西安交通大学
现代汽车技术（论文）
现代汽油发动机新技术及其应用现状
年级: 2011级
学号:
姓名: 武
专业: 能动D11
指导老师: 胡二江
二零一四年十二月
目录
摘要 (1)
关键词 (1)
前言 (1)
1 多气门与气门可控技术 (1)
2 双顶置凸轮轴 (3)
3 可变进气歧管 (3)
4 汽油机直喷和稀薄燃烧技术术 (4)
5 均质压燃技术 (6)
6 涡轮增压中冷 (7)
7 控燃烧速率 (8)
8 可变压缩比 (8)
9 双火花塞点火 (9)
10 停缸技术 (9)
11全铝发动机及轻量化 (9)
小结 (10)
参考文献 (11)
现代汽油发动机的新技术及其应用现状
摘要：简要介绍了近几年来广泛研究和应用的汽油机新技术，并就其基本原理，优缺点和发展前景进行了讨论。
关键词：汽油发动机新技术动力性经济性排放性
前言
内燃机是燃料在机器内部燃烧而将能量释放做功的机器，主要分为点燃式发动机（汽油机，也可燃用其他燃料）和压燃式发动机（柴油机，也可燃用其他燃料）。最早用于使发动机做功的是煤气，1900年之后原油中的轻馏分油（汽油）成为商品，出现了各种将油料汽化并与空气混合的化油器。为了避免爆燃，这个时期的汽油机压缩比用得比较低。第一次世界大战后，对爆燃问题有了进一步的理解，1923年美国开始将四乙铅作为汽油的添加剂。Eugene Houdry 发明了催化裂化法,既提高了汽油的产量，同时是汽油获得了越来越好的抗爆性，是汽油机的压缩比不断增加，提高了发动机的动力性和经济性。1902年法国的Louis Renault 提出了增加缸内压力的发明专利，也就是后来被广泛接受的机械增压。1915年瑞士工程师Alfred Buchi将增压器的机械驱动改为发动机的排气涡轮驱动，这就是第一台用于内燃机的涡轮增压的雏形。第二次世界大战后，增压技术逐步扩展到汽油机中。
近30年，影响发动机设计和运行的主要因素是控制发动机对环境的污染。随着有严重空气污染事件的频繁出现，汽车尾气中所含的氮氧化物、碳氢化物及一氧化碳成为了现代汽油机设计致力减少的焦点。20世纪70年代尤其是近10年来，石油危机导致原油价格成倍上涨，引发对发动机燃油经济性的重视。内燃机和汽车给世界带来了现代物质文明，在经过一个世纪的发展之后，它的发展远远没有达到顶点，在动力性、经济性和污染物控制方面还在不断改进。就汽油发动机而言，在市场竞争和排放法规的双重影响下，缸内直喷（GDI）、均质混合气压缩燃烧（HCCI）、可变气门正时、涡轮增压中冷及废气再循环等新技术应运而生，为汽油机行业发展提出了新的机遇和挑战。
1 多气门与气门可控技术
传统的发动机多是每缸一个进气门和一个排气门，这种二气门配气机构相对比较简单，制造成本也低，对于输出功率要求不太高的普通发动机来说，就能获得较为满意的发动机输出功率与扭矩性能。排量较大、功率较大的发动机要采用多气门技术，
最简单的多气门技术是三气门结构。采用多气门结构可增加燃烧室的进气量，减少进气阻力，使进气和排气过程更加平稳；提高充气效率，使燃烧过程更迅速、更完全从而达到更高的性能和更低的油耗。汽油机采用多气门技术后，可降低HC和NOx的排放，降低油耗。目前每缸两进两排的四气门发动机已成为轿车用汽油机的主要趋势，每缸两进一排的三气门发动机退出市场，而五气门技术由于其控制机构更加复杂导致成本增加，一直只在部分高端发动机上采用。
在发动机设计中，为了提高标定功率，要提早开启、推迟关闭进气门，并提高进气门升程；为了提高低速扭矩，要提早关闭进气门；为了改善起动性能并提高怠速稳定性，则要推迟开启进气门，减小进排气门同时开启的重叠角。同时，在大负荷高转速条件下，大的进排气门升程，有利于提高气缸充气效率并减小进气阻力损失；而在小负荷低转速条件下，小的进排气门升程，其节流效应则更有利于形成良好的可燃混合气，从而使燃烧更为充分、稳定，对提高燃料的燃烧效率将起到明显的促进作用，最终实现汽油机燃油经济性的提高和尾气排放的改善。要兼顾车用汽油机在高速和低速、大负荷和中低负荷下对进排气的要求必须采用气门可变控制技术，包括可变气门正时技术和可变凸轮型线技术。
可变气门正时系统如VVT以及广泛采用的连续可变气门正时CVVT。系统的最大特点是可根据发动机的状态控制进气凸轮轴，通过调整凸轮轴转角对配气正时进行优化，以获得最佳的配气正时。从而在所有速度范围内提高发动机动力性、经济性及排放性能。但是单纯的可变气门正时技术并不能实现气门升程的可变调节，来更好的适应高速大负荷、低速小负荷等工况变化，而且大部分可变气门正时技术仅仅是凸轮相位的整体移动，很难完全适应各种复杂工况的要求。
可变凸轮型线技术如本田的VTEC(Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System)。与普通发动机相比，VTEC发动机在凸轮与摇臂的数目及控制方法上有明显不同，它有中低速和高速两组不同的气门驱动凸轮，并可通过电子控制系统进行自动转换，很好的保证了发动机低负荷时的经济型和高负荷时的动力输出。但是VTEC在改变凸轮型线时，会使气门升程的跨度很大，在低速时虽然经济性很好但是会显得动力不足；高转速时动力较强，但油耗增大。加上又是分段调节，导致发动机的功率输出不够平顺。在此基础上研发了VTC(Variable timing control)的装置，即进气凸轮轴可变控制机构，使发动机在大范围转速内都能有合适的配气相位，这在很大程度上提高了发动机的性能。
由于采用的是传动相对简单的一组或两组凸轮，上述被广泛采用的气门可变技术均不能做到发动机气门和升程的完全灵活可变控制。。BMW公司开发的机械式全可变气门升程机构Valvetronic，通过改变凸轮轴与气门之间从动件的运动规律，实现气门升程的改变，再加上双可变凸轮轴控制机构，便构成了全可变气门控制系统，可以不通过节气门调节进气量，大大减少泵气损失。但是这套机构过于复杂，很难在车用
