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1、发动机新技术引见发动机新技术引见课时：30min讲解人：郝永生目的：了解发动机技术动态及先进技术目录一、内燃机开展史与分类二、汽车发动机的开展方向三、国内外发动机采用的新技术四、总 论内燃机的开展史与分类一、开展史 内燃机以其热效率高、构造紧凑，机动性强，运转维护简便的优点著称于世。一百多年以来，内燃机的宏大生命力经久不衰。目前世界上内燃机的拥有量大大超越了任何其它的热力发动机，在国民经济中占有相当重要的位置。现代内燃机更是成为了当今用量最大、用途最广、无一与之匹敌的的最重要的热能机械。 内燃机开展至今，约有一个半世纪的历史了。同其他科学一样，内燃机的每一个提高都是人类消费实际阅历的概括和总结
2、 。 最早的内燃机煤气机 1860年，法国发明家莱诺制成了第一台适用内燃机单缸、二冲程、无紧缩和电点火的煤气机，输出功率为0.741.47KW，转速为100r/min，热效率为4%。法国工程师德罗沙认识到，要想尽能够提高内燃机的热效率，就必需使单位气缸容积的冷却面积尽量减小，膨胀时活塞的速率尽量快，膨胀的范围冲程尽量长。在此根底上，他在1862年提出了著名的等容熄灭四冲程循环：进气、紧缩、熄灭和膨胀、排气。 1876年，德国人奥托制成了第一台四冲程往复活塞式内燃机单缸、卧式、以煤气为燃料、功率大约为2.21KW、180r/min。 内燃机的开展史与分类汽油机出现 19世纪下半叶,随着石油工业的
3、兴起,用石油产品取代煤气作燃料已成为必然趋势。 1883年，戴姆勒和迈巴赫制成了第一台四冲程往复式汽油机转速由200r/min升至8001000r/min 汽油机开展阅历了四个阶段 第一阶段20世纪初20年提高发动机转速及功率，到达1500r/min，比功率由3.68W/Kg提高到441.3735.5W/Kg； 第二阶段20世纪20年代处理熄灭问题，紧缩比提高到8，效率提高到20； 第三阶段 20世纪2040年代增压器1.4-1.6的运用进一步提高功率及热效率 第四阶段20世纪40年代至今随着电子技术的开展电喷技术开场投入运用内燃机的开展史与分类柴油机内燃机家族的另一个明星 柴油机几乎是与汽油
4、机同时开展起来的，它们具有许多一样点。所以柴油机的开展也与汽油机有许多类似之处，可以说在整个内燃机的开展史上，它们是相互推进的。 1897年制成了第一台紧缩点火的“狄塞尔内燃机，即柴油机。柴油机开展主要围绕增压技术 。 20世纪20年代提出增压，到达二战后才开场遭到注重采用； 20世纪50年代，增压度约为50%，四冲程机的平均有效压力约为0.70.8MPa，无中冷； 20世纪70年代增压技术有了长足的开展增压度到达200，且普遍采用中冷技术； 20世纪80年代仍以进气系统为主攻方向，开场出现二级增压，可变涡轮截面技术进一步提高了发动机功率及热效率； 20世纪80年代以后内燃机电子技术曾经趋于成
5、熟阶段，柴油机的电控技术开场投入运用，开展至今出现了高压共轨技术，实现了柴油机的超高压放射。 内燃机的开展史与分类二、内燃机的分类 按所用的燃料的不同，分为汽油机，柴油机、煤油机、煤气机包括各种气体燃料内燃机等； 按每个任务循环的行程数不同，分为四冲程和二冲程； 按着火方式不同，分为点燃式和压燃式； 按冷却方式不同，分为水冷式和风冷式； 按气缸陈列方式不同，分为直列式、V型、对置式、星型等； 按气缸数不同，分为单缸内燃机和多缸内燃机等； 按内燃机的用途不同，分为汽车用、农用、机车用、船用以及固定用等等。汽车发动机的开展方向一、汽车能源开展方向 方向：清洁、可再生能源 步骤： 1、以石油为根底的
6、传统发动机开展节能技术产品 2、替代石油的多种能源及混合动力技术产品 3、以氢为燃料的新能源技术石油混合动力氢能源汽车发动机的开展方向二、发动机技术开展方向1、目的、目的提提高高燃燃油油效效率率降低燃油耗费提高机内净化程度顺应能源开展要求汽车发动机的开展方向 2、主要开展的动力产品、主要开展的动力产品高效率，大马力柴油机和乘高效率，大马力柴油机和乘用车用先进柴油机用车用先进柴油机各种代用燃料紧缩天然气、各种代用燃料紧缩天然气、液化天然气、醇醚液化天然气、醇醚 类发动机类发动机 各种顺应欠兴隆地各种顺应欠兴隆地域和乡村的动力产品域和乡村的动力产品高效率、节能、高效率、节能、低污染发动机低污染发动
7、机汽车发动机的开展方向3、以节能、环保、平安可靠为中心的重点技术、以节能、环保、平安可靠为中心的重点技术.关关键键技技术术分分类类关键技术分类关键技术分类新型混合动力系统匹配技术及各种代用燃料发动机技术各种电控技术及各种新型发动机零部件技术保证产品可靠性，一致性的专业化，大批消费的工艺技术发动机节能及低排放技术汽车发动机的开展方向3、以、以节能、能、环保、平安可靠保、平安可靠为中心的重点技中心的重点技术 .重点技重点技术车用柴油机高用柴油机高压放射技放射技术包括包括电控高控高压泵技技术、电控高控高压共共轨系系统、电控控单体体泵技技术及及喷油特性的研油特性的研讨等等汽油机缸内直接放射技汽油机缸内
8、直接放射技术包括气流的包括气流的组织、熄、熄灭室室设计优化和放射系化和放射系统设计等等发动机机电控可控可变技技术包括可包括可变进气管道、可气管道、可变气气门定定时、可、可变空燃比和可空燃比和可变压缩比系比系统等，怠速停机、等，怠速停机、电动机机辅助助驱动的混合的混合动力力电控控发动机与汽机与汽车匹配技匹配技术发动机可机可变涡轮增增压和增和增压中冷技中冷技术车用用发动机排气后机排气后处置技置技术包括汽油机稀燃催化包括汽油机稀燃催化转化化剂、柴油机延、柴油机延续再生型再生型微微 粒捕集器、粒捕集器、选择性催化复原系性催化复原系统、四效催化器技、四效催化器技术等等混合混合动力安装力安装设计和匹配技和
9、匹配技术发动机机电控集成管理系控集成管理系统及及电磁兼容技磁兼容技术研研讨等等继续加加强新能源清新能源清洁能源汽能源汽车产品的研品的研发和和产业化化预备任任务汽车发动机的开展方向3、以、以节能、能、环保、平安可靠保、平安可靠为中心的重点技中心的重点技术 .重点技重点技术电控高压泵技术电控高压泵技术喷油特性的研讨喷油特性的研讨电控高压共轨电控高压共轨系统系统电控单体泵技术电控单体泵技术等等等等车用柴油机高压车用柴油机高压放射技术放射技术汽车发动机的开展方向3、以、以节能、能、环保、平安可靠保、平安可靠为中心的重点技中心的重点技术 .重点技重点技术汽油机缸内直接汽油机缸内直接放射技放射技术气流的组
10、织气流的组织熄灭室熄灭室设计优化设计优化放射系统设计放射系统设计等等等等汽车发动机的开展方向3、以、以节能、能、环保、平安可靠保、平安可靠为中心的重点技中心的重点技术 .重点技重点技术可变进气管道可变进气管道可变气门定时可变气门定时可变空燃比、紧缩比系统可变空燃比、紧缩比系统怠速停机、电动机辅怠速停机、电动机辅助驱动的混合动力助驱动的混合动力发动机电控发动机电控可变技术可变技术汽车发动机的开展方向3、以、以节能、能、环保、平安可靠保、平安可靠为中心的重点技中心的重点技术 .重点技重点技术柴油机延续再生柴油机延续再生型微粒捕集器型微粒捕集器四效催化器技术四效催化器技术汽油机稀燃汽油机稀燃催化转化
11、剂催化转化剂选择性催化选择性催化复原系统复原系统等等等等车用发动机排气车用发动机排气后处置技术后处置技术汽车发动机的开展方向3、以、以节能、能、环保、平安可靠保、平安可靠为中心的重点技中心的重点技术 .重点技重点技术电控控发动机与汽机与汽车匹配技匹配技术发动机可机可变涡轮增增压和增和增压中冷技中冷技术混合混合动力安装力安装设计和匹配技和匹配技术发动机机电控集成管理系控集成管理系统及及电磁兼容技磁兼容技术研研讨等等继续加加强新能源清新能源清洁能源汽能源汽车产品的研品的研发和和产业化化预备任任务等等等等.国内外发动机采用的新技术一、六冲程发动机1特点：1.比普通发动机多两个冲程；2.热效率高40；
12、3.节油效率高；2任务原理在普通四冲程发动机的“进气-紧缩-熄灭做功-排气四个冲程之后，第五个冲程开场的时候，把水喷进炽热的气缸里面，水马上就变成了温度高达816度的蒸汽，体积急剧膨胀1600倍，同时气缸内压强急剧增大，推进活塞再次做功如此一来，每6个冲程中就出现2个做功冲程，而耗费的燃油却没有变化。到了第6个冲程，发动机把水蒸气排放到一个冷却器，水蒸气在那里重新变成水。国内外发动机采用的新技术一、六冲程发动机3发动机构造水泵的出口，高压水泵进水管接水箱的出口，改动油咀的喷油角度，改动排气角度，添加喷水角度，使活塞产生六个冲程，即三个冲程后添加一个气门开放排气冲程，添加一个喷水汽化作功冲程，添
13、加一个排汽冲程排汽。 六冲程节油内燃发动机，涉及现有内燃发动机的高压油油泵、喷油咀、冷却循环管路、活塞、活塞缸，其特征在于在缸盖上设两个喷咀，一个喷油咀、一个喷水咀在发动机一边安装一个高压水泵，喷水咀的进水管接高压国内外发动机采用的新技术二、增压中冷技术影响发动机功率的方面很多主要表现以下方面：peiVsHucitb1/L01/1/pe：有效功率；i：缸数；Vs：气缸任务容积；Hu：燃料低热值；c：充量系数；it：指示热热效率；b：发动机进气管密度；L0：化学计量比；：冲程数；：空燃比；内燃机增压可以有效的改善发动机的热效率、提高发动机功率、提高经济性、减少排放中的有害成分，降低噪音，目前柴油
14、机增压技术曾经非常熟练，汽油机也进入日益成熟阶段；增压可分为：机械增压、排气增压、惯性增压、气波增压等排气增压分为：单级涡轮增压、多级涡轮增压国内外发动机采用的新技术二、增压中冷技术在我国发动机中普遍采用单级涡轮增压，单级涡轮增压按照排气管与增压器的衔接方式又可分为：定压增压将各缸排气汇入一个管中在与涡轮衔接脉冲增压各缸排气分别进入涡轮定压 增压脉冲增压国内外发动机采用的新技术二、增压中冷技术随着汽车发动机的要求越来越高单级增压曾经无法满足需求，如今多级增压、复合增压曾经开场运用到汽车发动机上，多级增压就是将两个涡轮增压器串连在一同，复合增压就是在发动机上采用机械增压与涡轮增压相结合，分为并联
15、和串联两种；串联并联国内外发动机采用的新技术三、汽油机直喷分层、稀燃技术GDI)1.原理：缸内直喷汽油机稀薄熄灭技术可以分为均质稀燃和分层熄灭两种熄灭方式。中小负荷时，在紧缩行程后期开场喷油，在火花塞附近构成较浓的可燃混和气，在远离火花塞的区域，构成稀薄分层混和气；大负荷及全负荷时，在早期进气构成中将燃油喷入气缸，构成完全的均质化学计量比进展熄灭。另外，也有采用分段喷油技术分层混合气，即在进气早期开场喷油，使燃油在气缸中均匀混合，在进气后期再次喷油，最终在火花塞附近构成较浓的可燃混和气。国内外发动机采用的新技术三、汽油机直喷分层、稀燃技术GDI)2.先对于PFI发动机优缺陷：优点:1)GDI发
16、动机的绝热指数添加和传热损失较少，取消节流降低了泵吸损失，燃油蒸发引起的缸内温度降低提高了汽油机可任务的紧缩比，燃油在进气冲程中对进气的冷却提高了充气效率，使得它的燃油经济性有进一步改善，燃油耗费下降率高达35。动力输出也比PFI发动机添加了大约10。2)瞬态反响快。3)起动快。4)冷起动时未燃碳氢排放少。缺陷1)GDI适用的NOx稀燃催化剂的开发尚未成熟，目前商品化的GDI难以满足严厉的排放法规要求。2)GDI熄灭系统的设计较为复杂，开发本钱昂贵国内外发动机采用的新技术三、汽油机直喷分层、稀燃技术GDI)3.目前采用的车型1直喷系统博世公司：MotronicMED7汽油直喷系统；奥迪公司：开
17、发了FSI系统；飞驰公司：开发了CGI系统；菲亚特：开发了JTS系统；2车型奥迪R8，它匹配着带双增压的V8FSI直喷发动机；奥迪A21.6FSI发动机、A42.0LFSI发动机；飞驰：C200CGI的1.8LCGI发动机；迈腾：TSI发动机(双增压的燃油分层直喷)。国内外发动机采用的新技术四、转子发动机转子发动机又称为米勒循环发动机。它采用三角转子旋转运动来控制紧缩和排放，与传统的活塞往复式发动机的直线运动迥然不同。这种发动机由德国人菲加士汪克尔发明。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
18、出轴中心为中心的齿轮啮合，齿轮固定在缸体上不转动,内齿圈与齿轮的齿数之比为3:2。上述运动关系使得三角转子顶点的运动轨迹(即汽缸壁的外形)似8字形.三角转子把汽缸分成三个独立空间，三个空间各自先后完成进气,紧缩,做功和排气，三角转子自转一周,发动机点火做功三次。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。国内外发动机采用的新技术四、转子发动机任务原理国内外发动机采用的新技术四、转子发动机优点：第一、运转噪音更小：转子发动机平稳的运转产生的振动非常小，由于它没有气门构造，因此能更平稳和安静地运转。双转子发动机的安静和平稳性相当于直
19、列六缸往复式发动机。第二、扭矩很均匀：曲线，两转子的设计中运转扭矩动摇与直列六缸发动机具有一样程度，三转子发动机那么更胜于转子发动机在整个速度范围内有相当均匀的扭矩V8发动机往复发动机。第三、精简构造，动力不亚于往复式发动机：转子发动机不需求设置连杆构造，没有配气机构(包括通常往复式发动机必备的正时齿带、凸轮轴、摇臂、气门、气门弹簧等等)，同等输出功率条件下，转子发动机的设计分量是往复式的三分之二。第四、可靠性和耐久性比较好：前文提到，转子的转速是发动机转速的三分之一，因此转子的磨损情况并不是很大，另外，由于没有摇臂，连杆等高转速运动机械部件，所以在高负荷运动中更可靠和更耐久。国内外发动机采用
20、的新技术四、转子发动机缺陷：1、工艺和本钱要求高任何事情都不能够鱼和熊掌兼得，由于转子发动机技术比较尖端，制造工艺要求比较高，本钱比较贵，如今马自达公司对这项技术比较了解和把握，所以，这项技术还没有在汽车中普及。2、转子发动机的耗油量比较大这主要是转子发动机熄灭室的外形不太有利于完全熄灭，火焰传播途径较长，使得燃油和机油的耗费添加。而且转子发动机只能用点燃式，不能用压燃式，所以也就是不能采用柴油。3、功率输出轴位置比较高，令整车布置安排不便。4、国内没有维修此类发动机的厂家国内外发动机采用的新技术五、其它技术1.DOHC双顶置凸轮轴发动机，用于多气门的开展；2.VTEC可变气门正时及升程电子控
21、制系统，经过改动进气门开度来改动进气量，提高发动机扭矩；3.VVT可变气门正时，有的在后面加个i，即：VVT-i，i代表进气的意思，也是经过控制气门及凸轮轴来实现进气量的改动，最终到达功率添加，降低油耗和排放的目的；4.除以上外还有电子节气门、电子油门、可变进气管长度等等；总 论21世纪的内燃机将面临来自各方面的挑战,它将义无返顾地朝着节约能源、燃料多样化、提高功率、延伸寿命、提高可靠性、降低排放和噪声、减轻质量、减少体积、降低本钱、简化维护保养等方向迅猛开展。在21世纪,天然气、醇类、植物油及氢等代用燃料将为内燃机增添新的活力,而内燃机电子控制技术在提高质量的同时也延伸了内燃机行业的“生命。新资料、新工艺的技术革命,为21世纪内燃机的开展产生了新的推进力。21世纪的内燃机,将在造福人类的同时不断弥补本身缺陷,以尽能够完美的笼统为人类作出新的奉献。谢谢！
