汽车发动机新技术共70页
现代汽车新技术PPT课件(共5章)第一章发动机新技术(下)
1.汽油机燃油供给新技术
该喷射系统先将精密计算后的定量的水雾化并喷射到进气道与空气进行预混合，由 于水的比热容大，需要很大的热量才能蒸发，水蒸发时周围燃烧着的物质温度就会降低； 然后混合空气随着进气行程进入气缸，高精度喷油器直接把定量的汽油喷射到气缸内， 水比汽油密度大，因此喷入气缸内的水雾会被汽油分子包住，能增加汽油的燃烧面积。 在点燃汽油的时刻，汽油其实是在和空气和水雾的混合气体进行反应并做功。汽化后的 水分子带走了高热，降低了发动机的工作温度。如此也能有效减少发动机爆燃的可能性， 且对于高性能车型来说，温度降低、爆燃情况减少后就可以把点火更为提前或者把增压 值增大，对于性能上的输出更为直接。
管喷射和缸内直喷的优点。
当点火区混合气浓度不能增加但需要增大负荷时，可以增加均质混合气的浓度，直到均质化学计量
比达到最大为止，这样不会出现混合气过浓区；当需要减小负荷时，可以减少均质喷油量，也可以减少
分层喷油量，从而在负荷很低时保证不会出现混合气过稀区，以避免生成过多的HC。所以，在负荷由小
到大直至满负荷时，都可避免出现过稀、过浓区，使排放性能得到改善。
图1-47复合喷射系统的高低压喷油器
1.汽油机燃油供给新技术
据相关研究表明，复合喷油方式能够实现目前最好的混合气形成状态，并且其排放能够满足最为严 格的法规。冷起动/怠速/低负荷使用单歧管喷射，避免了缸内直喷在这种工况下燃烧效率低、容易积炭 的问题；中等负荷时两套喷射系统协同工作，高负荷下则由缸内喷射完全接管。这样就发挥了两套喷射 系统各自的优势，使各个转速下动力响应、燃油经济性都很好，而且对发动机运转的平顺性、防止积炭 等多方面都有好处。
第三节 燃油供给及燃烧新技术
1.汽油机燃油供给新技术
汽车发动机所采用的新技术
汽车发动机所采用的新技术1.VTEC技术VTEC是本田开发的先进发动机技术，也是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程两种不同情况的气门控制系统。
VTEC（Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System）的意思“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”。
与普通发动机相比，VTEC 发动机所不同的是凸轮与摇臂的数目及控制方法，它有中低速用和高速用两组不同的气门驱动凸轮，并可通过电子控制系统的调节进行自动转换。
通过VTEC系统装置，发动机可以根据行驶工况自动改变气门的开启时间和提升程度，即改变进气量和排气量，从而达到增大功率、降低油耗及减少污染的目的。
目前本田车型都使用i-VTEC(智能可变气门配气相位和气门升程电子控制系统)，i-VTEC技术作为本田公司VTEC技术的升级技术，其不仅完全保留VTEC 技术的优点，而且加入了当今世界流行的智能化控制理念。
2.可变进气歧管技术09款City装载的1.8L发动机采用了VIM（Variable-length Intake Manifold）可变进气歧管技术，该技术可以使发动机在不同转速下具有不同进气路径，从而满足发动机在不同工况下对进气量的不同需求。
在发动机低转速时，为了提高发动机的功率输出，此时采用较短的进气路径。
采用可变进气歧管技术的目的是优化发动机整个转速范围内的扭矩曲线的同时改善加速性能和响应性，从而使发动机在不同工况的动力性、燃油经济性和排放水平达到和谐、统一。
3.VVT-i技术VVT-i是Variable Valve Timing-intelligent的缩写，它代表的含义就是智能正时可变气门控制系统。
这一装置提高了进气效率，实现了低、中转速范围内扭矩的充分输出，保证了各个工况下都能得到足够的动力表现。
另一个先进之处在于全铝合金缸体带来的轻量化，不仅减小了质量，也降低了发动机的噪声。
汽车发动机新技术 -燃油系统新技术
第二节 喷系统对比的优点 （1）将系统压力从 150bar 提高到 200bar； （2）改善了燃烧噪音； （3）达到EU-6关于颗粒质量和数量的要求（能将炭烟排放降低10倍）； （4）降低废气排放（尤其是CO2），使之符合当前和将来的排放要 求； （5）降低部分负荷时的燃油消耗（这时使用MPI-喷射比较有利）。
4、双喷射故障现象与诊断分析参照燃油直喷诊断思路。
第二节 燃油系统新技术
一、缸内直喷燃油系统 （3）缸内直接喷射系统常见故障诊断分析 缸内直接喷射系统由低压燃油系统和高压燃油系统组成，在排除燃 油系统故障时首先要通过诊断仪和燃油压力表确保低压供油在4.5～ 5.5bar之间；高压燃油系统压力只能通过诊断仪相关数据块来读取，高 压燃油压力应随发动机转速上升而上升其压力应该在50～200bar之间变 化（具体每个车型燃油压力标准请参照相关维修手册）。
一、缸内直喷燃油系统 （2）缸内直接喷射系统工作模式 1）分层燃烧 a.混合气形成工况
第二节 燃油系统新技术
一、缸内直喷燃油系统 （2）缸内直接喷射系统工作模式 1）分层燃烧 a.燃烧工况
第二节 燃油系统新技术
一、缸内直喷燃油系统
（2）缸内直接喷射系统工作模式 2）均质模式 即在所有工况下都采用均匀混合气，燃油与空气的混合发生在进 气行程中，这样燃油和空气就有了更充足的时间来混合，并且可以利 用空气的流动旋转的涡流来击碎燃油颗粒，使之混合更加充分。
汽车发动机新技术
——冷却系统
——燃油系统新技 术
主讲人：
课时
第二节 燃油系统新技术
传统的汽油发动机是通过控制单元采集凸轮位置以及发动机各相 关工况从而控制喷油器将汽油喷入进气歧管。但由于喷油器离燃烧室有 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，所以希望喷油器能够直接将燃油 喷入汽缸。先进的缸内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100～120bar的燃油压力，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，其控制的精确度已达毫米级。
第1章 汽车发动机新技术
VTEC技术
整个VTEC系统由发动机电子控 系统由发动机电子控 整个 制单元（ 制单元（ECU）控制，ECU接收 ）控制， 接收 发动机传感器（包括转速、 发动机传感器（包括转速、进气 压力、车速、水温等） 压力、车速、水温等）的参数并 进行处理，输出相应的控制信号， 进行处理，输出相应的控制信号， 通过电磁阀调节摇臂活塞液压系 统，从而使发动机在不同的转速 工况下由不同的凸轮控制， 工况下由不同的凸轮控制，影响 进气门的开度和时间。 进气门的开度和时间。
缺点：在冷车启动、怠速运转、 缺点：在冷车启动、怠速运转、急 加速或低气压环境等， 加速或低气压环境等，这样固定的 供油方式实际上并无法全面满足引 擎的运转需求， 擎的运转需求，甚至可能因而产生 黑烟、燃烧不全与马力不足等状况。 黑烟、燃烧不全与马力不足等状况。 化油器
1.汽车发动机历史回顾 汽车发动机历史回顾
WTW 总能耗 （MJ/ 100km） ）
各种先进动力系统轿车的燃油经济性比较
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2气门涡轮增压直喷柴油机 4气门涡轮增压直喷柴油机
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缸内直喷汽油机
百公里油耗(L/百公里) 百公里油耗( 百公里)
多点喷射涡轮增压汽油机
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直列4缸混合动力 直列4
V形6缸混合动力
V形8缸混合动力
10
多点喷射机械增压汽油机
1.汽车发动机历史回顾 汽车发动机历史回顾
四冲程发动机工作流程图
1.汽车发动机历史回顾 汽车发动机历史回顾
优点有： 优点有：能够将内燃机的油气比控 制在理想的水平上，不论天候、 制在理想的水平上，不论天候、温 永远进行着一成不变的工作。 度，永远进行着一成不变的工作。 而且化油器的成本低、可靠度高， 而且化油器的成本低、可靠度高， 维修、保养容易。 维修、保养容易。
汽车发动机新技术PPT课件
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3．优、缺点：直列发动机的所有汽缸均肩并肩排成一 个平面，它的缸体和曲轴结构简单，而且使用一个汽缸 盖。
优点：制造成本较低，稳定性高，低速扭矩特性好， 燃料消耗少，尺寸紧凑，应用比较广泛。
缺点:功率较低。直列布局是如今使用最为广泛的， 尤其是在2.5L以下排量的发动机上。这种布局的发动机 的所有气缸均是按同一角度并排成一个平面，并且只使 用了一个气缸盖，同时其缸体和曲轴的结构也要相对简 单，好比气缸们站成了一列纵队。
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。
3.4 TSI发动机与FSI发动机比较
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4 复合火花点火发动机 1. 本田飞度1.3L I-DSI发动机。
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2. 克莱斯勒300C 5.7L HEMI发动机。
3. 奔驰AMG G500 5.0L V8发动机。
奔驰AMG G500的动力系统是一部5.0升V8发动机，保留
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V型发动机：（气缸数：5、6、8、10、12、16）
1. 定义：
将所有气缸分成两组，把相邻的气缸以一定的夹角布置在 一起（一般为90度），从侧面看气缸呈V字型，称为V型发 动机。
2. 分类：V5、V6、V8、V10、V12、V16
汽车新技术---汽车发动机技术
由于在排放、燃烧稳定性、燃油品质、性能及可靠性等方面的问题限制 了GDI发动机的普遍使用。使用GDI技术完全替代PFI技术目前仍然存在一些技 术难题。国内外的公司和研究机构也都在积极地开发设计新型直喷发动机。
2.1 汽油机直喷技术
第二就是压缩比的不同，导致热效率的不同。压缩比是指活塞在下止点 是气缸体积/活塞在上止点气缸体积。压缩比越高，热效率越高。可是压缩比 越大，在压缩冲程结束的时候缸内气体温度也越高。对于汽油机来说压缩冲程 缸内温度太高会自燃产生爆震。可是柴油机后喷油就不存在这个问题了，压缩 比的不同，就直接导致了柴油机的热效率远远的大于汽油机。
如图2-3所示。
图2-3 PFI发动机与GDI发动机燃烧系统比较
2.1 汽油机直喷技术
2.1.4缸内直喷技术应用中存在的问题：
2.1 汽油机直喷技术 2.1.5 GDI发动机燃烧系统：
１)喷束引导：燃油喷嘴靠近火花塞，窄间距布置，喷油器安装在汽缸中 央，火花塞紧靠燃油喷嘴位于燃油喷束的边缘，喷油器直接将燃油射向火花塞 的电极。
2.1 汽油机直喷技术
2.1.1 汽油缸内直喷技术发展概况：
汽油发动机缸内直喷的工作方式，早在20世纪50年代德国的Benz300SL 车型、60年代的MAN-FM系统、70 年代美国Texaco的TCCS系统和Ford的PR OCO系统就曾经采用过。但是受当时发动机制造水平的限制，加上尚没有电 控喷射手段，开发出的GDI发动机性能和排放并不理想，没有得到实际应用。
图2-1 GDI发动机结构
现代汽车新技术课件：汽车发动机新技术
1.汽車發動機歷史回顧
電噴發動機系統組成 最大優點就是燃油供給控制十分精確，讓引擎在任何狀態下都能有正確的空燃 比，不僅讓引擎保持運轉順暢，其廢氣也能合乎環保法規的規範。
2.發動機進排氣控制新技術
1.可變氣門正時技術 1）VTEC技術 2）VVT-i技術 3）Valvetronic技術
2.可變長度進氣歧管 3.電子節氣門技術
裝備有
Valvetronic 系統的發動 機系統機構
可變長度進氣歧管
發動機的進氣道是連接進氣門和進氣 總管的，進氣歧管設計的形狀也能直 接影響發動機的性能。
1-細長進氣歧管；2-控制閥；3-粗短進氣歧管； 4-噴油器；5-進氣道；6-進氣門 圖1-14 可變長度進氣歧管
隨著進氣門的開啟和關閉，在進氣管內 會產生壓力波動，形成吸氣波和壓力波， 並以聲速傳播，進氣管的長度必須根據 發動機轉速而調整，以保證最高壓力波 在進氣門關閉以前到達進氣門，從而提 高進氣量。
這項技術最為顯著的特點，就是取消了節氣門。與傳統式的雙凸引擎來 比較，Valvetronic 利用一支附加的偏心軸、步進馬達和一些中置搖臂， 來控制氣門的啟開或關閉。Valvetronic技術通過實現對氣門行程的無 級可調，達到對發動機不同轉速狀態下，功率扭矩輸出的最佳均衡。
Valvetronic技術
1.汽車發動機歷史回顧
1-機油泵鏈輪；2-空調壓縮機；3-活塞；4-排 氣歧管；5-氣門；6-凸輪軸；7-挺柱；8-噴油 器；9-發電機；10-進氣歧管；11-導向輪；
12-水泵；13-動力轉向油泵；14-油底殼 發動機整體構造圖
1.汽車發動機歷史回顧
發動機是汽車的心臟，經歷 了蒸汽時代、化油器時代和 電噴時代，其中奧托提出了 內燃機的四衝程理論，為內 燃機的發明奠定了理論基礎。
汽车新技术第一章汽车发动机新技术
（4）压缩比高达12甚至更高，提高了发动机的抗爆性，与同排量的普通 发动机相比功率和扭矩都提高了10%左右。
（5）缸内直喷发动机在中、小负荷工况时采用分层燃烧模式，燃油浓度 呈梯度分布，即在缸壁附近分布的大部分是空气，有效防止将热量传递给缸 体水套，提高了燃烧的热效率。
（6）缸内直喷发动机可以精确控制每个循环的空气与燃油比例，结合分 层燃烧直接启动技术，可以降低冷启动时的HC排放，瞬态响应好。
（7）缸内直喷发动机采用质调节，根据各缸的实际需求进行燃油喷射， 可减少各缸之间的差异，提高各缸均匀性。与进气道喷射（PFI）汽油机相 比，缸内直喷发动机的各缸均匀性可以控制在3%以内。
1.缺点 （1）采用缸内直喷的供油系统除了在研发过程中必须花费更多成本外， 与传统电喷发动机相比还需要更加频繁地更换火花塞等零部件。 （2）对燃油质量要求比较高，需要使用较高牌号的燃油，无形中增加了 用车成本。 （3）缸内直喷发动机比传统电喷发动机更容易产生积碳，需要使用价格 昂贵的缸内直喷发动机专用添加剂来解决积碳问题。
一、汽油机双独立可变气门正时技术的作用及工作原理
汽油机双独立可变气门正时系统由电磁阀（OCV）和可变凸轮轴相位调 节器（VCT）组成，通过调节发动机凸轮相位，使进气量和排气量都可随发 动机转速的变化而改变，从而达到最佳燃烧效率，提高燃油经济性。
FSI发动机技术是基于缸内直喷式发动机的一种技术。与常规的进气道喷 射式发动机相比，FSI发动机将燃油直接喷入燃烧室，由于喷雾的汽化冷却 作用，优化了充气效率，实现了汽油机的质调节，不再需要节气门，大大降 低了进气损失。分层燃烧减少了发动机的传热损失，从而增大了满负荷的输 出功率，并降低了部分负荷的燃油消耗。FSI发动机能够降低泵吸损失，在 低负荷时确保低油耗，但需要增加特殊催化转化器以便有效净化处理排放气 体。
汽车发动机新技术
发动机1、进排气系统1）可变气门正时技术：发动机气门升程与配气相位可以根据发动机工况进行改变。
VVT：variable valve timing分类：可变升程、可变相位、可变升程与相位代表：VTEC、VVT-i、Valvetronic图1．7所示为VTEC系统工作原理图。
发动机低速时，小活塞在原位置上，3根摇臂分离，主凸轮和次凸轮分别推动主摇臂和次摇臂，控制两个进气门的开闭，气门升量较少，情形好像普通的发动机。
虽然中间凸轮也推动中间摇臂，但由于摇臂之间已分离，其他两根摇臂不受它的控制，所以不会影响气门的开闭状态。
发动机达到某一个设定的高转速(3500转／分)时，ECU会指令电磁阀启动液压系统，推动摇臂内的小活塞，使3根摇臂锁成一体，一起由中间凸轮驱动，内于中间凸轮比其他凸轮都高，升程大，所以进气门开启时间延长，升程也增大了。
发动机转速降低到另一个设定的低转速时，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，3根摇臂分开。
它的工作原理是：当发动机由低速向高速转换时，电子计算机就自动地将机油斥向进气凸轮轴驱动齿轮内的小祸轮，这样，在压力的作用下，小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度，从而使凸轮轴在60度的范围内向前或向后旋转，从而改变进气门开启的时刻，达到连续调节气门正时的目的。
可连续调节气门正时，但不能调节气门升程。
它的工作原理是：当发动机由低速向高速转换时，电子计算机就自动地将机油压向进气凸轮铀驱动齿轮内的小涡轮，这样，在压力的作用下，小祸轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度，从而使凸轮轴在60度的范围内向前或向后旋转，从而改变进气门开启的时刻，达到连续调节气门正时的目的。
双VVT-i:分别控制进气和排气通过摇臂机构自身角度的改变来实现控制开启气门的深度，没有节气门，也就没有了泵气损失。
2）可变长度进气歧管可变长度进气歧管的工作原理是：随着进气门的开启和关闭，在进气管内会产生压力波动，形成吸气波和压力波，并以声速传播，进气管的长度必须根据发动机转速而调整，以保证最高压力波在进气门关闭以前到达进气门，从而提高进气量。
新技术发动机
❖ 因此高转速时，功率 大。
第八页，编辑于星期四：六点 十九分。
第九页，编辑于星期四：六点 十九分。
第十页，编辑于星期四：六点 十九分。
第十一页，编辑于星期四：六点 十九分。
第十二页，编辑于星期四：六点 十九分。
第十三页，编辑于星期四：六点 十九分。
第十四页，编辑于星期四：六点 十九分。
– 单活塞高压泵由凸轮轴以机械方式来驱 动
燃油计量阀 N290 – 电动燃油泵给高压泵预供油， 预供油压力约 为 6 bar
– 高压泵产生燃油轨内所需要的压力
– 压力缓冲器会吸收高压系统内的压力波 动
第四十二页，编辑于星期四：六点 十九分。
压力建立
进油阀
泵活塞向下运动
燃油以最高 6 bar 的压力经进油阀 进 入泵腔。另外泵活塞向下运动也会吸入 燃油。
❖(Valvetronic) 少了节气门 ❖本田：VTEC (i- VTEC)
❖ 大众VVT ❖ 马自达S-VT (静态凸轮轴,油泵控制，称为燃油控制阀OCV。
第三页，编辑于星期四：六点 十九分。
第四页，编辑于星期四：六点 十九分。
可 变 配气相位
怠速时：进气门延时关闭。
扭距调整：转速在1000／min以上 时，进气门提前关闭。左侧凸轮轴 调整器向下，右侧调整器向上运动。 功率调整 转速在3700rpm以上时，左侧凸轮轴 调整器向上，右侧调整器向下运动， 进气门延迟关闭
第五十三页，编辑于星期四：六点 十九分。
1、优点
❖（1）、采用复合动力后可按平均需用的功率来 确定内燃机的最大功率，此时处于油耗低、污染 少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不 足时，由电池来补充；负荷少时，富余的功率可 发电给电池充电。