汽车发动机构造原理 - 图文 (6)

机为核心的发动机管理系统已逐渐成为汽车、特别是轿车发动机上的标准配置。由于电控技术的应用，发动机的污染物排放、噪声和燃油消耗大幅度地降低，改善了动力性能，成为内燃机发展史上第四次重大突破。

图 0-3马自达专用的转子发动机

1971年，第一台热气发动机——斯特林机的公共汽车已开始运行。1972年，日本本田技研工业在市场售出装有复合涡流控制燃烧的发动机的西维克牌轿车，打响了稀薄气体燃烧发动机的第一炮。这种发动机是在普通发动机燃烧室的顶部加上一个槌状体的副燃烧室，先将这处副燃烧室中较浓的混合气体点燃，然后其火焰延燃到主燃烧室的稀薄混合气中，使之全部燃烧做功，废气中的CO和HC很少，减少了有害气体的排放

1978年，日本研究成功复合动力汽车，即内燃机——电力汽车。 1979年8月，巴西制造出以酒精为燃料的汽车——菲亚特147型和帕萨特型轿车，及“小甲虫”汽车。巴西是现在世界上使用酒精汽车最多的国家。

1980年，人本研制成功液态氢气车。在后部装有保持液态氢低温和一定压力的特制贮存罐。该车用85公升的液氢，行驶了400公里，时速达135公里。但目前在使用上还有困难，费用也比油高。

1980年，美国试制成功了一种锌氯电池电动汽车。

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1980年，西班牙试研制成功一种太阳能汽车。

1980年，西德汉堡市西北伊策霍的一位工程师，发明了一种利用电石气（乙炔气）作动力的汽车。先将电石变成气体，然后用这种气体燃烧推动喷气式发动机来驱动汽车，其速度和安全性均不亚于汽油车，20公斤电石块可以使汽车至少行驶300公里。

1980年，美国开始研究“烧铝”的汽车，这是由加州大学国立罗伦兹研究室的约翰.库伯和埃尔文.贝伦提出的。他们设计出一种新型的电池作为汽车动力；在氢氧化钠的参与下，使铝与水和空气发生化学反应而产生电流。经实验证明，电动汽车重量为1300公斤，载上司机和4名乘客，每更换一次铝板，可行驶约5000公里，以每小时90公里的速度行驶时，每行驶20公里消耗1公斤铝。而在相同的条件下，1公斤汽油却只能走14.18公里。

1981年，美国研制出的一种新的节约能源的风能汽车，这辆汽车现在还不能全部使用风能，而是与燃料交替使用。它是在一辆普通的轿车车顶上，装有一台带有风动螺旋桨的空气透平机，用以随时为车内装有12V60A电池组充电。汽车行驶时，现以燃料发动，当车速达到每小时55公里时，透平机才开始工作。

1982年，日本东京大学一色尚次教授，经过多年的研究，终于成功地研制出世界上第一辆盐水发动机汽车。该车可乘两人，其发动机以蒸汽为动力，而蒸汽是通过向硫酸或苏打等盐类溶液里加水，发生化学加热反应，利用释放出来的化学热能烧沸锅炉里的水而产生的。

1983年，世界上第一辆装备柴油陶瓷发动机的汽车运行试验成功。所装发动机是日本京都陶瓷公司研制的，其主要零部件由陶瓷制成，省去了冷却系统，重量轻，节能效果显著，在同样条件下可比常规发动机多走30%的路程。

1984年，前苏联研制出一种双重燃料汽车。当汽车发动时，首先使用汽油，然后专用天然气。试验证明，这种车排污少，燃料价格便宜，每辆车每年可节省燃料费500卢布。

1984年，美国美孚石油公司的阿莫柯比化学公司，研制出了一种叫杜隆塑料的合成材料，该公司采用这一塑料成功地制造出了世界上第一台全塑料汽车发动机，其重量只有84公斤。目前，美国的洛拉T-616GT型汽车用的就是这种全塑发动机。

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1984年，澳大利亚工程师沙里许经10年研究，花费了1300万美元后，研制成功了一种在功率、燃烧效率和降低污染多方面优于四冲程内燃机的OCP发动机。它采用压缩空气形成超细油滴和空气的混合物进入燃烧室，燃烧更为充分，从而改善了总的效果。实验表明，OCP发动机的功率较等重量的四冲程发动机大二倍，并且除节油25%外，废弃污染也大大降低。

1986年，日本的三洋电气公司研制成功首辆由太阳能电池带动的汽车，这是全世界第一辆太阳能运输车。该车有3个小轮子，全长2.1米，宽0.9米，净载重量为110公斤，时速可达24公里。

1994年，英国的戴维.伯恩发明了另一种风力汽车，并已投入批量生产。这种被称为风力汽车的新设计构思很巧妙。其驱动装置是两个电动马达，分别安装在两个前轮上。底盘上装有一个“风圆锥”，看上去活像个巨大的蛋卷冰淇淋。在普通汽车安装散热护栅处则装着一根进风管，直径为1.37米，长度与车身相等，并与“风圆锥”连接。当汽车行驶时，空气通过进风管进入“风圆锥”连接。当汽车行驶时，空气通过进风管进入“风圆锥”，驱动安装在哪里的扇形涡轮机，接着再通过内置式发动机讲风能转化为电能，贮存在蓄电池中，用来驱动位于前轮的两个马达，使汽车得以行驶。

第三章汽车发动机的当今

3.1电子技术在发动机上的运用

1．电子控制喷油装置（EFI） 在现代汽车上，机械式或机电混合式燃油喷

射系统已趋于淘汰，电控燃油喷射装置因其性能优越而得到了日益普及。电子喷油装置可以自动地保证发动机始终工作在最佳状态，使其在输出一定功率的条件下最大限度地节油和净化空气。经过实验并修正得到发动机最佳工况时的供油控制规律、事先把这些客观规律编成程序存在微机的存储器中，当发动机工作时，根据各传感器测得的空气流量、排气管中含氧量、进气温度、发动机转速及工作温度等参数，按预先编好的运算程序进行运算、然后和内存中的最佳工况的参数进行比较和判断再调整供油量。这样就能够使发动机一直处于最优工作条件下运行，从而使发动机的综合性能得到提高。

2．电子点火装置（ESA） 它由微机、传感器及其接口、执行机构等几部分构成。该装置可根据传感器送来的发动机各种参数进行运算、判断，然后进行点

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火时刻的调节，这样可以节约燃料，减少空气污染。此外，新型发动机电子控制装置还有自适应控制、智能控制及自诊断操作等。一般认为，发动机电子控制装置的节能效果在15%以上，而效果更明显的则是在环境保护方面。 除此之外，在发动机部分利用电子技术的内容还有：废气再循环（EGR）、怠速控制（ISC）、电动油泵、发电机输出、冷却风扇、发动机排量、节气门正时、二次空气喷射、发动机增压、油汽蒸发及系统自我诊断功能等，它们在不同的车型上都或多或少地被应用。

3.智能可变气门正时技术(VVT-I) 为了使发动机获得最佳的空然比，使发动机在不同转速能得到不同的燃油供应，丰田的智能可变气门正时技术相当又代表性。 VVT－i系统由传感器、ECU和凸轮轴液压控制阀、控制器等部分组成。ECU储存了最佳气门正时参数值，曲轴位置传感器、进气歧管空气压力传感器、节气门位置传感器、水温传感器和凸轮轴位置传感器等反馈信息汇集到ECU并与预定参数值进行对比计算，计算出修正参数并发出指令到控制凸轮轴正时液压控制阀，控制阀根据ECU指令控制机油槽阀的位置，也就是改变液压流量，把提前、滞后、保持不变等信号指令选择输送至VVT－i控制器的不同油道上。

第四章汽车发动机的未来

4.1绿色汽车—发动机技术的新趋势

1.天然气发动机：天然气产自油气田和气田，在地球上的贮量很大。以

天然气作燃料的发动机已有50多年的历史了，因此人类开发天然气发动机的技术已相当成熟。天然气发动机最大的优点是污染物排放大为降低。另外，天然气不用润滑油稀释，从而可延长发动机的使用寿命，同时还可降低汽车噪声等。目前，世界上不少国家都已使用了天然气汽车。氢气发动机：氢气可从电解水、煤的气化、天然气中制取。氢气是一种最清洁的燃料，燃烧产物主要是水，其次是在空气燃烧中形成的微量NOX，对空气没有什么污染。以氢气为燃料的汽车发动机的研究经历了一个曲折发展的过程，研究工作从30年代就已开始，但进展不大。70年代的石油危机给各国重新敲响了警钟，氢气再次被人们所关注。目前，世界一些知名的大汽车公司都研制出了自己的氢气发动机。虽然推广应用氢气燃料发动机还要解决一系列技术问题，如需要找到氢气在汽车上安全有效的贮运方法；需要找到大量生产廉价氢的方法；需要解决氢燃料的供给系统等。但从长远

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和发展的观点来看，氢气发动机最有前途。

水燃料发动机：不久，以水作燃料将不再被视为神话。目前，英国正在试制一种以水作燃料的发动机。这种水燃料发动机的工作原理，是在发动机燃料管内装一铝制转子，并将铝线一端插入水中，另一端引向转子。当在铝线和转子间通电时，铝线在水中放电，使水分解成氢气和氧气，随后，气体进入燃烧室，气体燃烧后产生驱动力。

2.净化污染空气的发动机：目前，日本本田公司宣称它已研制出一种神

奇的、在行驶中能净化污染空气的发动机。这种代号为Z-LEV的发动机，能吸进含烟雾的空气，排放出洁净的尾气。它的排放物是世界上最严格的美国加州标准的1/10。装有这种2.3L四缸发动机的汽车在高烟雾地区行驶，排出的尾气中烟雾含量要比周围空气中的还要低。Z-LEV发动机使用了一种催化剂。当发动机处于低温时，这种发动机还配有计算机控制的燃烧定时系统，以利于提高燃油效率。

3.液态空气发动机：美国华盛顿大学的研究人员已经研究开发出一套空

气发动机技术用来推动汽车。空气发动机汽车的原理并不复杂，它是将空气中的氮气分离，然后经过-160℃的低温进行液化，液体氮便成为空气发动机的燃料。空气发动机汽车装有一类似汽车水箱散热器的热能交换器，当液体氮经过热能交换器时，便会因遇热而迅速变为气体，容积在瞬间膨胀达700倍。氮气在膨胀时，便可以将空气发动机内的活塞推动，原理犹如汽油燃烧时产生的爆炸作用。研究人员认为，氮气取自大气层，不含毒性，空气发动机汽车比电动汽车更具有环保优势，原因是制造电池的物质含有毒。

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