第10章车用发动机的发展趋势PPT课件
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国内外汽车发动机的现状和发展趋势
国内外汽车发动机的现状和发展趋势内燃机的发展带动汽车的发展，伴随汽车产销量快速增长而来的是大气污染和石油消耗。
无疑，先进的发动机技术将在汽车节能、环保技术开发中起着关键的决定性的作用。
近20 年来, 面对世界石油资源日趋枯竭给社会发展带来的压力, 面对汽车保有量急剧增长对环境的影响, 世界汽车界不停地在寻找实现汽车工业可持续发展的解决方法。
一. 车用柴油机发展及现状1.1 车用柴油机的性能特点（1）有能量密度高（大型低速增压柴油机的有效热效率已超过50%），燃油消耗率低，这对节约能源和提高经济效益都很重要。
（2）好的燃油经济性；（3）温室效应气体排放少，其二氧化碳的排放量比汽油机大约低30-35%，但废气中含有害成分（NO，颗粒物等）较多，噪声较大，在环境环抱方面已引起重视。
（4）功率和转速范围很大（功率1—65580KW，转速54—5000r/min），因此应用领域宽（5）结构较复杂，零部件材料和工艺要求较高，制造成本较高，与汽油机相比质量较大。
主要有三大优点:(1) 经济。
首先, 每单位柴油的能量含量比汽油高;其次,柴油机的压燃特性, 使其热效率比汽油机高。
一般柴油机的油耗要比汽油机的低30%～40%。
(2) 环保。
一般来说, 机动车的主要排放物有一氧化碳、碳氢化合物、二氧化碳、颗粒物和氮氧化物。
相对而言, 柴油机的一氧化碳、碳氢化合物和二氧化碳排放量极低, 但在颗粒物和氮氧化物的排放控制上要比汽油机更难处理。
这是柴油机本身的特性造成的, 可通过现代技术处治。
(3) 柴油机低速大扭矩的特性, 为汽车提供了更好的使用性能。
通过采用先进的燃油喷射技术和电控技术, 现代柴油机在动力性、加速性、舒适性指标上已经无异于汽油机。
1.2 国内柴油机的现状自2003年以来,国内柴油机行业出现了结构调整:潍坊柴油机厂在2002年的基础上继续保持快速增长势头,功率水平也有了明显提高;上海柴油机厂在商用车柴油机领域初露锋芒,主要得益于北汽福田欧曼重卡市场份额的迅速提高;广西玉柴机器股份有限公司作为行业的领先者,进行了新一轮的产品结构优化,产品顺利实现从欧Ⅰ向欧Ⅱ的过渡,完善了产品系列(从4缸机到6缸机)平台,进一步拓展了功率覆盖范围,柴油机最大功率水平可以达到257 kW(350 ps)。
汽车发动机技术的发展(ppt 46张)
• 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。
涡轮增压的优缺点
• 1.优点 涡轮增压的最大优点是可提高发动机的功率和扭矩。 涡轮增压的优点是显而易见的，它可在不增加发动机排量 的基础上，大幅度提高功率和扭矩。一台发动机装上涡轮 增压器后，其输出的最大功率与未装增压器的相比，可增 加大约40%甚至更多。这意味着一台尺寸和重量相同的发 动机经增压后可以产生较多的功率，或者说，一台小排量 的发动机经增压后，可以产生较大排量发动机相同的功率。 另外，发动机在采用了增压技术后，还能提高燃油经济性 和降低尾气排放。 汽油机采用涡轮增压技术有一定难度。
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。
汽车发动机的作用和工作原理ppt课件
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车用内燃机 车用内燃机 车用内燃机
§2.4 发动机的分类
水冷发动机
风冷发动机 四冲程发动机 二冲程发动机 汽油发动机
柴油发动机
化油器式发动机 直接喷射式发动机发动机
车用内燃机
单缸发动机 多缸发动机
车用内燃机
单列式发动机
双列式发动机
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§2.5 发动机的总体构造
两大机构
曲柄连杆机构 配气机构
供给系 点火系 五大系统 冷却系 润滑系 起动系
上止点 下止点 活塞行程(S) 曲柄半径(R) 气缸工作容积(V h ) 发动机工作容积(VL) 燃烧室容积(Vc ) 气缸总容积(Va ) 压缩比
曲轴回转中心
曲柄
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三、四冲程发动机的简单工作原理
四冲程发动机：曲轴旋转二周， 活塞往复4个行程完成一个工作
循环，称为4冲程发动机。
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第2章 传动系概述
2.2 汽车驱动形式与传动系统布置 2.2.2 传动系统的布置形式
5．四轮驱动(4WD) 4WD的优点是：四个车轮均有动力，地面附着率最大，
通过性和动力性好。
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第4章 手动变速器
4.1 概述 4.1.1 变速器的功用
1．实现变速变矩。变速器通过改变传动比，扩大驱动轮转 矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同 时使发动机在有利的工况下工作；
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二、四冲程柴油机的工作原理
温度800~1000K
温度300~370K 压力800~900
kPa
温度800~1000K 压力3~5 MPa
压力105~400 kPa
终了：温度 800~1000K压力
发动机原理第十章 车用发动机的发展趋势
并联式混合动力汽车的发动机功率也是以汽车在 某一速度下稳定行驶所需的功率来确定。当汽车在低 速或变工况行驶时，须通过加速踏板和变速器来调节 发动机的功率输出；而当汽车在高速行驶时，发动机 的输出功率低于汽车行驶所需要的功率时，由控制器 控制电动机协助助力驱动。
10.4.4 混联式混合型电动汽车
混联式混合动力驱动系统可以在串联混合动力模 式下工作，也可以在并联混合动力模式下工作，即两 种模式的综合，如图10-8所示。这就要求有两台电动 机、一个比较复杂的传动系统和一个智能控制系统。 它同时兼顾了串联式和并联式的特点，由于这种类型 混合动力系统可以设计成用发动机驱动前轮，用电动 机驱动后轮，所以很适合应用于四轮驱动的车辆。目 前在丰田Prius上应用较多。
10.4 混合动力驱动技术
10.4.1概述
通常在汽车上装有内燃机和电动机两种动力源， 将产生动力的部件与电能储存元件以不同的方式结合 起来，可以形成不同类型的混合动力电动汽车。与常 规的内燃机动力相比，混合动力的主要优点是，采用 了高功率的载荷均衡装置（飞轮、超级电容器或蓄电 池）向汽车提供瞬时能量，可以减小发动机尺寸、提 高效率、降低排放等。 混合动力电动汽车的驱动系统是在纯电动汽车和 内燃机汽车的基础上发展起来的，按照电动汽车动力 系统与辅助动力单元的结合方式可分为串联、并联和 混联三种驱动系统。
10.4.2串联式混合型电动汽车
由电动机驱动汽车行驶，发动机与发电机集成为 辅助动力单元。发动机在最佳工况点附近驱动发电机 以相对稳定的工况运行。通过调整蓄电池和电动机的 输出来达到调整车速的目的，从而使复杂工况下系统 的性能有所提高。在蓄电池充电状态较高时还可以关 闭发动机，只利用蓄电池进行功率输出，使发动机避 免了怠速和低速运行工况，提高发动机效率，降低排 放。这种动力系统在城市公交车上使用较多。
车用汽油机和柴油机国内外技术现状发展趋势PPT课件
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2.发动机自动启停系统
发动机自动启停系统，顾名思义，就是在车辆行驶过程中 临时停车（例如等红灯）的时候，自动熄火。当需要继续 前进的时候，系统自动重启发动机的一套系统。
在拥挤的城市道路上行驶，汽车难免要走走停停，有时红 灯一等就是两三分钟，这时如果发动机一直在怠速工作， 既浪费了燃油又污染了环境。而且这种现象也受到各国政 府的高度重视，美国、日本、英国、法国、德国、意大利、 台湾等国家和地区都已有立法监管停车熄火，中国香港特 别行政区政府于2011年3月5日审议通过了《汽车引擎空 转定额罚款草案》，按照规定，除巴士、混合动力车型等 豁免情形之外，怠速三分钟之后必须熄火，否则将定额罚 款320港元。
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发动机自动启停系统是在车 辆行驶过程中临时停车（例 如等红灯）的时候，自动熄 火。当需要继续前进的时候， 系统自动重启发动机的一套 系统。行驶中只要直接踩制 动踏板，车辆完全停止大概 两秒钟后发动机就会自动熄 火，一直踩着制动踏板，发 动机就会保持关闭。只要一 松开刹车，或者转动方向盘， 发动机又会马上自动点火， 立即又可以踩油门起步，整 个过程都处于D档状态。
车用汽油机和柴油机国内外技术 现状、发展趋势
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在能源危机的加剧和 汽车尾气排放法规越 来越严格的形势下， 有越来越多的发动机 新技术来解决汽车动 力性、经济性和环保 性三方面的矛盾。提 高能量利用率和降低 污染物的排放是车用 发动机发展的目标。
FSI发动机结构
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缸内直喷既有利于降低油耗，又能达到节能 和减少温室气体二氧化碳排放的目标。汽油 在缸内直接喷射时油滴主要依靠从缸内空气 中吸热而非从壁面吸热，因而能使混合汽的 温度降低和体积减小，从而有利于提高充气 效率，降低爆震倾向和提高压缩比。在高空 燃比情况下，由于混合汽物性的改变、绝热 指数的增加以及混合汽分层致使热损失减少， 使得发动机的热效率进一步提高。由于发动 机经常在低负荷工况下运行，因此分层混合 燃烧的直喷式汽油机可使平均油耗降低 15~20%。
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第三节 燃烧技术的发展
• HCCI燃烧特性 • HCCI实现方法 • HCCI技术难点
HCCI——预混合燃烧
第四节 燃料电池
燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中 的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电 装置。
燃料电池平时将燃料（如氢气、甲醇等） 和氧化剂（如氧气）分别作为电池两极的活性 物质保存在电池的本体之外，当使用时连续通 入电池体内，使电池发电。
第十章 车用发动机的发展趋势
目录
第一节 概述 第二节 电控技术的发展 第三节 燃烧技术的发展 第四节 燃料电池 第五节 混合动力驱动技术
第一节 概述
• 寻找新的动力机械取代内燃机
电力驱动(电池技术)
• 改善内燃机的自身性能
工作过程的优化、燃料的多样化
• 优化内燃机的使用性能
混合动力电动汽车
第二节 电控技术的发展
第五节 混合动力驱动技术
按照驱动系统与辅助动力单元的结 合方式，混合动力电动汽车的驱动系统可 分为串联、并联和混联三种驱动系统。
一、串联式混合动力系统
二、并联式混合动力系统
分别独立地驱动车轮
学习总结
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
图9-10
高压共轨系统由五个部分组成，即高压油泵、 共轨腔及高压油管、喷油器、电控单元、各类传 感器和执行器。
工作原理：供油泵从油箱将燃油泵入高压油 泵的进油口，由发动机驱动的高压油泵将燃油增 压后送入共轨腔内，再由电磁阀控制各缸喷油器 在相应时刻喷油。
4.柴油机电子管理中心
⑴ 目标喷油量控制 ⑵ 目标喷油定时控制 ⑶ 油量及喷油定时的补偿控制 ⑷ 冷起动及怠速稳定性控制 ⑸ 过渡性能与烟度控制 ⑹ 喷油规律与喷油压力的控制 ⑺ 其它参数及性能的控制
传统喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上的斜槽 和提前期等全部取消，对喷射定时和喷射油量控 制的自由度更大。
图9-8
图9-9
3.共轨喷油系统
共轨系统不再应用柱塞脉动供油原理，而是 先将柴油以高压状态蓄集在被成为共轨的容器内， 然后利用电磁三通阀将共轨中的压力油引到喷油 器中完成喷射任务。
利用安装在高压油路中的高速、强力电磁阀 来直接控制喷油始点和喷油量。
You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
留了原喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上的斜槽等 控制油量的机械传动机构，只是对齿条或者滑套 的运动位置予以电子控制。
⑴电控直列泵
图9-2
⑵电控分配泵
图9-5
2.脉动+时间控制式喷油系统
用高速强力电磁阀直接控制高压燃油，一般 情况下，电磁阀关闭，开始喷油；电磁阀打开， 喷油结束。
喷油始点取决于电磁阀关闭时刻，喷油量取 决于电磁阀关闭的持续时间。
一、电控技术在汽油机应用的功能扩展
1.微控制器性能的发展 单点喷射、多点同时喷射 多点分组喷射 3.汽油机电子管理系统
二、电控技术在柴油机上的应用
1.脉动式电控喷油系统 • 在传统的喷射系统基础上首先发展起来的电控喷
射系统。 • 电喷特点：保留了传统的泵－管－嘴系统，还保