汽车工程概论论文

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案例题目：浅谈汽车发动机技术的发展

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2013—2014 学年第二学期

浅谈汽车发动机技术的发展

摘要：

当今，新车的上市越来越多，很多车型都把发动机作为主要卖点之一，这在前几年可能更多出现在高档豪华车型上，而现在中高级车、中级车和经济型车也开始将发动机技术作为一个重要的部分。究其原因，一方面，消费者变得越来越专业，很多车友在选车时都把发动机指标作为重要依据。另一方面，车型技术水平的提高，特别是自主品牌企业在发动机技术上突飞猛进。

本文综合概括了汽车发动机技出术的现状，简单描述了发动机未来技术发展趋势，并通过理论分析指具有开发价值和潜力的几项发动新技术。

关键词：发动机技术新技术发展

目录

第一章前言 (1)

第二章汽车发动机机的相关理论 (1)

2.1 汽车发动机的简介 (1)

2.2汽车发动机的工作方式 (2)

2.3汽车发动机的分类方式 (2)

第三章发动机基本构造及其原理 (3)

3.1 发动机基本工作原理 (3)

3.2 发动机的内部构造 (4)

第四章发动机的现状及其发展趋势 (5)

4.1 发动机技术现状 (6)

4.2 发动机技术发展趋势 (7)

4.3具有发展和应用前景的发动机新技术 (8)

第五章结束语 (8)

参考文献 (9)

第一章前言

近期世界汽车发动机的发展出现了新的趋势，为了敦促汽车企业提高燃油经济性，降低尾气排放污染，各国政府都制定了严格的相关政策，都已意识到环境保护环境和节约能源的重要性，纷纷制定出台各种汽车排放标准和鼓励开发使用新能源，欧共体为了促使汽车企业生产低排放的汽车和提高燃油经济性，也制定了相应的控制或推动政策，一方面引导企业的发展，另一方面控制企业偏离政策，未来的汽车想在世界各地的公路上行驶，就必须符合各地的标准，日、欧、美各国正积极准备制定一项国际协定，旨在把目前因地而宜的汽车标准限制一体化，这样对发动机的排放既符合政府高排放政策要求，又符合顾客的要求。

发动机是汽车的心脏，是影响汽车的动力性、经济性、排放性等性能，要求的最要的环节，低油耗、低排放、小型化、轻量化是车用发动机的总体发展趋势。

第二章汽车发动机机的相关理论

2.1 汽车发动机的简介

发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，关系着汽车的动力性、经济性、环保性。简单来说，发动机就是一个能量转换机构，

即将汽油（柴油）或天然气的热能，通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀，推动活塞作功，转变为机械能，这是发动机最基本的原理。

这是一个富于创造的时代，那些发动机的设计者们，不断地将最新科技与发动机融为一体，把发动机变成一个复杂的机电一体化产品，使发动机性能达到近乎完善的程度，各世界著名汽车厂商也将发动机的性能作为竞争亮点，更加注重能源消耗、尾气排放等与环境保护相关的方面，从而使人们在悠闲的享受汽车文化的同时，也能保护环境、节约资源

2.2汽车发动机的工作方式

工作方式是指的这款发动机的特征，分为：自然吸气、涡轮增压、机械增压和双增压。

1、自然吸气就不用解释了，就是利用负压来自主把空气吸入发动机。

2、涡轮增压利用排出的废气推动涡轮，强制把空气压入汽缸。

3、机械增压是发动机直接输出一个传动轴连通增压器，强制把空气压入汽缸。

4、机械+涡轮增压，顾名思义就是含有这两种增压形式的发动机。2.3汽车发动机的分类方式

按活塞运动方式分类：活塞式内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。

按照进气系统分类：内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气（非增压）式发动机和强制进气（增压式）发动机。

按照气缸排列方式分类：内燃机按照气缸排列方式不同可以分直列式，V型，W型和水平对置。

按照冷却方式分类：内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。

按照行程分类：内燃机按照完成一个工作循环所需的冲程数可分为四冲程内燃机和二冲程内燃机。

按燃油供应方式分类：化油器发动机和电喷发动机以及直喷发动机。

按照所用燃料分类：内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机。

第三章发动机基本构造及其原理

3.1 发动机基本工作原理

汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车，最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。因此，汽车发动机是内燃机----燃烧在发动机内部发生。

汽油发动机（Gasoline Engine ），是以汽油作为燃料的发动机。由于汽油粘性小，蒸发快，可以用汽油喷射系统将汽油喷入气缸，经过压缩达到一定的温度和压力后，用火花塞点燃，使气体膨胀做功。

汽油机的特点是转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方便。

3.2.发动机的内部构造

汽车发动机的内部主要是由曲轴、连杆、活塞、气门、缸体和缸盖构造而成。

一.机体组

机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度。

1）气缸体

称为气缸体——曲轴箱，也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。

2）曲轴箱

气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与气缸体铸成一体，下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底壳图。

3）气缸盖

气缸盖安装在气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。

二.活塞连杆组

活塞连杆组是发动机的传动件，它把燃烧气体的压力传给曲轴，使曲轴旋转并输出动力。活塞连杆组主要由活塞、活塞环、活塞销及连杆等组成。

曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮以及其他不同作用的零件和附件组成。其零件和附件的种类和数量取决于发动机的结构和性能要求。曲轴飞轮组的公用是把活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，为汽车的行驶和其他需要动力的机构输出扭矩。同事还储存能量，用以克服非做功行程的阻力，使发动机运转平稳。

第四章发动机的现状及其发展趋势

4.1发动机技术现状

自从法国人勒诺瓦尔（兰诺）于1860用“煤气+空气”代替火力发动机中的火药研制了第一台内燃机后，作为汽车动力装置的内燃机已

有一百多年的历史。随着汽车技术的飞速发展，发动机技术也历经了三次重大的历史变革：第一次，燃料由石油燃料（煤油、柴油、汽油）取代最初的煤气；第二次，实现生产的工业化；第三次，电子技术在发动机上的应用。

电子技术最早应用在汽油机点火系统。目前，除点火系统外，电子控制技术已应用到发动机的配气机构、燃料供给、起动和冷却等系统；随着应用的不断深入和完善，电控系统也由早期的独立系统发展到传感器信号共享的集中控制系统，电子控制技术已成为现代发动机技术的灵魂。

4.2发动机技术发展趋势

发动机是汽车的心脏，新技术在发动机上的应用，对提高汽车的整车性有重要意义。尽管现代发动机技术已相当的成熟，特别是电子技术的应用已相当广泛，但仍存在一些空白，而且已有技术有些仍存在缺陷。

不断完善发动机电子控制技术，开发电子控制技术子啊发动机上应用的新领域，通过汽车内部网络或无线传输技术的信息通讯完成系统之间的各种必要的信息传送与接收，实现高度集中控制及故障诊断的“整车控制技术”将是汽车发动机技术发展的必然趋势。

4.3具有发展和应用前景的发动机新技术

①汽车机缸内直喷技术

直接喷射汽油机直接把汽油喷入气缸燃烧室而不是进气歧管内，没有节气门，没有节流损失；它可以使发动机具有更高的燃烧效率，产生更强劲的动力，在提高燃油经济性的同时，也减少了废气的排放。自1995年日本三菱汽车公司将缸内直喷技术首先应用于汽车汽油机以来，日本丰田、德国大众、德国奔驰汽车公司等都在原缸内直接喷射汽油机的基础上进行了技术改进提高。

②可变排量技术

可变排量发动机能够把稀薄燃烧、分层燃烧、气节门方式的各个优点集中于一身。可变排量方式能够按照负荷的变化改变发动机的排量，因而能够大幅度降低泵气损失，确保空燃比一定，所以能够高精度净化排放气体。从原理上讲，在四冲程发动机上，如果有部分气缸处于进排气门关闭状态就能够改变排气量。为了保持进排气门关闭状态，最适宜的办法就是切断气门凸轮于气门之间的驱动路劲。

③进、排气控制技术

众所周知，发动机气门的开启升程、开启和关闭时刻，对发动机性能有重要影响。为改善发动机的进、排气过程，提高发动机性能，近年来在日本丰田、丰田、德国大众等公司生产的发动机上，相继采用了气门升程和配气相位控制技术，但这些技术仍未实现全电子控

制，而且通常仅对进气门的升程和开闭时刻进行控制，所以发动机的进、排气控制技术仍有较大的开发潜力。

第五章结论

综上所述，随着技术的发展和人们对汽车发动机性能要求的不断提高，未来几年的汽车发动机将出现百花齐放的趋势，其技术含量将更高，性能也将更好。

纵观世界汽车产品技术的发展态势，汽车发动机技术正以优异的性能，更好的经济性和动力性为方向得到日益广泛的重视和发展，进一步提高发动机的环保与节能将成为发动机的发展方向。汽车发动机新技术的应用可使内燃机的各项性能在整个使用工况变化范围内得到优化，如果说活塞式内燃机经过百余年的研究和发展，在技术上已到达相当高的水平，那么可变机构，高压共轨，缸内直喷，双涡轮增压，可变进气管长度等新技术就是使其性能进一步取得重大突破的途径。因而发展前景十分诱人。

参考文献

[1] 陈家瑞汽车构造机械工业出版社

[2] 张西振汽车发动机电控技术机械工业出版社

[3] 王秀红汽车发动机电控技术大连理工大学出版社

[4] 冯崇毅汽车电子控制技术机械工业出版社

[5] 刘铮,王建昕，汽车发动机原理教程清华大学出版社

[6] 倪计民.汽车内燃机原理同济大学出版社