汽车发动机技术的发展(ppt 46张)

现代汽车技术
学习目标
• • • • 1.了解汽车发动机方面的现代技术 2.了解汽车安全方面的现代技术 3.了解汽车智能方面的现代技术 4.熟悉新能源汽车的类型及其特点
• 现代汽车技术主要以电子控制为基础，目前向 着安全、环保、节能、轻松舒适、防盗、智能 的方向发展，尤其以轿车最为突出。其中有些 技术已经普及，成为了汽车的标准配置；有些 只应用方与少数高级轿车；有些还处于试验阶 段。各汽车厂家为了强调汽车技术的先进性或 高配置性，往往把该技术的英文缩写字母标在 汽车上，如ESP、ASR、VVT、VTEC等。
• 此外，FSI技术采用了两种不同的注油模式，即分层注油 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。
3.实际应用
• 缸内直喷技术在VAG集团中被广泛运用， 由Audi RS4和R8共享的4.2升FSI发动机即 是其中性能强悍的代表作。其中大众集团 可以算是导入缸内直喷科技最具代表性的 例子，目前包含Audi和VW都已将名为FSI （奥迪品牌）或TSI（大众、斯柯达品牌） 的缸内直喷发动机列为旗下车款的高阶动 力来源，而且在Audi和VW车系的顶级车上， 甚至更以FSI结合上涡轮增压以增大动力。
5.技术发展
• 在电子控制技术不断的演进之下，引擎控制系统得以 透过绵密的感知器网路，随时监控引擎运作的状况，即时 调整供油量，使得新鲜空气与燃料的比例，能保持在最佳 的14.7:1之下，让所提供的燃油都能达成最佳的燃烧效果。 一如我们之间所提到的，空气与燃油的比例若能够保持在 14.6:1的比例之下，将能获得理论上最为完美的燃烧效果， 自然亦能输出最大的动力。但这样的设定，亦代表著，燃 油的使用有著一定的物理极限，将无法进一步降低。面对 著人口越来越多、石油越来越少的状况，歧管喷射系统遇 到了瓶颈，即便电脑控制的精度越来越高、喷油嘴的雾化 效果越来越好、甚至将每一汽缸的喷油独立。但种种更为 精密的控制，仍无法满足新时代的要求。 全球的科学家 与工程师无不绞尽脑汁，希望能想出更为节省能源的方式， 希望能让同样的燃油，可以输出更大的动力、行驶更远的 里程。而稀薄燃烧以及缸内燃油直喷的技术就在这样的情 形之下被提了出来。
• 现行被称为喷射引擎，是由（Fuel Injection） 直译而来，正确的说法应是燃料喷射引擎。 而燃料喷射的位置在进气歧管当中。 • 而现行车辆所使用的歧管喷射系统，则是 在1980年代所开始导入的主动式供油技术， 以取代了原本机械式的化油器被动供油系 统。歧管喷射系统的供油喷嘴安装在进气 歧管，在引擎的进气行程时喷射注入燃油， 利用喷嘴产生雾化的油气，与进气系统的 新鲜空气进行均匀的混合后导入引擎，做 为引擎运作的燃料。
项目一 汽车发动机技术的发展
• • • • 一、缸内直喷技术 二、涡轮增压技术 三、共轨燃油喷射系统 四、可变气门正时技术
缸内直喷技术
1.概念简述
• 缸内直喷又称FSI(Fuel Stratified Injection)，即燃料分层 喷射技术，代表着传统汽油引擎的一个发展方向。传统的 汽油发动机是通过电脑采集凸轮位置以及发动机各相关工 况从而控制喷油嘴将汽油喷入进气歧管。但由于喷油嘴离 燃烧室有一定的距离，汽油同空气的混合情况受进气气流 和气门开关的影响较大，并且微小的油颗粒会吸附在管道 壁上，所以希望喷油嘴能够直接将燃油喷入汽缸。在2000 年到2013年各汽车厂商采用的发动机科技中，最炙手可热 的技术非缸内直喷莫属。这套由柴油发动机衍生而来的科 技目前已经大量使用在包含大众（含奥迪）、宝马、梅赛 德斯-奔驰、通用以及丰田车系上。 • 各厂商缸内直喷技术英文缩写：大众：TSI（其中T代表涡 轮增压）、奥迪：FSI、梅赛德斯-奔驰：CGI、宝马： GDI、通用：SIDI、福特：GDI、比亚迪：TI。
• 供油系统采用缸内直喷设计的最大优势，就在于燃油是以 极高压力直接注入于燃烧室中，因此除了喷油嘴的构造和 位置都异于传统供油系统，在油气的雾化和混合效率上也 更为优异。加上近来车上各项电子系统的控制技术大幅进 步，计算机对于进气量与喷油时机的判读与控制也愈加精 准，因此在搭配上缸内直喷技术以使得发动机的燃烧效率 大幅提升下，除了发动机得以产生更大动力，对于环保和 节能也都有正面的帮助。采用缸内直喷的发动机除了材质 上的讲究，就连活塞、燃烧室也都经过特别设计。但是缸 内直喷科技也并非无敌，因为从经济层面来看，采用缸内 直喷的供油系统除了在研发过程必须花费更大成本，在部 品构成复杂且精密的情况下，零组件的价格也比起传统供 油系统来得昂贵，因此这些也都是未来缸内直喷发动机尚 待克服的要素。
来自百度文库 2.工作原理
图1,直喷原理示意图
• 这一技术是用来改善传统汽油发动机供油方式的不足而研 制的缸内直极为环保的大众1.4TSI发动机接喷射技术，先 进的直喷式汽油发动机采用类似于柴油发动机的供油技术， 通过一个活塞泵提供所需的100bar以上的压力，将汽油提 供给位于汽缸内的电磁喷射器。然后通过电脑控制喷射器 将燃料在最恰当的时间直接注入燃烧室，其控制的精确度 接近毫秒，其关键是考虑喷射器的安装，必须在汽缸上部 留给其一定的空间。由于汽缸顶部已经布置了火花塞和多 个气门，已经相当紧凑，所以将其布置在靠近进气门侧。 由于喷射器的加入导致了对设计和制造的要求都相当的高， 如果布置不合理、制造精度达不到要求导致刚度不足甚至 漏气只能得不偿失。另外FSI引擎对燃油品质的要求也比 较高，目前国内的油品状况可能很难达到FSI引擎的要求， 所以部分装配了FSI的进口高尔夫出现了发动机的水土不 服。
4.技术特性
• 现代汽车所使用的引擎，都属于内燃机引 擎一类，将燃料与新鲜空气CGI发动机已经 被应用于新款奔驰E200导入引擎的汽缸后 压缩，再以火星压跳火引爆压缩的油气， 以利爆炸的力量推动活塞，透过曲轴产生 旋转的机械能，藉以推动车辆。在这样的 过程之中，如何能让燃油与空气之间获得 最佳的混合效果与燃烧效果，将决定引擎 输出效能的高低。