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《未來汽車發(fā)動機中的電子技術》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、未來汽車發(fā)動機中的電子技術未來汽車發(fā)動機中的電子技術當您聽到一些討論說汽車未來的能源形式將是燃料電池時,您或許會認為火花點火式內(nèi)燃機最終將會被廢棄,那您就錯了。這種情況絕對不會發(fā)生,因為人們正在利用新的電子系統(tǒng)對活塞式發(fā)動機的基本原理進行著更深層次的理解與研究?! ≡谶^去的20年的長時間里,電子技術在發(fā)動機設計中或多或少地發(fā)揮著它的作用。更確切地說,汽缸體、曲柄和活塞的基本功能沒有變化,而燃油和點火系統(tǒng)則實現(xiàn)了電控。其結(jié)果是極大地改進了車輛的排放性能、燃油經(jīng)濟性和耐用性。而本文將介紹一些新近設計、目前正在投入生產(chǎn)的發(fā)動機技術,這種發(fā)動機將電子技術更進一步地結(jié)合
2、到發(fā)動機的基本功能之中?! ∪毡颈咎锲嚬緸樗囊豢罨旌蟿恿囕v推出了新型動力裝置:i-DSI稀混合氣發(fā)動機。i-DSI的意思是IntensivecombustionenginewithDualandSequentialIgnition(強化雙列順序點火內(nèi)燃機)。它是4缸1.3L的,并在加速時接通電機以增大啟動轉(zhuǎn)矩。發(fā)動機自身在5700轉(zhuǎn)時能產(chǎn)生80hp(約60kW)的功率,當載客5人時每加侖(4.546L)燃油可以行駛60英里(1.61km)以上?! ∵@種發(fā)動機的特點是有兩個彼此間相位相差180°的火花塞。它與曾用在FordRanger(福特巡邏騎兵)雙火
3、花塞發(fā)動機不一樣,這里的火花塞可以彼此獨立地點火。一種獲得更好的燃油經(jīng)濟性的方法是使用更稀薄空燃比的混合氣,借助工作在非化學計量空燃比下的寬量程氧傳感器,實時電子系統(tǒng)能對每個內(nèi)燃機沖程所使用的燃油量進行量化控制。由于我們只使用所需數(shù)量的能量,從而減少了燃油的消耗?! ∈褂帽然瘜W計量還要稀薄的燃氣混合氣的問題在于它很難用單火花塞實現(xiàn)點火。本田的工程師使用大容量計算機來建模并計算出汽缸上部實現(xiàn)旋渦和氣流的形成情況。這里火花塞的點火是根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和載荷隨機確定的。使用計算機對燃燒過程建模,本田公司可以開發(fā)出確保完全燃燒的雙重點火定時設計方案?! -DSI發(fā)動機的
4、另一個獨到之處是搖臂的安裝方式允許它們正常打開或者關閉氣門。例如,在減速過程中,電子信號會通知同步活塞脫離氣門。這就有效地將4個汽缸減少了3個,降低了50%以上的發(fā)動機摩擦損失。這一點在混合動力應用中非常重要,因為它極大地增加了電機的再生能力。這些節(jié)省下來的能量由電機(此時用作發(fā)電機)轉(zhuǎn)換為電能或者存儲于電池中?! -DSI并非本田公司的唯一一款新型發(fā)動機,他們將其原有VTEC發(fā)動機進行技術改進為i-VTEC。VTEC是首批采用變氣門進行定時和工作的發(fā)動機。在新的系統(tǒng)中,氣門的提升部件仍由機械控制,但其定時功能現(xiàn)在由VTC(variabletimingcon
5、trol變時控制)電磁閥控制,而VTC又由發(fā)動機管理系統(tǒng)所控制。這樣氣門的定時就可以同時對發(fā)動機載荷和轉(zhuǎn)速作出響應?! ⊥瑫r,我的一位寶馬汽車公司的朋友也提出一種稱為Valvetronic的新型系統(tǒng)。最初它被用于1.8L4缸、118hp的發(fā)動機。但BMW計劃在后續(xù)的8缸和12缸發(fā)動機中也將使用這一系統(tǒng)。Valvetronic的特點在于它沒有節(jié)氣門,已經(jīng)得到證明,影響車輛燃油經(jīng)濟性的幾個因素之一就是節(jié)氣門自身。在部分載荷和部分節(jié)氣門開度的情況下,發(fā)動機總試圖通過節(jié)門口吸氣,這消耗掉了能量并且增加了燃油消耗量?! 〗鉀Q這一問題的方案是利用進氣閥控制吸入汽缸內(nèi)的空氣
6、量。所有這些事情都發(fā)生在汽缸內(nèi),從而避免了無謂的損失。這項技術一度曾被稱為電磁閥驅(qū)動系統(tǒng)。雷諾公司幾年前生產(chǎn)的賽車用發(fā)動機聲稱在電磁閥控制的情況下,轉(zhuǎn)速能達到17000r/min。迄今為止,電磁閥由于所需電量過多而仍不適于裝備于實車上?! 汃R公司的解決方案是采用帶有懸臂式轉(zhuǎn)軸鉸鏈的機械系統(tǒng)。ECU控制的電機通過改變杠桿的支點決定轉(zhuǎn)臂的有效長度,閥的開度隨著轉(zhuǎn)臂加長而增加。它的關鍵之處在于電機要足夠快,以便對每個燃燒循環(huán)的需求做出反應和相應的改變。 由于沒有節(jié)流板,加速完全由電子控制,即實現(xiàn)了所謂的“線驅(qū)動”(drive-by-wire)?! ≤囕v的主ECU
7、使用頻率為40MHz的計算機芯片。一個單獨的CPU專用于控制Valvetronic單元。此發(fā)動機也使用雙Vanos系統(tǒng),它可以同時為進氣和排氣閥設定不同的定時時間?! 《ㄓ闷嚬疽灿幸豢畋环Q作VORTEC的全新發(fā)動機,它是該公司15年以來首款采用新型串列式6缸技術的發(fā)動機,所以機構中沒有采用“stovebolt”。它的每個汽缸有4個閥,有兩個上置式凸輪和兩個變定時排氣閥?! ≌缭谠S多其它發(fā)動機中已經(jīng)提及的,您在這款發(fā)動機中能見到的趨勢之一是它們以更高的壓縮比(10:1)和常規(guī)無鉛汽油運轉(zhuǎn)。更高的壓縮比使發(fā)動機高速性能得到提高,改善了燃燒穩(wěn)定性和熱效率,而
8、這些最終促成了發(fā)動機獲得更佳的燃油經(jīng)濟