汽车发动车技术详解

一、电喷发动机的优点 装有电子控制汽油喷射装置（简称电喷装置）的发动机称为电喷发动机。电喷装置都是由喷油油路、传感器组和电子控制单元（ECU）三大部分组成，其基本特点就是混合气的配制由ECU来控制。如图所示：

电喷装置的核心元件是ECU，汽车运行中的使用条件和各种工况，如发动机转速、进气温度、节气门开度、排气成分以及加减速等，通过各种传感器转变为电子信号，输入到ECU中，ECU通过综合分析，就能在千分之几秒内精确地计算出当时发动机工况和条件的最佳混合气所需的喷油量，并“命令”喷油器喷出相应的汽油，保证发动机在最佳的状态下工作，从而获得最好的动力性、经济性和排放性。与传统的化油器式发动机相比，电喷发动机的主要优点有： 1、 能高精度地控制空燃比。 2、 充气效率高，能提高汽车的动力性能。 3、 省油，排放污染低。 4、 反应更灵敏，起动性能更好。目前，我国所有的轿车都已采用电喷发动机。 二、多点电喷MPI与单点电喷SPI

如果喷射器安装在原来化油器的位置上，即整个发动机只有一个汽油喷射点，这就是单点电喷；如果喷射器安装在每个气缸的进气管上，即汽油的喷射是由多个地方喷入气缸的，这就是多点电喷。相应地，采用单点电喷装置的发动机就是单点电喷发动机，采用多点电喷装置的发动机就是多点电喷发动机。如图所示：两者除了喷射器的安装位置不同外，还有使用性能和制造成本的差异。单点电喷构造简单，工作可靠，维护简单，节省了成本。但难以实现在所有工况下都能保持理想的混合气分配；多点电喷可以保证均匀一致的混合气分配，具有排污小、更省油的优点，但成本高，结构复杂。为了保证汽车发动机的运行质量，现在大部分轿车发动机电控燃油喷射系统都采用多点喷射，单点喷射系统一般仅用于小型轿车上。目前国内大部分轿车都是采用多点电喷发动机，如长安羚羊、金夏利、吉利美日、捷达、宝来、神龙富康、毕加索、桑塔纳2000、波罗、赛欧、普利马、福美来、华晨中华、风行、奇瑞、派里奥、风神蓝鸟、红旗、帕萨特、别克、奥迪A6等。 三、发动机气缸排列形式

汽车发动机常用缸数有3、4、5、6、8、10或12缸。排量1L以下的发动机常用3缸；1—2.5L一般为4缸发动机；3L左右的发动机一般为6缸；4L左右为8缸；5.5L以上用12缸发动机。一般来说，在同等缸径下，缸数越多，排量越大，功率越高。气缸的排列形式主要有直列、V型和W型等。如图所示： 一般5缸以下的发动机的气缸多采用直列方式排列，少数6缸发动机也有直列方式的。直列发动机的气缸体一字排开，结构简单，制造成本低，低速扭矩特性好，燃料消耗少，应用比较广泛，缺点是功率较低。6—12缸发动机气缸一般采用V型排列，其中V10发动机主要装在赛车上。V型发动机长度和高度尺寸小，布置起来非常方便，而且一般认为V型发动机是比较高级的发动机，也成为轿车级别的标志之一。V8发动机结构非常复杂，制造成本很高，所以使用较少，V12发动机过大过重，只有极个别的高级轿车采用。近年来，大众汽车公司开发了W型发动机，有W8和W12两种，W型发动机的气缸分4列错开角度布置，形体更紧凑。目前最常见的发动机主要是直列4缸（L4）与V型6缸（V6）发动机。一般来说，V6发动机的排量较L4的为高，V6机比L4运行平稳、安静。L4主要装在普通级轿车上，而V6机则装在高档轿车上。配备V6机型的国产轿车有：别克（排量为2.5、3L的所有车型）、雅阁3.0、奥迪2.8；配备L4机型的国产轿车有：金夏利1.3L、夏利2000、美日1.3L、富康、毕加索、桑塔纳、捷达、宝来、奥迪1.8T、帕萨特1.8L及1.8T、赛欧、派力奥、风神、东南富利卡等。 四、发动机的排量与压缩比 1、发动机的排量 气缸工作容积是指活塞从上止点到下止点所扫过的气体容积，又称为单缸排量，它取决于缸径和活塞行程。 发动机排量是各缸工作容积的总和，一般用毫升（ml）来表示。如图： 发动机排量是最重要的结构参数之一，它比缸径和缸数更能代表发动机的大小，发动机的许多指标都同排量密切相关。 对轿车来说，排量能说明汽车的大致功率、装备和价格水平。另外，我国轿车的级别也是按排量大小来划分的。 2、发动机的压缩比

压缩比是指气缸总容积与燃烧室容积的比值。它表示活塞从下止点移到上止点时气缸内气体被压缩的程度。压缩比是衡量汽车发动机性能指标的一个重要参数。如图所示： 汽油发动机是点燃式，压缩比低；柴油发动机是压燃式，压缩比高。轿车的汽油发动机压缩比是（8—11）：1，柴油发动机压缩比是（18—23）：1。一般发动机的压缩比是不可变动的，因为燃烧室容积及气缸工作容积都是固定的参数，在设计中已经定好。不过，为了使发动机能在各种变化的工况中发挥更好的效率，可变压缩比发动机出现了，它是以变对变来改善发动机的运行性能的。 如绅宝的SVC发动机就是可以改变压缩比的。它的核心技术就是在缸体与缸盖之间安装楔形滑块，缸体可以沿滑块的斜面运动，改变燃烧室的容积，从而改变压缩比。其压缩比范围可从8：1—14：1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，并辅以机械增压器以实现大功率和高扭矩输出。

五、气门的数量 现代汽车发动机，目前常见的每个气缸配有2—5个气门。如图所示。当然，气门越多，进气阻力越小，进入气缸的空气量就越多，能够提高发动机的功率和扭矩，降低油耗。二气门配气机构相对比较简单，制造成本也低。因此，排量较小的发动机多使用二气门配气机构。排量较大、功率较大的发动机采用多气门技术。最简单的多气门技术是3气门结构，即在一进一排的二气门结构基础上再加上一个进气门，这样就能减少进气阻力，而燃烧后的废气由于本身有一定的压力，较容易排出。近年来，世界各大汽车公司新开发的轿车大多数采用4气门结构。4气门配气机构中，每个气缸各有两个进气门和两个排气门。这样，使混合气燃烧均匀而获得较高的发动机热效率。现代新款轿车发动机大都采用4气门技术。此外，一些赛车以及运动型轿车还常常装有5气门发动机，如法拉利F355及F360都是配置5气门发动机。每个气缸配有3个进气门和2个排气门。5气门技术基本上是现代汽车发动机气门技术的最高形式。日前国内采用4气门发动机的汽车有：金夏利、长安羚羊、美日、上海波罗、海南普利马、海南福美来、中华、风行、夏利2000、风神蓝鸟、别克、广州雅阁、奥德赛等。我国一汽大众生产的新捷达王系列、1.6L级的宝来、奥迪A6（1.8T、2.4L及2.8L）及帕萨特（1.8T、2.8L）轿车则采用5气门技术。 六、VTEC技术与VVT-i技术

1、VTEC技术 本田VTEC系统全称是可变气门正时和升程电子控制系统，一般用于多气门发动机上，它能随着发动机转速、负荷、水温等运行参数的变化，而适当地调整配气正时和气门升程，使发动机在高、低速下均能达到最高效率。如图所示： 在本田VTEC系统中，其进气凸轮轴上分别有3个凸轮面，分别顶动摇臂轴上的3个摇臂，当发动机处于低转速或者低负荷时，3个摇臂之间无任何连接，左边和右边的摇臂分别顶动2个进气门，使两者具有不同的正时及升程，以形成挤气作用效果。此时中间的调整摇臂不顶动气门，只是在摇臂轴上作无效的运动。当转速在不断提高时，发动机的各传感器把监测到的负荷、转速、车速以及水温等参数送到电脑中，电脑对这些信息进行分析处理，当达到需要变换为调整模式的时候，电脑就发出一个信号打开VTEC电磁阀，使压力润滑油进入摇臂轴内，顶动活塞，使3个摇臂连接成一体，这样2个气门都按高速模式工作。当发动机转速降低到气门正时需要再次变换时，电脑再次发出信号，打开VTEC电磁阀压力开关，使压力润滑油泄出，气门再次回到低速工作模式。广州本田雅阁、奥德赛均采用VTEC系统。 2、VVT—i技术 VVT—i系统是丰田公司的智能可变气门正时系统的英文缩写。最新款的丰田轿车的发动机已普遍安装了VVT-i系统。丰田的VVT—i系统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，计算机就自动地将润滑油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮，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°的范围内向前或向后旋转，从而改变进气门升程和较短的气门开启的时刻，达到连续调节气门正时的目的。 七、涡轮增压（TURBO）技术 发动机是靠燃料在气缸内燃烧作功来产生功率的，输入的燃料受到吸入气缸内空气量的限制，所产生的功率也会受到限制，如果发动机的运行性能已处于最佳状态，再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入气缸来增加燃料量，提高燃烧作功能力。在目前的技术条件下，涡轮增压器是唯一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。如图所示： 涡轮增压器是由涡轮室和增压器组成的机器，实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。涡轮增压器安装在发动机的进/排气歧管上，处在高温、高压和高速运转的工作状况下，其工作环境非常恶劣，因此对制造的材料和加工技术都要求很高。装有涡轮增压器的发动机最大的优点是能在不加大发动机排量就能较大幅度地提高发动机的功率。一般而言，排量相同的增压机比非增压机的功率要大30％左右。另外增压机的污染物排放量也相对较低些，有利于环保。涡轮增压简称Turbo,如果轿车尾部看到Turbo或者T，即表明该汽车发动机是采用涡轮增压发动机。目前，国产汽车市场上采用涡轮增压发动机的轿车主要有：帕萨特1.8T、奥迪1.8T。 八、欧洲二号排放标准

汽车尾气排出的污染物主要有碳氢化合物HC、氮氧化合物NO、一氧化碳CO、微粒等。它们主要通过汽车排气管排放，将近45％的HC和极少数的其他污染物则由曲轴箱和燃油系统排放。在这些汽车排放污染物中，CO是燃油不完全燃烧的产物，对人的健康危害较大；HC主要是燃油蒸发及不完全燃烧的产物，由200多种不同的成分构成，含致癌物质；NO是在燃烧室高温高压条件下，由氮和氧化合而成，排放到大气后变成二氧化氮，其毒性很强，对人及植物生长均有不良影响，是形成酸雨及光化学烟雾的主要物质之一；RM主要成分是碳烟，上面附有大量化学物质，包含致癌物质，吸入人体后会在肺部长期停留。随着汽车数量的增加，汽车排放污染物对环境造成的危害会日益加重，因此世界各国和地区都先后制定了限制汽车废气排放的限量值，其中欧盟制定的欧洲标准是一项大多数国家和地区执行的参数标准。我国于1999年1月1日到2003提12月31日这个阶段必须达到的排放标准限值为：一氧化碳不得超过3.16g/km；碳氢化合物不得超过1.13g/km；其中柴油车的颗粒物标准不得超过0.18g/km；耐久性要求为5万km.以上便是平常我们所提到的欧洲I号排放标准。2004年1月1日以后，标准又有所提高：汽油车一氧化碳不超过2.2g/km；碳氢化合物不超过0.5g/km；柴油车一氧化碳素不超过1.0g/km；碳氢化合物不超过0.7g/km；颗粒物不超过0.08g/km。这便是2004年我国要实行的欧洲II号标准。