对较稀，保证了可靠点火的情况下实现混合气的稀薄燃烧。如果稀燃技术的混合比达到25：1以上，按照常规是无法点燃的，因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式。通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，混合比达到12：1左右，外层逐渐稀薄。浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。3.3 3.3

16、 缸内汽油直喷系统在车上的应用缸内汽油直喷系统在车上的应用奥迪A6L 3.2FSI和4.2FSI发动机，凯迪拉克CTS 3.6L V6 FSI发动机，大众高尔夫Golf Variant 1.6FSI和2.0FSI发动机，一汽大众迈腾，保时捷卡宴Cayenne，斯柯达明锐Octavia 1.8T FSI发动机，林肯MKR概念车，奥迪A5 3.2FSI和奥迪S5 V8 FSI发动机，西亚特Freetrack Prototype 2.0T FSI发动机，标致207Gti 1.6涡轮增压FSI发动机等。大众：FSI 奥迪：FSI 梅赛德斯-奔驰：CGI 宝马：GDI 通用：SID3.4 TSI3.4

17、TSI发动机与发动机与FSIFSI发动机比较发动机比较TSITSI详解详解 TSI代表的是Twincharger Fuel Stratified Injection /Turbo Fuel Stratified Injection 1.都是缸内直喷；2.TSI发动机是在FSI技术的基础之上,安装了一个涡轮增压器和一个机械增压器,加入增压器后与普通直喷技术相比，TSI发动机拥有更小的体积和更出色的动力表现和节油优势。3.由于分层燃烧使用的喷油嘴是非常精密的部件，而国内成品汽油的烯烃值和含硫量都非常高，不需要多长时间就能形成足以堵塞喷油嘴的胶质和积碳，三元催化剂也会中毒失效导致排放超标，所以在国内

18、就没有引入分层燃烧技术，也就是说国内的“FSI”就是燃油直喷的意思,国内的TSI实际上就是燃油直喷和涡轮增压两项技术。3.5 3.5 双喷射系统发动机双喷射系统发动机丰田雷克萨斯LS460 4.6L V8、大众EA888发动机采用直接燃油喷射和进气口燃油喷射两个系统。除了缸内直喷的喷嘴以外，还在进气歧管内设计了一个喷嘴。双喷射系统可以根据行驶状况在直接喷射与气道喷射之间进行智能切换，确保全路况高效的动力输出和最佳的燃油经济性。发动机冷启动时，采用进气歧管喷射，调节混合气浓度；低中负荷时，采用混合喷射，提升扭矩，降低油耗；高负荷时，采用缸内直喷，提升功率。通过双喷射系统，直喷发动机的积碳问题也得

19、到了很好的解决，这也成为直喷技术新的发展方向。采用这种技术可以更为灵活地控制燃烧室内的油气混合物，一方面可以兼顾发动机在不同工况下的效率，重要的是可以降低排放，满足日益苛刻的排放法规。为什么这么说？缸内直喷发动机在低负荷工作时，由于气缸内混合气体中的氧气过量，那么多余的氧气容易与混合气体中的氮气发生反应，产生氮氧化合物，影响尾气的排放。而采用混合双喷技术，可以很好地兼顾发动机的高效率与低排放。3.6 奔驰压电直喷发动机奔驰压电直喷发动机CGI(Stratified-Charged Gasoline Injection)奔驰不再利用进气流作为混合气分层填充的动力，而是通过喷嘴来实现这一效果。CG

20、I上使用的高压压电喷嘴，压电阀喷嘴末端的喷孔，是一个几微米宽锥状环形喷孔。由于目前的直喷发动机都存在分段控制模式，也就是低转速时使用分段多次喷射燃烧，高转速下就不再使用，主要原因是目前的喷嘴都是螺线圈电磁控制式，在高转速状态下，喷油时间要求极短，喷嘴响应速度并不适合太高转速。因此，奔驰开发了压电触发的喷嘴，也就是利用活塞在压缩冲程的压力，通过压力变形下的微弱电信号，经过放大电路放大后控制阀门开闭。压电喷射器百万分之一秒的时间反应，为喷嘴提供基本的多点分层喷射成为可能，在每次压缩短时间内，再分为多次喷射，特别是高转速下，也同样有分段喷射，从而得到更理想的稀薄燃烧，这对提高发动机燃烧效率是至关重要

21、的。CGI也面临难以解决的问题，那就是因高压缩比带来的高温副作用，产生过多的氮氧化合物的排放。奔驰用了专门的氮氧化合物净化器以及传感器来净化，但该装置是比三元催化器贵得多的器件。小小结:缸内直缸内直喷 将量将量变转为质变与多点喷射系统相较，缸内直喷拥有不受限于传统机械构造的进气方式，而且能够依照发动机需要随时调整空燃比等特点。由于缸内直喷发动机的喷油嘴被移到了汽缸内部，因此缸内油气的量不会受气门开合的影响，而是直接由电脑自动决定喷油时机与份量，至于气门则仅掌管空气的进入时程，两者则是在进入到汽缸内才进行混合的动作。由于油、气的混合空间、时间都相当短暂，因此缸内直喷系统必须依靠高压将燃油从喷油嘴

22、压入汽缸，以达到高度雾化的效果，从而更好的进行油气混合。其中混合油气的压缩比越高的发动机，它的动力表现越强大，相应的节能效果越明显。缸内直喷系统的燃烧室、活塞也大多具有特殊的导流槽，以供油气在进入燃烧室后能够产生气旋涡流，来提高混合油气的雾化效果与燃烧效率。一般而言，应用了缸内直喷技术的发动机要比同排量的多点喷射发动机的峰值功率提升10%至15%，而峰值扭矩能提升5%至10%。这样的提升，可谓是一种质变，而单靠增加气门数量是难以达到这一效果的。4 4 复合火花点火发动机复合火花点火发动机根据能量转化的原理，混合气在压缩到上止点时点火，并瞬间燃烧干净，热量利用率最高。采用双火花塞点火后，两个火花

23、塞同时点火使混合气爆炸燃烧，急速形成较强烈的涡流，大幅度加快了火焰的传播速度，同时火焰传播距离缩短1/2，燃烧所用的时间也相应缩短，大幅度提高了热量利用率。由于燃烧时间缩短，最大扭矩的点火提高角可以显著推迟，因此，点火时，燃烧室混合气的温度和压力都较高，有利于着火和速燃。混合气在燃烧室内无论在空间和时间上都是不均匀的，因此存在电火花点火的着火概率问题，而两个火花塞同时点火，可使着火概率提高一倍。在稀燃发动机中，利用双火花塞的高能点火也是有利的。所谓I-DSI是intelligent-DualSequentialIgnition的缩写，意思是智能双火花塞顺序点火。ECU根据发动机转速及进气歧管压

24、力来控制进排气侧火花塞的点火相位。怠速时：两点同时点火，通过加快燃烧速度降低油耗；低速、低负荷：燃烧室内温度较低的进气侧先点火，以促进燃烧，降低油耗；低速、大负荷：进气侧为点火提前角、排气侧为点火延迟角，增大扭力，防止爆燃；高速时：两点同时点火，通过加快燃烧速度提高功率。I-DSI系统的引入，缩短了燃烧室内火焰传播的时间，实现了全域范围内的急速燃烧，同时降低了爆燃的倾向，使得大幅度提高压缩比成为可能，实现了高输出功率、高输出扭矩及低油耗。4.2 Honda 飞度度 1.3L I-DSI发动机机4.1 奔驰奔驰AMG G500 5.0L V8发动机。发动机。奔驰AMGG500的动力系统是一部5.

25、0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。4.3 克莱斯勒克莱斯勒300C 5.7L HEMI发动机。机。这两个火花塞与燃烧室中心的距离相等，发动机怠速或低速运行时仍采用单火花塞点火；正常工作后，两个火花塞同时点火，不仅火焰传播距离缩短了一半，而且两个火花塞同时着火爆炸燃烧，急速形成较强烈的涡流，大幅度加快了火焰的传播速度。5 5 稀燃发动机稀燃发动机5.1 5.1 发动机稀燃系统的特点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

26、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。采用紧凑型燃烧室，通过进气口位置改进使缸内形成较强的空气运动旋流，提高气流速度；将火花塞置于燃烧室中央，缩短点火距离；提高压缩比至13：1左右，促使燃烧速度加快。稀燃技术可以分为均质稀燃和分层燃烧两种模式。分层燃烧技术。如果稀燃技术的混合比达到25：1以上，按照常规是无法点燃的，因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式。通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，混合比达到12：1左右，外层逐渐稀薄。浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。为了提高燃烧的稳定性，降低氮氧化物，现在采用燃油喷射定时与分段喷射技术，即将喷油分成两个阶段

27、，进气初期喷油，燃油首先进入缸内下部随后在缸内均匀分布，进气后期喷油，浓混合气在缸内上部聚集在火花塞四周被点燃，实现分层燃烧。高能点火。高能点火和宽间隙火花塞有利于火核形成，火焰传播距离缩短，燃烧速度增快，稀燃极限大。有些稀燃发动机采用双火花塞或者多极火花塞装置来达到上述目的。FSI技术采用了两种不同的注油模式：分层注油和均匀注油模式。发动机低速或中速运转时采用分层注油模式，此时节气门为半开状态，空气由进气管进入汽缸撞在活塞顶部，由于活塞顶部制作成特殊的形状从而在火花塞附近形成期望中的涡流。当压缩过程接近尾声时，少量的燃油由喷射器喷出，形成可燃气体。这种分层注油方式可充分提高发动机的经济性，因

28、为在转速较低、负荷较小时除了火花塞周围需要形成浓度较高的油气混合物外，燃烧室的其它地方只需空气含量较高的混合气即可，而FSI使其与理想状态非常接近。当节气门完全开启，发动机高速运转时，大量空气高速进入汽缸形成较强涡流并与汽油均匀混合。从而促进燃油充分燃烧，提高发动机的动力输出。电脑不断的根据发动机的工作状况改变注油模式，始终保持最适宜的供油方式。燃油的充分利用不仅提高了燃油的利用效率和发动机的输出而且改善了排放。也有采用分段喷油技术分层混合气，即在进气早期开始喷油，使燃油在气缸中均匀分布，在进气后期再次喷油，最终在火花塞附近形成较浓的可燃混合气，这种分两次喷入气缸可以很好的实现混合气的分层。5

29、.2 5.2 发动机稀燃系统的控制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。6 6 可变压缩比技术可变压缩比技术6.1 6.1 绅宝绅宝SVCSVC发动机发动机SAAB公司的可变压缩比技术称为SVC（saab variable compression）。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8:1至14:1之间变化。在发动机小负荷时采用高压缩比以节约燃油；在发动机大负荷时采用低压缩比以防止爆震发生，并辅以机械增压器以实现大

30、功率和高扭矩输出。SVC发动机的气缸盖和气缸体是动态连接在一起的，气缸盖与气缸体通过一组摇臂连接（上图中的桔黄色部分），摇臂能在ECU的控制下改变一定的角度，从而改变了燃烧室的体积，也就是说，压缩比也同样被改变了。由于比普通发动机多出了一套摇臂装置，所以它比普通发动机多需要一套冷却系统，它通过气缸盖和气缸套周围的冷却水散热。由于气缸盖和气缸体会发生移位，在气缸盖和气缸体之间设计了一组橡胶套，起到密封作用。SVC引擎的上方汽缸总成部份，是可以绕着曲轴中心而偏转的，它的斜率可以轻微进行调节（升高达4度），缸体与缸盖间安装楔型滑块，缸体通过HydraulicActuat（液压促动器），连接在汽缸头上

31、，利用液压推动旋转，而让汽缸头产生偏转，达到连续改变压缩比的效果。6.2 6.2 可变压缩比的优点可变压缩比的优点（1）适合于多元燃料。（2）提高了发动机的热效率，很大程度上改善了发动机的燃油经济性。（3）实现发动机的小排量，结构更紧凑，比质量更高。（4）有利于降低排放。（5）提高运行稳定性。6.3 6.3 可变压缩比技术存在问题可变压缩比技术存在问题（1）VCR发动机一般都结构复杂，通常需要对发动机结构进行大幅改变，有时 加工困难。（2）那些新增的控制及辅助机构等可活动零部件导致了振动、摩擦损失和磨损的增加，也件导致了振动、摩擦损失和磨损的增加，也使发动机质量增加，这些大质量体的移动需要耗费

32、很大一部分能量。（3）适时准确地改变发动机的压缩比，需要相应的高精度控制设备，匹配难度大。（4）密封性问题。（5）研发及制造成本高。7 转子发动机转子发动机7.1 转子发动机的发展历史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。应用：马自达汽车转子发动机的效率并不高，只是升功率高。升功率：每升气缸工作容积发出的有效功率。7.2 7.2 转子发动机的结构和工作原理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。在三角转子转动时，以三角转子中心为中心的内齿圈与以输出轴中心为中心的齿轮啮合，齿轮固定在缸体上不转动，内齿圈

33、与齿轮的齿数之比为3比2。转子发动机的工作过程7.3 7.3 转子发动机与传统往复式发动机的比较转子发动机与传统往复式发动机的比较1.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，三角转子自转一周，发动机点火做功三次，每个过程都是在摆

34、线形缸体中的不同位置进行，这明显区别于往复式发动机。由于以上运动关系，输出轴的转速是转子自转速度的3倍，这也与往复运动式发动机的活塞与曲轴1:1的运动关系完全不同。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。8 8 柴油机共轨直喷技术柴油机共轨直喷技术8.1 8.1 柴油机电控燃油系统概述柴油机电控燃油系统概述1.高压共轨技术是指在由高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式，由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，通过对公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速无关，

35、可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化，因此也就减少了传统柴油机的缺陷。ECU控制喷油器的喷油量，喷油量大小取决于燃油轨（公共供油管）压力和电磁阀开启时间的长短。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。8.2 8.2 电控共轨系统的组成电控共轨系统的组成8.3 8.3 典型电控共轨系统的结构和工作原理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9.1 9.1 机械增压机械增压9 发动机增机增压技技术9.2 9.2 废气涡轮增压废气涡

36、轮增压9.3 复合增复合增压同时采用两种基本增压方式的复合型增压方式。如：机械增压+涡轮增压1、串联式复合增压系统：空气先经过涡轮增压器提高压力后，进入中间冷却器降温，再经机械增压器增压。这种增压方式主要用于高增压发动机上。2、并联式复合增压系统：由机械增压器和涡轮增压器同时向发动机供给增压后的空气。在低速范围内主要靠机械增压，而在高转速范围内主要靠涡轮增压。这种增压系统使发动机低转速转矩特性得到改善。9.4 惯性增性增压利用惯性效应（vvt，改变配气相位）和波动效应（进气管长度）来改善充气效果。9.5 气波增气波增压使两种气体工质直接接触并通过压力波来传递能量的压力转换器。它用于内燃机增压时

37、利用内燃机废气能量使进入气缸的气体增压。气波增压器由空气定子、燃气定子和转子组成。空气定子与内燃机进气管联通，燃气定子与排气管联通。转子由内燃机曲轴通过皮带驱动。气波增压器提供的增压压力在整个内燃机转速范围内变化不大，能量转换过程也不受转子惯性的影响，因此气波增压器具有良好的速度和负荷响应特性，比较适合于汽车发动机增压的要求，增压压力与大气压力之比达2.5:1。但气波增压器运转噪声大,结构不如涡轮增压器紧凑，故应用尚少。其原理是在传统的涡轮增压器主轴上集成一个既能电动又能发电的超高速电机。该增压方案能够改善车用发动机在急加速时涡轮滞后和低速高负荷时进气不足的问题,又能在车用发动机废气能量充足时

38、及时发电回馈能量。这个技术需要超高性能且耐高温的永久磁铁电机技术。9.6 电机助力两机助力两级涡轮增增压9.7 9.7 发动机双增压技术发动机双增压技术1.双涡轮增压。2.综合运用机械增压和废气涡轮增压。9.8 9.8 增压中冷技术增压中冷技术 由于经过涡轮增压器增压的后的气体温度比较高，在流动时与进气管壁摩擦还会进一步增高，这样不仅影响充气效率，容易产生爆燃。所以通常在增加机器上都增加了降低进气温度的设备中冷器，它安装在涡轮增压器出口与进气管之间，对进入气缸的空气进行冷却。为了限制高转速时的过高的增压压力（发动机热负荷过大并发生爆燃），必须采用增压压力调节装置。n旁通放气的原理是，放气阀由一

39、个膜片阀驱动，膜片阀的一端是压气机扩压器处或出口处的压力，当压气机出口压力达到一定值时，膜片阀开始移动，放气阀打开，这时一部分排气不通过涡轮，直接排入排气管。由于一部分排气没有经过涡轮，所以使得涡轮功减少，这样调节的结果就是使得增压压力在达到一定数值后不再升高。9.9 废气旁通废气旁通9.10 9.10 可变几何涡轮增压器可变几何涡轮增压器可变几何涡轮增压器是指涡轮流通面积可变，目前有两种基本形式，一种转叶可调，一种轴向移动。n转叶式可变几何涡轮采用了有叶喷嘴环，当喷嘴环叶片转动时，改变了喷嘴环气流出口角，从而改变了喷嘴出口面积。当发动机低速时，喷嘴出口面积减小，气流流出速度相应提高，增压器转

40、速上升，压气机出口压力增大，供气量相对加大。当发动机高速时，喷嘴出口面积增大，增压器转速相对减小，增压压力相对降低，增压不过量。套式可调喷嘴涡轮增压器套式可调喷嘴涡轮增压器可调喷嘴涡轮增压器可调喷嘴涡轮增压器 VNT(variablenozzleturbine)n叶片可轴向移动，改变喷嘴出口面积，这是另外一种重要的可调涡轮结构形式。9.11 9.11 双涡管单涡轮增压器双涡管单涡轮增压器双涡管单涡轮增压器最大优点在于能够根据发动机的点火顺序将相邻气缸所排出的废气分开，分开的好处是减小排气的气流对于涡轮叶片的干扰，在使发动机在低转速的时候都能有较高的涡轮效率。9.12 TDI9.12 TDI与与

41、SDISDI技术技术 TDI是英文Turbo Direct Injection 的缩写，意为涡轮增压直接喷射(柴油发动机)SDI是英文Suction Direct Injection 的缩写，意为自然吸气直接喷射(柴油发动机)SDI这种柴油机采用压缩空气的办法提高空气温度，使空气温度超过柴油的自燃燃点，这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。因此，柴油发动机无需点火系。同时，柴油机的供油系统也相对简单。为了解决SDI的先天不足，人们在柴油机上加装了涡轮增压装置，使得进气压力大大增加，压缩比一般都到10以上，这样就可以在转速很低的情况下达到很大的扭矩，而且由于燃烧更加充分，排放物中

42、的有害颗粒含量也大大降低。直喷柴油发动机领先技术直喷柴油发动机领先技术SDI、TDI、CRDI概述概述10 10 对置式发动机对置式发动机10.1 10.1 发动机结构形式概述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。10.2 10.2 典型对置式发动机结构和工作原理典型对置式发动机结构和工作原理10.3 10.3 对置式发动机应用举例对置式发动机应用举例保时捷Cayman SSUBARU 2.5升水平对置（DOHC）双顶置凸轮轴涡轮增压发动机。那么问题来了：L2、V2、水平对置二缸发火顺序：A:180、540B:270、450

43、C:360、360D:90、630 11 W11 W型发动机型发动机W型发动机，W型发动机是德国大众专属发动机技术。将V型发动机的每侧汽缸再进行小角度的错开（如帕萨特W8的小角度为15度），就成了W型发动机。或者说W型发动机的汽缸排列形式是由两个小V形组成一个大V形。严格说来W型发动机还应属V型发动机的变种。W型发动机的特点：u 结构紧凑，重量轻。u 发动机的高度显著降低。u 采用干式润滑系统。12 可变气缸发动机可变气缸发动机12.1 HEMI12.1 HEMI发动机的发展历史发动机的发展历史uHEMI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

44、年，克莱斯勒汽车公司发布了180马力的V-8HEMI发动机，排量5.4升(331立方英寸)，因此被命名为“331HEMI”。12.2 HEMI12.2 HEMI发动机发动机MDSMDS系统结构和工作原理系统结构和工作原理MDS是英文Multi Displacement System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。气门的控制依靠特别设计的挺柱实现，液压控制的卡销可以使挺柱不推动气门推杆HEMI发动机的挺柱设计了独特的滑块结构，滑块与气门推杆相连，滑块下方有一个可以定位的卡销，卡销可以使滑块与挺柱成为一体，推

45、动气门推杆，或者使滑块活动，使挺柱无法推动气门推杆。工程师们为卡销在发动机中设计了独特的油道，依靠润滑系统中的润滑油提供液压推动卡销（电磁阀控制），卡销本身带有回位弹簧，当液压消失时便能够自动回位。在发动机正常运转时，卡销将卡住滑块使之不能上下自由移动，挺柱直接推动推杆驱动气门摇臂，而当发动机需要关闭气缸时，卡销松开，滑块便能够上下滑动，挺柱上下移动时滑块与挺柱发生相对运动，不再推动推杆，这样一来气门就被关闭，同时ECU停止向该气缸喷油，便达到了“关闭气缸”的效果，实现了“排量可变”。12.3 本田的本田的VCM可变汽缸技术可变汽缸技术VCM对V6发动机节气门开度、车速、发动机转速以及自动变速

46、箱档位进行监测，根据行驶状况自动在六缸、四缸或三缸之间切换。车辆在起步或由巡航行驶后重新加油时六个汽缸会同时工作以保证强劲的动力输出；在定速巡航或发动机负荷较轻的情况下，单侧三个气缸的气门停止驱动，行车电脑也会对相应汽缸断油，但火花塞则依然保持在工作状态，这样做一是防止气缸内没有燃烧充分的燃油产生积碳；二是让火花塞保持温度以便平稳启动汽缸；在三气缸状态下缓慢踩下油门加速时，对角排列的四台气缸一起工作，以保持最佳的燃油经济性和动力输出。这个技术的核心是通过一套油压装置来驱动链接的气门摇臂的断开或结合来实现的，说得简单点就像是用杠杆来撬东西，如果拿掉了支点杠杆将无法工作，油压装置驱动了摇臂的支点，

47、使它停止驱动气门，也就停止了相应气缸的工作。系统采用电子控制，并采用专用的一体式滑阀，这些滑阀与缸盖内的摇臂轴支架一样起着双重作用。根据系统电子控制装置发出的指令，滑阀会有选择地将油压导向特定气缸的摇臂。然后，该油压会推动同步活塞，实现摇臂的连接和断开。从技术角度讲两种技术的原理相同，都是让气门停止工作来切断发动机动力输出。具体操作上VCM是靠气门与凸轮之间的摇臂来实现对气门的控制；而MDS是通过凸轮和气门中间的一段活动的套筒来运作。实际工作中MDS只能提供关闭一半气缸的工作模式，VCM却能在三种模式下进行选择，使用范围更大一些。有些人觉得关闭了气缸活塞和缸体磨损是不是就不均匀了，这点可以大可

48、放心，因为这两项技术只负责关闭气门和停止喷油，关闭气缸的活塞在曲轴带动下依然继续运转，气门的磨损差异微乎其微。这项技术让大排量V6和V8能以最为简单和直接方法控制油耗，在动力输出和节能减排之间取得了良好的平衡。12.4 MDS和和VCM的差异的差异13 13 发动机管理系统发动机管理系统13.1 13.1 发动机管理系统概述发动机管理系统概述汽车发动机管理系统（Engine Management System，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。2.国内发动机管理系统制造商。（1

49、）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。13.2 13.2 常见发动机集中控制系统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。13.3 13.3 雪铁龙雪铁龙C3C3的无空转系统的无空转系统

50、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。发动机节能启停功能发动机节能启停功能在行驶途中,若车辆遇红灯停下,档位退出(进入空档)后,抬起离合时,发动机自动关闭;再次起步准备时,只要踩下离合后,发动机自动启动,推入档位,车辆即可起步!发动机节能启停功能不会影响到驾驶舒适性和安全性。例如，在发动机达到理想运转温度之前，此功能不会启动。当空调器尚未将驾驶室调节到理想温度、当蓄电池未充足电或当驾驶员移动方向盘时，该功能同样也不会启动。发动机节能启停功能由一个监视所有相关传感器、启动马达和发电机数据的中央控制单元协调。如果因舒适性或安全性需要，控制单元会自动