（中职）汽车发动机构造与维修模块九发动机新技术与新能源汽车教学课件高教版

汽车发动机构造与维修模块九 发动机新技术与新能源汽车 汽车发动机构造与维修 模块九 ◎了解汽油机缸内直喷技术； ◎了解涡轮增压缸内直喷技术； ◎了解混合动力汽车技术； ◎了解纯电动汽车技术； ◎了解燃料电池电动汽车技术； ◎了解代用燃料汽车技术； ◎了解太阳能汽车技术。 学习目标 一、发动机新技术 1. 汽油缸内直喷 缸内直喷就是将燃油喷嘴安装于气缸内，直接将燃油喷入气缸内与进气混合，如图 9-1 所示。 喷射压力也进一步提高，使燃油雾化更加细致、精准地按比例控制喷油并与进气混合。同时，喷嘴 位置、喷雾形状、进气气流控制以及活塞顶形状等特别的设计，使油气能够在整个气缸内充分、均 匀混合，从而使燃油充分燃烧，能量转换效率更高。 （1）立式吸气口。立式吸气口代替传统的横向 吸气口，通过来自上方的强大下降气流，形成与以 往发动机相反的缸内空气流动向涡流转流。 一、发动机新技术 （2）弯曲顶面活塞。活塞顶面的凸起部分像屋 顶，它缩小了燃烧室的容积，提高了压缩比，有助 于形成强势涡流。压缩比达到12∶1，比以往发动 机高。压缩比提高了，缸内温度必然也随之提高，有助于稀燃。压缩比高，输出功率增大，这样也就弥补了稀燃带来的功率损失。 1. 汽油缸内直喷 1）GDI GDI（gasoline direct injection）是汽油直接喷射， 采用了立式吸气口、弯曲顶面活塞、高压旋转喷射 器三种技术手段。 一、发动机新技术 （3）高压旋转喷射器。GDI 的喷射过程分两步，第一步在进气冲程中喷射汽油以降低气体温度， 适应高压缩比；第二步在压缩冲程后期喷射汽油，形成层状混合气形态。 利用活塞顶的凸起形状增强纵向涡流转流，再通过高压旋转喷射器喷射出雾状汽油，在压缩冲 程后期的点火前夕，被气体的纵涡流融合成球状雾化体，形成一种以火花塞为中心由浓到稀的层状 混合气状态。虽然混合比达到 40 ∶ 1（一般汽油发动机的混合比是 15 ∶ 1），但聚集在火花塞周围 的混合气却很浓厚，很容易点火燃烧。 GDI 的压缩比达到 12，与同体积的一般发动机相比，功率与转矩都提高了 10％。 1. 汽油缸内直喷 1）GDI （1）分层稀薄燃烧模式。 在低负荷时所进行的分层稀薄燃烧中，进气过程中节气门开度相对较大，减少了一部分节流损 失。真空动作的开关阀关闭，使进气加速通过进气歧管与 ω 形活塞顶配合，形成进气可变涡流，进 入燃烧室内，以分层填充的方式推动，使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围。 如果稀燃混合气的混合比达到 25 ∶ 1 以上，按照常规是无法点燃的，因此必须采用由浓至稀的 分层燃烧方式。通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，混合比达到 12 ∶ 1 左 右，外层逐渐稀薄。浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。这时周围的新鲜空气以及来自废气再循 环的气体形成了很好的隔热保护，减少了缸壁散热，提升了热效率。 一、发动机新技术 1. 汽油缸内直喷 2）FSI FSI（fuel stratified injection）是大众 / 奥迪的汽油缸内直喷技术，在低负荷时为分层稀薄燃烧， 在高负荷时则为均质理论空燃比（14.6 ～ 14.7）燃烧。 一、发动机新技术 （2）均质理论空燃比燃烧模式。 在高负荷中所进行的均质理论空燃比燃烧中，燃油则是在进气冲程中喷射。理论空燃比的均质 混合气易于燃烧，不必借助涡流作用，由于进气阻力减少，开关阀打开。而在全负荷以外，进行废 气再循环（EGR），限制泵吸损失。在低负荷与高负荷之间进行均质稀薄燃烧，在这种运行模式中， 燃油在进气冲程喷射，并且由于产生加速稀薄混合气燃烧的纵涡流，开关阀被关闭。此时，阻碍燃 烧的废气再循环暂不进行。与均质理论空燃比燃烧不同的是均质稀薄燃烧吸入空气量超过燃油的 喷射量。由于直喷化而使压缩比提高到 12 ∶ 1，即使在均质理论空燃比混合气的燃烧中仍能降低燃 油耗。 1. 汽油缸内直喷 2）FSI 一、发动机新技术 （3）尾气排放净化。 根据 FSI 发动机运转状态，在分层稀薄燃烧到均质理论空燃比燃烧过程中，空燃比连续变化。 因此，三元催化转化器不能够净化排放气体中的NOx。这是因为三元催化转化器要利用排气中的 HC 或 CO 进行 NO x 还原反应的缘故。在稀薄燃烧中，排放气体中残留很多氧气，不能进行 NOx 还 原反应。 为了使 NOx 吸储型催化剂获得高效功能，其温度必须保持在 250 ～ 500 ℃范围内。当超过这一 温度范围，发动机会自动转换到均质理论空燃比燃烧，并通过三元催化转化器进行废气处理。然而 这又与燃油经济性下降相关，为此，必须增加废气冷却装置，排放气体通过 NOx 吸储型催化转化而 被冷却。 1. 汽油缸