1、项目一 发动机机械新技术2 在汽油发动机新技术的发展历程中在汽油发动机新技术的发展历程中,发动机发动机机械部分一直是所有汽油发动机的基础。机械部分一直是所有汽油发动机的基础。在满足了基本运行要求后在满足了基本运行要求后,发动机机械部分发动机机械部分新技术主要致力于提高动力性和减小结构新技术主要致力于提高动力性和减小结构尺寸。尺寸。改进所用材料、设计方法和制造工艺。改进所用材料、设计方法和制造工艺。3主要内容主要内容 第一节发动机机械新材料、新工艺第一节发动机机械新材料、新工艺 第二节发动机机械新结构第二节发动机机械新结构4任务一任务一 发动机机械新材料、新工艺发动机机械新材料、新工艺一、缸体新
2、材料及新工艺一、缸体新材料及新工艺二、活塞新材料及新工艺二、活塞新材料及新工艺三、连杆新材料及新工艺三、连杆新材料及新工艺5 发动机材料是汽车设计、质量及竞争力的发动机材料是汽车设计、质量及竞争力的基础基础,汽车发动机新技术的发展在很大程度汽车发动机新技术的发展在很大程度上取决于发动机材料的发展。上取决于发动机材料的发展。汽车发动机材料的发展呈多样化、多元化、汽车发动机材料的发展呈多样化、多元化、轻量化轻量化,其中轻量化的趋势更为明显。其中轻量化的趋势更为明显。当前国内外汽车发动机材料开发方向的重当前国内外汽车发动机材料开发方向的重点是铝合金、镁合金、锰合金、钛合金、点是铝合金、镁合金、锰合金
3、、钛合金、高强度钢、复合材料和热塑性材料等。高强度钢、复合材料和热塑性材料等。6一、缸体新材料及新工艺一、缸体新材料及新工艺 迄今为止迄今为止,发动机缸体仍是整辆车内最重的发动机缸体仍是整辆车内最重的独立部件之一独立部件之一,对车辆动力性、经济性影响对车辆动力性、经济性影响很大。因此很大。因此,人们尝试尽可能减轻发动机缸人们尝试尽可能减轻发动机缸体重量。体重量。传统的发动机缸体材料通常是铸铁传统的发动机缸体材料通常是铸铁,其最大其最大缺点是密度大缺点是密度大,重量大。相比之下重量大。相比之下,铝合金和铝合金和镁合金在密度方面表现出明显的优点。镁合金在密度方面表现出明显的优点。71.1.铝合金缸
4、体铝合金缸体 铝合金的密度大约是灰铸铁的三分之一铝合金的密度大约是灰铸铁的三分之一,但但是不能以是不能以1 1：1 1的比例将其转化为重量优势的比例将其转化为重量优势,因为其强度较低因为其强度较低,因此发动机缸体必须较厚。因此发动机缸体必须较厚。铝合金的其他特性还有铝合金的其他特性还有:较好的散热能力较好的散热能力,较好的耐化学腐蚀性较好的耐化学腐蚀性,较好较好的切削加工特性。的切削加工特性。铝合金中含量相对较高的合金成分包括铝合金中含量相对较高的合金成分包括:硅硅(Si)(Si)、铜、铜(Cu)(Cu)、镁、镁(Mg)(Mg)、锌、锌(zn)(zn)。8 铝合金机体的优点：铝合金机体的优点：
5、(1)(1)与铝活塞的热膨胀系数相同，则缸壁间隙与铝活塞的热膨胀系数相同，则缸壁间隙可最小，从而降低噪声和机油消耗量。可最小，从而降低噪声和机油消耗量。(2)(2)因铝合金的导热性好，故可以提高压缩比。因铝合金的导热性好，故可以提高压缩比。(3)(3)铝合金质量轻，有利于铝合金质量轻，有利于FFFF轿车的轴荷分配。轿车的轴荷分配。(4)(4)因散热性好，可减少冷却液容量，减小散因散热性好，可减少冷却液容量，减小散热器尺寸，使发动机轻量化。热器尺寸，使发动机轻量化。92.2.镁合金缸体镁合金缸体 镁是密度最小的适用金属。与铝一样镁是密度最小的适用金属。与铝一样,纯镁纯镁也无法提供浇注发动机缸体所
6、需的特性也无法提供浇注发动机缸体所需的特性,与与其他金属铸成合金可弥补这种不足。铝或其他金属铸成合金可弥补这种不足。铝或锌适合作为主要合金成分锌适合作为主要合金成分,可铸成镁合金。可铸成镁合金。镁合金特性镁合金特性 较好的散热能力较好的散热能力,较好的强度特性较好的强度特性,较好的切削较好的切削加工特性加工特性,较好的可浇注性。较好的可浇注性。但镁合金非常容易受到腐蚀。但镁合金非常容易受到腐蚀。10 解决腐蚀的办法解决腐蚀的办法宝马发动机宝马发动机N52N52发动机发动机采用名为采用名为AJ62AJ62的的MgAl6MnMgAl6Mn合金（合金（161kg161kg）。）。虽然这种镁合金不易受
7、到腐蚀虽然这种镁合金不易受到腐蚀,但如果未遵但如果未遵守正确处理规定守正确处理规定,也会存在严重腐蚀的危险。也会存在严重腐蚀的危险。与镁金属接触的材料必须经过许可才允许使用与镁金属接触的材料必须经过许可才允许使用,安装件的材料必须与安装件的材料必须与AJ62AJ62相容或用密封垫与镁相容或用密封垫与镁合金壳体隔开。合金壳体隔开。某些区域某些区域(例如气缸工作表面例如气缸工作表面)不能使用镁合金不能使用镁合金,因此缸体采用复合式结构。因此缸体采用复合式结构。11 缸体复合式结构缸体复合式结构 曲轴箱由一个硅铝曲轴箱由一个硅铝合金嵌入件组成合金嵌入件组成,该该嵌入件与镁合金浇嵌入件与镁合金浇注为一
8、体。这种硅注为一体。这种硅铝合金嵌入件通过铝合金嵌入件通过螺栓连接变速器、螺栓连接变速器、气缸盖和曲轴轴承气缸盖和曲轴轴承以及冷却液通道以及冷却液通道,这这样镁金属就不会接样镁金属就不会接触到冷却液和水。触到冷却液和水。12131415 使用中还应注意：使用中还应注意：由于铝和镁的膨胀系数相同由于铝和镁的膨胀系数相同,因此这两种材料的连接不因此这两种材料的连接不会出现任何问题。由于钢的膨胀系数只有铝和镁膨胀会出现任何问题。由于钢的膨胀系数只有铝和镁膨胀系数的一半系数的一半,发动机受热时发动机受热时,钢制螺栓的膨胀程度只有钢制螺栓的膨胀程度只有曲轴箱的一半左右。但是曲轴箱的一半左右。但是,在发动
9、机冷却时却存在钢制在发动机冷却时却存在钢制螺栓松动的危险。因此螺栓松动的危险。因此,在关键部位使用了铝合金螺栓。在关键部位使用了铝合金螺栓。由于铝的抗拉强度低于钢由于铝的抗拉强度低于钢,必须严格按照规定的操作方必须严格按照规定的操作方法拧紧铝合金螺栓。原则上铝合金螺栓只允许使用一法拧紧铝合金螺栓。原则上铝合金螺栓只允许使用一次次,每次松开铝合金螺栓后都必须更新。每次松开铝合金螺栓后都必须更新。安装发动机的螺栓时需要特别注意安装发动机的螺栓时需要特别注意,取下螺栓连接件后取下螺栓连接件后必须立即吹干螺纹孔必须立即吹干螺纹孔,以免因冷却液造成腐蚀。以免因冷却液造成腐蚀。重新安装螺栓前也要完全吹干摞
10、纹孔重新安装螺栓前也要完全吹干摞纹孔,避免以后在缸体避免以后在缸体材料和螺栓之间形成接触腐蚀。材料和螺栓之间形成接触腐蚀。1617二、活塞新材料及新工艺二、活塞新材料及新工艺 活塞位于发动机的心脏活塞位于发动机的心脏,其工作质量的优劣直接影其工作质量的优劣直接影响发动机的性能。响发动机的性能。现代发动机的活塞材料多采用铝合金现代发动机的活塞材料多采用铝合金,其主要优点其主要优点是质量轻、导热性能好。是质量轻、导热性能好。活塞与活塞环是一对摩擦副活塞与活塞环是一对摩擦副,为使其工作性能达到为使其工作性能达到最佳化最佳化,在选用原材料和工作面的涂覆材料方面在选用原材料和工作面的涂覆材料方面,首先应
11、考虑两者间的匹配性。首先应考虑两者间的匹配性。如活塞环端面进行化学钝化处理如活塞环端面进行化学钝化处理,则活塞材料应选用共则活塞材料应选用共晶铝晶铝(Cu(Cu含量含量5%),5%),且对活塞环槽进行磷化处理。且对活塞环槽进行磷化处理。18 目前目前,国内外用作活塞材料的除铝硅合金外国内外用作活塞材料的除铝硅合金外,还有铸铁还有铸铁(灰铸铁和球墨铸铁灰铸铁和球墨铸铁)、钢及、钢及铝基铝基复合材料复合材料等。等。所谓铝基复合材料就是以铝合金为基体所谓铝基复合材料就是以铝合金为基体,添加添加诸如高性能纤维、晶须、颗粒等形成的材料。诸如高性能纤维、晶须、颗粒等形成的材料。增强材料的品种、数量增强材料
12、的品种、数量,增强形式和增强部位增强形式和增强部位可按零件要求自行设计制造。可按零件要求自行设计制造。与铸铝相比，铸钢的机械强度高、耐磨性能好，与铸铝相比，铸钢的机械强度高、耐磨性能好，但加工麻烦，密度大，成本高，对缸套的磨损严但加工麻烦，密度大，成本高，对缸套的磨损严重。因此很少全部用铸钢做活塞，而是在一些强重。因此很少全部用铸钢做活塞，而是在一些强化程度高的柴油机上用铸造合金钢化程度高的柴油机上用铸造合金钢(如如40CrMo、4Crl0Si2Mo)做活塞头部，用铸铝做活塞裙部，构做活塞头部，用铸铝做活塞裙部，构成钢顶铝裙的组合式活塞。成钢顶铝裙的组合式活塞。在超长冲程的在超长冲程的L-GB
13、GBE系列的低速发动机上得到了应系列的低速发动机上得到了应用。用。法国法国Renault公司制造的重型商用车用公司制造的重型商用车用420马力马力DCill发动发动机也采用了这种结构的活塞。机也采用了这种结构的活塞。19 硼酸铝单晶纤维团粒化坯体，强化活塞第一道环硼酸铝单晶纤维团粒化坯体，强化活塞第一道环槽和顶部的二冲程汽油机用铝基复合材料活塞已槽和顶部的二冲程汽油机用铝基复合材料活塞已经经有有应用。应用。国内东南大学材料学院与跃进集团及南京金陵汽国内东南大学材料学院与跃进集团及南京金陵汽车配件厂合作的车配件厂合作的NJ433发动机采用增强基体材料的发动机采用增强基体材料的活塞，通过了活塞，通
14、过了1000小时台架试验；与玉柴机器公小时台架试验；与玉柴机器公司、德国马勒司、德国马勒(南京南京)公司合作的公司合作的YC6112发动机活发动机活塞顶部燃烧室周边增强，已形成年产数千万元的塞顶部燃烧室周边增强，已形成年产数千万元的复合材料活塞产业，使陶瓷纤维增强铝基复合材复合材料活塞产业，使陶瓷纤维增强铝基复合材料在我国的汽车发动机行业进入了工业应用阶段。料在我国的汽车发动机行业进入了工业应用阶段。20 全陶瓷活塞目前还无成功的应用实例，但组合式全陶瓷活塞目前还无成功的应用实例，但组合式陶瓷活塞已在特种发动机上得到了一定的应用。陶瓷活塞已在特种发动机上得到了一定的应用。五十铃汽车公司所研制的
15、绝热发动机的活塞是采五十铃汽车公司所研制的绝热发动机的活塞是采用用Si3N4（氮化硅）活塞头部，用一钢卡环与铸铁（氮化硅）活塞头部，用一钢卡环与铸铁裙部连接，头部与裙部之间设置空气隙，并安装裙部连接，头部与裙部之间设置空气隙，并安装一隔热衬垫。这种设计的活塞隔热效果较佳，头一隔热衬垫。这种设计的活塞隔热效果较佳，头部最高温度为部最高温度为700，裙部却只有，裙部却只有100200。但由于陶瓷的性能特点、复杂的制造技术和高成但由于陶瓷的性能特点、复杂的制造技术和高成本，要使陶瓷活塞大规模地应用于内燃机，还需本，要使陶瓷活塞大规模地应用于内燃机，还需要做许多研究工作。要做许多研究工作。21 美国赛
16、车公司在美国赛车公司在24KW发动机发动机32小时全负荷性能小时全负荷性能台架试验中发现碳纤维增强碳基复合材料的活塞台架试验中发现碳纤维增强碳基复合材料的活塞明显优于铝合金活塞。明显优于铝合金活塞。其成本分析报告指出：如果年产量其成本分析报告指出：如果年产量100万只则单只万只则单只活塞成本可降到活塞成本可降到91美元，而铝合金活塞的单只美元，而铝合金活塞的单只成本为成本为612美元，由此可见，碳基复合材料活塞美元，由此可见，碳基复合材料活塞有着广阔的应用前景。有着广阔的应用前景。还有树脂基复合材料。还有树脂基复合材料。2223 活塞的改进主要体现在结构和工艺两方面。活塞的改进主要体现在结构和
17、工艺两方面。例如改变加强筋的形状、环槽的表面粗糙度等例如改变加强筋的形状、环槽的表面粗糙度等,以改变活塞工作时的应力分布、温度场和耐磨以改变活塞工作时的应力分布、温度场和耐磨性。性。24采用梯形活采用梯形活塞结构塞结构,可可以使活塞销以使活塞销的接触面增的接触面增大。梯形面大。梯形面积比采用普积比采用普通支撑结构通支撑结构可传递的作可传递的作用力大。用力大。25 活塞顶部的处理方法主要有阳极氧化处理、活塞顶部的处理方法主要有阳极氧化处理、镀铬、陶瓷喷镀、微弧氧化镀铬、陶瓷喷镀、微弧氧化;活塞裙部的处理方法主要有镀锡、涂石墨、活塞裙部的处理方法主要有镀锡、涂石墨、涂二硫化钼。涂二硫化钼。26 三
18、、连杆新材料及新工艺三、连杆新材料及新工艺 连杆主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交连杆主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷变载荷,因此连杆必须具有足够的疲劳强度与刚度。因此连杆必须具有足够的疲劳强度与刚度。同时同时,为了减少惯性力为了减少惯性力,连杆的重量应尽可能的轻。连杆的重量应尽可能的轻。长期以来连杆使用的材料是中碳钢、中碳合金钢长期以来连杆使用的材料是中碳钢、中碳合金钢或铸铁。当然最理想的是高比强度的轻质材料钛或铸铁。当然最理想的是高比强度的轻质材料钛合金合金,但目前限于成本高但目前限于成本高,钛合金连杆仅用在赛车钛合金连杆仅用在赛车发动机上。发动机上。近年来连杆材料发生了不
19、少变化近年来连杆材料发生了不少变化,如粉末冶金和高如粉末冶金和高碳钢（裂解连杆）已有使用。碳钢（裂解连杆）已有使用。27 连杆裂解连杆裂解(也称连杆胀断也称连杆胀断)技术的原理技术的原理 就是利用材料断裂理论就是利用材料断裂理论,首先将整体锻造的连首先将整体锻造的连杆毛坯大头孔人为产生裂痕杆毛坯大头孔人为产生裂痕,形成初始断裂源形成初始断裂源,然后用特定方法控制裂痕扩展然后用特定方法控制裂痕扩展,达到连杆本体达到连杆本体与连杆盖分离的目的。与连杆盖分离的目的。2829 裂解连杆特点：裂解连杆特点：锻造后空冷而无需热处理锻造后空冷而无需热处理,裂解后连杆本体与裂解后连杆本体与连杆盖的接触面不需要
20、机械加工连杆盖的接触面不需要机械加工,节约了加工节约了加工费用。装配后连杆本体与连杆盖的裂解面紧密费用。装配后连杆本体与连杆盖的裂解面紧密接触并互相锁定接触并互相锁定,防止它们之间的相互移动防止它们之间的相互移动,提提高了曲轴零件的刚度高了曲轴零件的刚度,改善了发动机性能。改善了发动机性能。因其分离面不平因其分离面不平,取消了连杆瓦定位凸起。连取消了连杆瓦定位凸起。连杆轴承盖与连杆本体之间的连接通过螺栓直接杆轴承盖与连杆本体之间的连接通过螺栓直接拧入连杆本体的螺孔中拧入连杆本体的螺孔中,而不是使用双头螺柱而不是使用双头螺柱和螺母。和螺母。30 梯形连杆的连杆小头的横截面呈梯形梯形连杆的连杆小头
21、的横截面呈梯形 这样可以进一步减轻重量这样可以进一步减轻重量(节省了未承受负荷一侧的材料节省了未承受负荷一侧的材料,而承受负荷一侧则为整个轴承宽度而承受负荷一侧则为整个轴承宽度););缩小活塞销孔间距缩小活塞销孔间距,提高了活塞销的抗弯能力提高了活塞销的抗弯能力;还可以取消连杆小头内的油孔还可以取消连杆小头内的油孔,机油可通过滑动轴承的倾机油可通过滑动轴承的倾斜沿渗入斜沿渗入,可以避免对该侧轴承强度造成的不利影响。可以避免对该侧轴承强度造成的不利影响。312013东京车展，东京车展，NIPPON GASKET选用酚醛树脂材料制作齿轮。首先在芳纶长纤维表面附着酚醛树脂粉末，接着将其溶于水中使之均
22、匀分散，再像抄纸那样制造成2mm厚的片材。将1020张片材层叠，制成2040mm的板材，并将板材冲压成齿轮形状。这时由于是冲压，因此齿轮为平齿轮。之后将冲压件放入模具，加热、压缩成型。齿线随着模具变为倾斜，变成斜齿齿轮。最后像金属齿轮一样用滚齿机加工，获得精度。加工余量为0.3mm。成品出来后在内侧热装金属衬套，交付给平衡轴厂商日本欧德克斯（OTICS）。未来将搭载在丰田混动车型。32PCM法是采用冲压机进行压缩制造CFRP的量产技术，利用固化时间为25分钟的热固性环氧树脂来制造预浸料的预制件，然后将预制件放入模具中加热，并在310MPa的高压下冲压成型。这种方法将成型作业的周期缩短到了约10
23、分钟，可用于汽车部件的量产。另外，由于是在高温高压下冲压，因此部件表面的非常平滑，涂装后也很美观，这也是首次在量产车的外板部件上采用该技术。轮胎作为车辆与地面唯一接触的部件，其特性不仅影响车辆的操控性，同样会对燃油经济性产生影响。使用低滚阻轮胎一直是新能源车降低能量损耗的重要手段，除了调整胎面宽度外，优化轮胎花纹以及改进轮胎使用橡胶也是减低轮胎滚动阻力的好方法。住友橡胶工业公司于2013年12月3日公布将于2014年秋季上市“滚动阻力降低50的轮胎”等轮胎技术。3334钢铝结合车门钢铝结合车门 据本田推算，与钢制车门相比，改成全铝制车门后每辆车能减轻22.5kg，但成本却达到290%，接近原来
24、的3倍。如果只将外板改为铝制，则可减轻11kg，成本只有110%。也就是说，重量减轻的幅度虽然是全铝车门的一半，但成本上升幅度只有全铝车门的1/19。3536 当钢铝这两样不同材料实施结合时，会发生使两种金属中的惰性金属腐蚀速度比平时金属腐蚀速度加快的电蚀效应，为了消除这种效应，本田使用新日铁住金株式会社生产的表面含11%铝、3%镁、0.2%硅、85.8%锌的镀膜“Super Dyma”钢板，铝材使用6000系列铝合金，通过这层为-1.0V，比铝腐蚀电位更低的镀膜避免电蚀效应。在应对钢铝结合加工过程产生曲翘这个问题时，本田的解决办法是使用双折叠边法。通过材料间的相互挤压来抵抗外板伸长方向的力。
25、通过在热变形较大的四个部位采用这种构造，防止了加热时的变形。除了这四个部位以外，其他地方的折边仍旧只折叠一次，同时增加粘接剂中橡胶的比例，因此硬化时也只有一定程度的变形，这样便可抑制曲翘。3738项目二项目二 发动机机械新结构发动机机械新结构 一、平衡轴系统一、平衡轴系统 二、曲轴箱通风新装置二、曲轴箱通风新装置 三、双质量飞轮三、双质量飞轮 四、无回流燃油系统四、无回流燃油系统 五、双离合器（底盘新技术）五、双离合器（底盘新技术）39一、平衡轴系统一、平衡轴系统 轿车通常使用高速发动机。然而轿车通常使用高速发动机。然而,由于发动由于发动机存在不平衡往复惯性质量机存在不平衡往复惯性质量,且不平
26、衡质量且不平衡质量引起的惯性力与发动机转速的平方成正比。引起的惯性力与发动机转速的平方成正比。因此因此,高速发动机通常振动和噪声也较大。高速发动机通常振动和噪声也较大。加平衡轴可以显著降低高速发动机的振动加平衡轴可以显著降低高速发动机的振动和噪声。由于对舒适性的要求越来越高和噪声。由于对舒适性的要求越来越高,目目前越来越多的轿车高速发动机采用平衡轴前越来越多的轿车高速发动机采用平衡轴系统系统（在曲柄臂上设置的平衡重只能平衡（在曲柄臂上设置的平衡重只能平衡旋转惯性力及其力矩）。旋转惯性力及其力矩）。40当发动机的结构和转速一定时，一当发动机的结构和转速一定时，一阶往复惯性力与曲轴转角的余弦成阶往
27、复惯性力与曲轴转角的余弦成正比，二阶往复惯性力与力矩与二正比，二阶往复惯性力与力矩与二倍曲轴转角的余弦成正比。倍曲轴转角的余弦成正比。发动机往复惯发动机往复惯性力的平衡与性力的平衡与气缸数、气缸气缸数、气缸排列形式及曲排列形式及曲拐布置形式等拐布置形式等有关。有关。41 平衡轴分单平衡轴和双平衡轴。平衡轴分单平衡轴和双平衡轴。单平衡轴用于平衡直列三缸发动机、五缸发动单平衡轴用于平衡直列三缸发动机、五缸发动机或者机或者型六缸发动机的一阶往复惯性力矩。型六缸发动机的一阶往复惯性力矩。双平衡轴用于平衡直列四缸发动机的二阶往复双平衡轴用于平衡直列四缸发动机的二阶往复惯性力惯性力,两根平衡轴转向相反能降
28、低倾倒力矩两根平衡轴转向相反能降低倾倒力矩中部分二阶往复惯性力矩。中部分二阶往复惯性力矩。平衡轴的驱动有三种方式平衡轴的驱动有三种方式:链传动、齿轮传链传动、齿轮传动或齿型带传动。动或齿型带传动。42 宝马宝马M43TUM43TU发动机采用由齿轮驱动的双平衡轴。发动机采用由齿轮驱动的双平衡轴。平衡轴与平衡轴配对使用平衡轴与平衡轴配对使用,不得单独更换不得单独更换,不得随不得随意拆开平衡轴箱。意拆开平衡轴箱。平衡轴与曲轴齿轮之间的齿侧间隙可通过垫片来平衡轴与曲轴齿轮之间的齿侧间隙可通过垫片来调整调整,将垫片将垫片(多种厚度多种厚度)安装在气缸体与平衡轴安装在气缸体与平衡轴箱之间。箱之间。调节曲轴
29、与平衡轴箱之间的齿侧间隙时必须严格调节曲轴与平衡轴箱之间的齿侧间隙时必须严格遵守维修说明中的相关规定。齿侧间隙过小或过遵守维修说明中的相关规定。齿侧间隙过小或过大都不允许。大都不允许。43两根平衡轴与曲轴平行且与气缸两根平衡轴与曲轴平行且与气缸中心线等距，旋转方向相反，转中心线等距，旋转方向相反，转速相同，都为曲轴转速的速相同，都为曲轴转速的2倍。倍。两根轴上都装有质量相同的平衡两根轴上都装有质量相同的平衡重，其旋转惯性力在垂直于气缸重，其旋转惯性力在垂直于气缸中心线方向的分力相互抵消，在中心线方向的分力相互抵消，在平行于气缸中心线方向的分力合平行于气缸中心线方向的分力合成为沿气缸中心线方向作
30、用的力，成为沿气缸中心线方向作用的力，与与Fj大小相等，方向相反，从大小相等，方向相反，从而使而使Fj得到平衡。得到平衡。44 奥迪奥迪AXW FSIAXW FSI发动机的平衡轴箱和平衡轴的发动机的平衡轴箱和平衡轴的驱动机构。驱动机构。该平衡轴机构的特点为该平衡轴机构的特点为:由一个分体的驱动链由一个分体的驱动链轮驱动轮驱动,驱动齿轮与不平衡质量分离有利于提驱动齿轮与不平衡质量分离有利于提高平衡等级高平衡等级,采用强度优化的压铸壳体采用强度优化的压铸壳体,轴承直轴承直接装在铝合金壳体上。接装在铝合金壳体上。454647二、曲轴箱通风新装置二、曲轴箱通风新装置 传统的非调节式曲轴箱通风装置传统的
31、非调节式曲轴箱通风装置,其工作原其工作原理是低压压力理是低压压力(真空真空)将机油与泄漏气体的将机油与泄漏气体的混合气送入发动机的最高处。该低压压力混合气送入发动机的最高处。该低压压力由一个至进气通道的连接装置产生。混合由一个至进气通道的连接装置产生。混合气从此处进入机油分离器气从此处进入机油分离器,随后使泄漏气体随后使泄漏气体与发动机油分离与发动机油分离,泄漏气体送入发动机进气泄漏气体送入发动机进气系统系统,而发动机油回流到油底壳内。而发动机油回流到油底壳内。一般仅通过一个金属丝网实现上述目的。一般仅通过一个金属丝网实现上述目的。48 宝马的真空调节式宝马的真空调节式曲轴箱曲轴箱4950调压
32、阀的任务是确保曲轴箱调压阀的任务是确保曲轴箱内的真空度尽可能保持不变。内的真空度尽可能保持不变。处于调节模式时处于调节模式时,压力弹簧压力弹簧3 3的复位力与承受曲轴箱真空的复位力与承受曲轴箱真空压力的成型隔膜压力的成型隔膜2 2保持平衡。保持平衡。隔膜背面通过壳体上的一个隔膜背面通过壳体上的一个开孔与大气压力相通。开孔与大气压力相通。曲轴箱压力增加时曲轴箱压力增加时,调压阀开调压阀开启截面面积就会变大启截面面积就会变大,进气系进气系统内的真空压力将泄漏气体统内的真空压力将泄漏气体吸出曲轴箱吸出曲轴箱,直至曲轴箱内的直至曲轴箱内的压力降至通过隔膜关闭开启压力降至通过隔膜关闭开启截面。截面。51
33、521空气滤清器空气滤清器9废气涡轮增压器废气涡轮增压器2进气集气管进气集气管10气缸列气缸列2增压空气进气管路增压空气进气管路3油气分离器油气分离器11至气缸列至气缸列2进气管路的软管进气管路的软管4放油阀放油阀12进气集气管单向阀进气集气管单向阀5排气通道排气通道13节气门节气门6曲轴空间曲轴空间14增压空气进气管路单向阀增压空气进气管路单向阀7油底壳油底壳15通进气集气管通进气集气管8机油回流通道机油回流通道16压力节流阀压力节流阀过压过压真空真空废气废气机油机油泄漏气体泄漏气体5354 奥迪涡轮增压发动机的两级压力调节式曲轴箱通风装置。55 从曲轴箱内从曲轴箱内溢出的气体溢出的气体通过
34、初级油通过初级油气分离器被气分离器被引入到气缸引入到气缸盖罩盖罩,被分被分离的机油通离的机油通过机油回流过机油回流管流回低于管流回低于动态机油油动态机油油位的油底壳位的油底壳中。中。一个精细的油气分一个精细的油气分离器被集成在成型离器被集成在成型的气缸盖罩中的气缸盖罩中,一一个带并联旁通阀的个带并联旁通阀的单级旋风分离器能单级旋风分离器能分离掉所有残余的分离掉所有残余的机油微粒。被分离机油微粒。被分离的机油通过气缸盖的机油通过气缸盖罩盖中的孔流回气罩盖中的孔流回气缸盖罩缸盖罩,排出的机排出的机油沿着发动机回油油沿着发动机回油通道流回油底壳中。通道流回油底壳中。为避免在真空度较为避免在真空度较高
35、时吸入发动机油高时吸入发动机油,在机油回流管末端在机油回流管末端安装了一个单向阀。安装了一个单向阀。处理后的窜气沿着处理后的窜气沿着成型罩盖中的管道成型罩盖中的管道流入一个两级压力流入一个两级压力调节阀中。调节阀中。56压力调节阀安装在一压力调节阀安装在一个带两个单向阀的壳个带两个单向阀的壳体中体中,单向阀根据发单向阀根据发动机进气压力状态对动机进气压力状态对窜气进行调节。当进窜气进行调节。当进气歧管已存在真空时气歧管已存在真空时,窜气被直接引入到进窜气被直接引入到进气歧管中。当涡轮增气歧管中。当涡轮增压器的进气侧已形成压器的进气侧已形成增压压力时增压压力时,窜气被窜气被引至涡轮增压器的进引至
36、涡轮增压器的进气侧。气侧。57三、双质量飞轮三、双质量飞轮 在带有手动变速器的车辆上在带有手动变速器的车辆上,发动机燃烧过发动机燃烧过程的周期性会使传动系统内产生扭转振动程的周期性会使传动系统内产生扭转振动,这将使变速器和车身发出异响。为避免影这将使变速器和车身发出异响。为避免影响舒适性响舒适性,开发了双质量飞轮。双质量飞轮开发了双质量飞轮。双质量飞轮将传统飞轮的质量块一分为二将传统飞轮的质量块一分为二,一部分继续一部分继续用于补偿发动机惯量用于补偿发动机惯量,另一部分负责提高变另一部分负责提高变速器惯量速器惯量,从而使共振范围明显低于正常运从而使共振范围明显低于正常运行转速。行转速。58 两
37、个非刚性连接的飞两个非刚性连接的飞轮质量块通过一个弹轮质量块通过一个弹簧减振系统连接起来。簧减振系统连接起来。与发动机相连的主飞与发动机相连的主飞轮质量块承受发动机轮质量块承受发动机的不平稳运动的不平稳运动,而与而与变速器相连的次级飞变速器相连的次级飞轮质量块速度则保持轮质量块速度则保持不变。不变。双质量飞轮的优点双质量飞轮的优点:最佳行驶舒适性最佳行驶舒适性;吸收振吸收振动动;隔音隔音;提高换挡舒适性提高换挡舒适性;因为可以在不影响因为可以在不影响舒适性的情况下达到较低的发动机怠速转速舒适性的情况下达到较低的发动机怠速转速,故能节省燃油。故能节省燃油。59宝马发动机的长弧形螺旋弹簧双质量飞轮
38、。在主飞轮和减振器之间形宝马发动机的长弧形螺旋弹簧双质量飞轮。在主飞轮和减振器之间形成一个封闭的隔腔，在腔内布置长弧形螺旋弹簧成一个封闭的隔腔，在腔内布置长弧形螺旋弹簧,采用内、外组合式弹采用内、外组合式弹簧方案簧方案,从而实现弹性分级。同时从而实现弹性分级。同时,在隔腔内充满了油脂在隔腔内充满了油脂,由于油脂在对由于油脂在对运动起阻尼作用的同时也能润滑弹簧运动起阻尼作用的同时也能润滑弹簧,此时弹簧的磨损成为次要问题此时弹簧的磨损成为次要问题,因而可以加长弹簧长度因而可以加长弹簧长度,增加其有效压缩量增加其有效压缩量,进而使主次级飞轮质量块进而使主次级飞轮质量块间有较大的相对扭转角。间有较大的
39、相对扭转角。由于两个飞轮质量块非刚性连接由于两个飞轮质量块非刚性连接,因此可在临界发动机转速范围内消除变速因此可在临界发动机转速范围内消除变速器噪声。但有一个限制条件器噪声。但有一个限制条件,即振动质量块的惯性力矩越大即振动质量块的惯性力矩越大,共振程度以及与共振程度以及与其相关的转矩峰值就越大。采用双质量飞轮时其相关的转矩峰值就越大。采用双质量飞轮时,起动和关闭发动机时尤为明起动和关闭发动机时尤为明显。使用附加减振单元显。使用附加减振单元(盘形弹簧盘形弹簧)可有效防止共振时过载。在球轴承两侧各可有效防止共振时过载。在球轴承两侧各装有一个盘形弹簧。在正常运行状态下装有一个盘形弹簧。在正常运行状
40、态下(发动机运转时发动机运转时)该减振单元不起作用该减振单元不起作用,此时通过弹簧减振系统消除发动机的扭转振动。此时通过弹簧减振系统消除发动机的扭转振动。60奥迪发动机的短直螺旋弹簧双质量奥迪发动机的短直螺旋弹簧双质量飞轮。飞轮。采用短直螺旋弹簧作为弹性元件采用短直螺旋弹簧作为弹性元件,通通过选择弹簧的线性刚度、弹簧帽与过选择弹簧的线性刚度、弹簧帽与滑块或滑块之间的初始距离等实现滑块或滑块之间的初始距离等实现多级非线性弹性特性。这种双质量多级非线性弹性特性。这种双质量飞轮式扭振减振器较多地沿用了传飞轮式扭振减振器较多地沿用了传统离合器从动盘式扭振减振器的概统离合器从动盘式扭振减振器的概念。为了
41、使减振器在各种不同工况念。为了使减振器在各种不同工况下均能很好地工作下均能很好地工作,将弹簧分组将弹簧分组,各各组弹簧的刚度不一样组弹簧的刚度不一样,起作用的时间起作用的时间不一样不一样,从而获得良好的非线性特性。从而获得良好的非线性特性。61四、无回流燃油系统四、无回流燃油系统 在发动机电控系统中在发动机电控系统中,喷油量除取决于电磁阀开启时间外喷油量除取决于电磁阀开启时间外,还取决于喷油压力的大小。燃油压力调节器的作用就是根还取决于喷油压力的大小。燃油压力调节器的作用就是根据进气歧管真空度的变化来调节进入喷油器的燃油压力据进气歧管真空度的变化来调节进入喷油器的燃油压力,使压力差保持恒定。传
42、统的燃油压力调节器装在燃油轨上使压力差保持恒定。传统的燃油压力调节器装在燃油轨上,燃油轨中的燃油连续流动燃油轨中的燃油连续流动,多余的燃油经回油管流回燃油多余的燃油经回油管流回燃油箱。由于燃油轨中的燃油温度较高箱。由于燃油轨中的燃油温度较高,这会使燃油箱中的燃这会使燃油箱中的燃油温度升高油温度升高,不利于蒸发污染控制。不利于蒸发污染控制。62 无回流的燃油系无回流的燃油系统不安装从燃油统不安装从燃油分配器到燃油箱分配器到燃油箱的回流管路。的回流管路。电动燃油泵将燃电动燃油泵将燃油传送至燃油滤油传送至燃油滤清器清器,燃油流向燃燃油流向燃油分配器和喷油油分配器和喷油器器,系统中的燃油系统中的燃油压
43、力由燃油滤清压力由燃油滤清器中的燃油压力器中的燃油压力调节器调节。回调节器调节。回油直接由燃油滤油直接由燃油滤清器返回燃油箱。清器返回燃油箱。63 燃油压力调节器被安装在燃油滤清器中。燃油压燃油压力调节器被安装在燃油滤清器中。燃油压力由燃油压力调节器中的弹簧膜片阀控制。如果力由燃油压力调节器中的弹簧膜片阀控制。如果压力上升超过规定值压力上升超过规定值,膜片阀打开并使燃油回流至膜片阀打开并使燃油回流至燃油箱。燃油箱。由于燃油系统中的压力是恒定的，所以由于燃油系统中的压力是恒定的，所以ECUECU只根据只根据进气歧管的压力来调节喷油时间。进气歧管的压力来调节喷油时间。64五、双离合变速箱双离合变速
44、箱 双离合变速箱简称双离合变速箱简称DCTDCT，英文全称为，英文全称为Dual Dual Clutch TransmissionClutch Transmission，因为其有两组离合，因为其有两组离合器，所以人称器，所以人称“双离合变速器双离合变速器”。已经成为继可变气门正时、可变气门升程、已经成为继可变气门正时、可变气门升程、涡轮增压和缸内直喷之后的又一个技术亮涡轮增压和缸内直喷之后的又一个技术亮点。点。65 双离合器变速箱由法国人双离合器变速箱由法国人Adolphe Adolphe K Kgressegresse在二战前发明，计划用于配备充在二战前发明，计划用于配备充满传奇色彩的雪铁龙
45、满传奇色彩的雪铁龙TractionTraction，但当时的，但当时的市场状况并不适合商业应用。双离合器变市场状况并不适合商业应用。双离合器变速箱在等待了半个世纪后才开始配备民用速箱在等待了半个世纪后才开始配备民用车。车。上世纪上世纪8080年代初，保时捷自行研发了全球年代初，保时捷自行研发了全球首台双离合器变速箱。首台双离合器变速箱。66（一）双离合器变速箱的优点：（一）双离合器变速箱的优点：1.1.相比传统行星齿轮式自动变速箱更利于提升相比传统行星齿轮式自动变速箱更利于提升燃油经济性，油耗大约能够降低燃油经济性，油耗大约能够降低15%15%（10%10%以以上）。上）。2.2.在换挡过程中
46、，几乎没有扭矩损失。在换挡过程中，几乎没有扭矩损失。3.3.当高挡齿轮已处于预备状态时，升挡速度极当高挡齿轮已处于预备状态时，升挡速度极快，达到惊人的快，达到惊人的8 8毫秒。毫秒。4.4.无论油门或者运转模式处于何种状况，换挡无论油门或者运转模式处于何种状况，换挡时间至少能达到时间至少能达到600600毫秒毫秒(从奇数挡降到奇数挡，从奇数挡降到奇数挡，或者从偶数挡降偶数挡时，耗时约为或者从偶数挡降偶数挡时，耗时约为900900毫秒，毫秒，例如从第例如从第5 5挡降到挡降到3 3挡挡)（不到（不到0.20.2秒）。秒）。67（二）双离合器变速箱的缺点：（二）双离合器变速箱的缺点：1.1.由于电
47、控系统和液压系统的存在，双离合器由于电控系统和液压系统的存在，双离合器变速箱的效率仍然不及传统手动变速箱，特别变速箱的效率仍然不及传统手动变速箱，特别是用于传递大扭矩的湿式双离合器变速箱更是是用于传递大扭矩的湿式双离合器变速箱更是如此。如此。2.2.双离合器变速箱的研制费用较高，双离合器双离合器变速箱的研制费用较高，双离合器精密而复杂，导致车价偏高。精密而复杂，导致车价偏高。3.3.当需要切换的挡位并未处于预备状态时，换当需要切换的挡位并未处于预备状态时，换挡时间相对较长，在某些情况下甚至超过挡时间相对较长，在某些情况下甚至超过1 1秒。秒。4.4.双离合器变速箱的最大传递扭矩偏低。双离合器变
48、速箱的最大传递扭矩偏低。5.5.变速箱润滑油需要根据厂家要求定期更换，变速箱润滑油需要根据厂家要求定期更换，且更换费用不便宜。且更换费用不便宜。68（三）双离合器的类型（三）双离合器的类型 当前的当前的DCTDCT双离合器主要分为湿式和干式两种。双离合器主要分为湿式和干式两种。湿式离合器与常见的摩托车离合器相似，多片式离合器泡湿式离合器与常见的摩托车离合器相似，多片式离合器泡在油液中工作，并且需要一套冷却系统对油液降温。而干在油液中工作，并且需要一套冷却系统对油液降温。而干式不需要油液降温，因此干式双离合器的结构更简单，重式不需要油液降温，因此干式双离合器的结构更简单，重量也更轻。由于干式离合
49、器在工作时不需要搅动油液，因量也更轻。由于干式离合器在工作时不需要搅动油液，因此动力损失更小，工作效率更高，具有更优异的燃油经济此动力损失更小，工作效率更高，具有更优异的燃油经济性。但干式离合器传递扭矩的能力有限，例如大众的性。但干式离合器传递扭矩的能力有限，例如大众的DQ200DQ200型七前速型七前速DSGDSG为干式离合器，最大只能传递为干式离合器，最大只能传递250 Nm250 Nm扭扭矩。矩。DQ250DQ250型六前速型六前速DSGDSG为湿式离合器，最大可传递为湿式离合器，最大可传递350Nm350Nm扭矩。通常说来，新近设计的湿式离合器都可以传递扭矩。通常说来，新近设计的湿式离
50、合器都可以传递350 350 NmNm甚至更高的扭矩输出，例如布加迪威龙的六前速湿式双甚至更高的扭矩输出，例如布加迪威龙的六前速湿式双离合器变速箱可以应对离合器变速箱可以应对W16W16四涡轮增压发动机高达四涡轮增压发动机高达1250 Nm1250 Nm的扭矩输出。而干式离合器通常用于配备动力偏弱的小型的扭矩输出。而干式离合器通常用于配备动力偏弱的小型车，能够传递的最大扭矩在车，能够传递的最大扭矩在250 Nm250 Nm左右。左右。69（四）双离合器的布置形式（四）双离合器的布置形式 当前有三种布置形式。当前有三种布置形式。最初的设计使用同心布局，从动力传递路线的垂最初的设计使用同心布局，从
