日本汽车发动机新技术
国外GDI发动机技术特点及发展趋势
国外GDl发动机技术特点及发展趋势汽油缸内直接喷射式（GD I ）发动机，是上世纪90年代末国外内燃机研究与开发中最引人注目的发动机。
专家们认为，GDl发动机的出现使汽车发动机技术进入了一个崭新的时代。
它将在21世纪取代传统的汽油机和柴油机而成为轿车最理想的动力装置。
1总体发展动向传统的汽油发动机，是将燃油喷射到进气管中，与空气混合后再进入气缸内燃烧。
而GD I发动机的工作特点是，将燃油直接喷入气缸，利用缸内气流和活塞表面的燃料雾化效果达到燃烧的目的。
据有关资料介绍，GDl发动机在工作的均匀性及全负荷下的性能方面都有极佳的表现，而且使汽油机的冷车工作不稳定性问题也有了显著的改善。
此外，GDl发动机还有实现分层燃烧的特点，可使燃油经济性大大提高。
G D I发动机与一般汽油发动机的主要区别在于汽油喷射的位置，目前一般汽油发动机上所用的汽油电控喷射系统，是将汽油喷入进气歧管或进气管道上，与空气混合成混合气后再通过进气门进入气缸燃烧室内被点燃作功；而GD I缸内喷注式汽油发动机顾名思义是在气缸内喷注汽油，它将喷油嘴安装在燃烧室内，将汽油直接喷注在气缸燃烧室内，空气则通过进气门进入燃烧室与汽油混合成混合气被点燃作功，这种形式与直喷式柴油机相似，因此有人认为，GDl汽油发动机是将柴油机的形式移植到汽油机上的一种创举。
缸内喷注的关键在于产生与传统发动机不同的缸内气流运动状态，通过技术手段使喷射入气缸的汽油与空气形成一种多层次的旋转涡流。
因此GDl采用了立式吸气口、弯曲顶面活塞、高压旋转喷射器等三种技术手段。
目前，各国的汽车公司都在大力开发和采用这种技术先进、性能优异的产品。
日本三菱汽车公司一直处于领先地位。
自1996年8月率先向市场投放第一台 GDl发动机以来，三菱公司先后又开发出了多种不同类型的GDl发动机，即 2.4L四缸机、3. OL六缸机和3. 5L六缸机，它们己分别装用于四种中、大型轿车投放市场。
近年来，该公司又推出多种GDl新机型:4. 5L的V8机、L 5L的直列四缸机和O. 66L的直列三缸机。
日产新阳光HR15DE发动机技术培训
制动开关信号
点火开关信号
点火 开关
IG ST
冷却液温度 空调压缩机
凸轮位置 传感器
油压信号 油温信号
VTC电磁阀 （进气侧） 喷油嘴
点火 线圈
PCV
机油
压力 传感器
电流信号 电流 传感器
蓄电池
凸轮位置 传感器（排气）
VTC电磁阀 （排气侧）
单向阀 空气流量计
三元催化器
压力传感器
G传 感器
前后制动器 ABS&EBD VDC 转向系统 智能钥匙
后排通风
CLZ22VA / CL9H 全部配备 全部未配备 R24K
中高级车型配备
带通气风扇控制装置
盘式 / 盘式 ABS/EBD/BA
EPS电子助力，与玛驰车型类似 按键式发动机起动 NATS防盗锁止系统和防盗报警器 仅高配车型（中央杂物箱处）
机油
温度
曲轴
传感器
位置
消声器
传感器
（三元催化器）
燃油压力 调节器
燃油泵和 滤清器
13
双喷油嘴结构
这是世界上第一款为每个气缸上安装两个喷油嘴的量产发动机设计的 系统。
14
喷油嘴结构
每个进气门安 装一个喷油嘴
■ F15车型上安装的HR15发动机的主要规格
型号
缸径X冲程 （毫米）
排气量 （毫升）
压缩比
动力输出 （千瓦）
扭矩 （N·m）
喷油嘴数量
可变气门 机构配置
适用排放法规 10
新型 HR发动机
HR15 78×78.4
1498 10.5 76
139 8
进气＋排气 欧- 4
常规型 HR发动机
汽车发动机新技术的开发与展望
汽车发动机新技术的开发与展望随着科学技术的发展，交通技术方面的追求也随着人们的生活水平提高而提高。
汽车作为社会的主要交通工具，给人们带来的方便时有目共睹的。
其中，作为汽车的核心部件——发动机，是提供汽车动力的重要结构，也是提高汽车运行效率高地的重要问题。
本文通过对汽车发动机工业发展状况的简述，分析现有的发动机新技术，从而浅析汽车发动机新技术的未来展望。
标签：发动机；新技术；开发；展望1 前言随着汽车工业的发展以及汽车的保有数量的增加，石油紧缺、空气污染等一系列问题都已经逐渐浮现出来。
发动机作为汽车的重要部件，是汽车运行的动力源泉。
汽车的发展主要还是依靠发动机的技术革新，动力、经济、可靠等性能需求催生了发动机新技术的出现。
2 汽车发动机的发展状况进入本世纪以来，汽车发动机并未因其他的动力竞争而逐渐淡出历史舞台，发动机技术的发展使得其仍处于主体地位。
通过高强度低密度的复合型材料的应用，使得发动机的在整体硬度不断变大的同时还能够兼顾重量。
与传统的铸铁材料的发动机气缸相比，现在的合金材料的缸体不仅导热性有所提高，更重要的是材质重量大大减少。
但由于本身制造成本的问题，所以合金缸体并没有完全取代铸铁钢铁。
1998年，由巴斯夫公司与丰田用聚酰胺6合作开发制造的进气歧管，取代了铸铁、铸铝等金属材料。
其特征是一种经玻璃纤维强化的聚酰胺，并已成为众多车型的“首选材料”。
此种材质比金属在质量方面减少了近40%，比起其他材质的缸体，阻力更低，更有利的空气动力设计，使他实现起来更加容易。
在燃烧模式和燃烧系统也发生重大变革，由于稀燃技术在汽油机上的成功应用。
使得缸内直喷式汽油机、缸内直喷分层燃烧发动机、双模直喷发动机三种燃烧系统成为主流的发动机燃烧模式。
在燃料方面，由于空气污染逐渐成为公众关注的主要问题，因此使用哪种燃油，改善燃油本身的经济成本，降低发动机对燃油的依赖已成为世界各国针对发动机技术研发的主要方向。
不管是压缩天然气、乙醇汽油都是在根本上增加燃油的燃烧效率，从而间接的降低发动机对燃油的依赖程度，并在合理范围内减少废气的排放。
一汽丰田奕泽Dynamic Force Engine发动机技术解析
一汽丰田奕泽Dynamic Force Engine发动机技术解析奕泽的亮点之一，就是搭载了一款40%热效率的2.0L Dynamic Force Engine发动机，在当时，也算是世界领先级的水平。
一、热效率的重要性所谓热效率，即是“有效输出的能量与总输入的能量之比”。
通常情况下，现实生活中发生的任何能量转换，效率都不会是100%的。
而汽油发动机，作为一种将化石燃料中的“化学能“，通过燃烧转换为机械能的机器，自然也不可避免会产生能量损耗。
除去这部分损失后，最终发动机的“实际有效做工”与“燃烧汽油所产生的热能总量”之间的百分比，即为发动机的热效率。
一般来说，发动机热效率越高，在同样的瞬时油耗下，提供的动力输出就越大；或是在同样的行驶里程下，汽车越省油。
纵观发动机的发展史，人们一直在想尽办法提高热效率。
从1776年起，瓦特第一台实用蒸汽机的2%~4%，让人类开始进入蒸汽时代；到一百年后的1876年，奥拓第一台四冲程煤气机的14%，正式奠定了现代发动机的四冲程设计；再到1886年卡尔本茨发明第一辆汽车时的14%~15%，人类进入汽车时代。
虽然进步缓慢，大概每次只以0.5%或1%的幅度龟速蠕动，但每一次的突破，都表明着人类科技水平又迈入了一个新时期。
而一汽丰田在这个过程中扮演何种角色呢？一汽丰田研发的发动机自2003年之后，数次夺冠，长期占据榜首位置。
从第二代普锐斯的36.8%，到2009年第三代普锐斯的38.5%，再到2016年的2.5L Dynamic Force Engine发动机，让第一次人类迈入了40%的门槛。
如今奕泽上使用的，正是2.0L的Dynamic Force Engine发动机，最大功率126KW，最大扭矩203Nm。
二、奕泽发动机技术解析那么一汽丰田在Dynamic Force Engine发动机上，用到了哪些突破性技术呢？其实内燃机发展至今，技术已经非常成熟，除非在其相关的领域出现重大技术突破，否则在总体的结构设计层面，早已不存在可以被明显改进的地方。
日本研制外接电源式汔车冷暖气系统 及发动机怠速关机装置对我们的启示
装置 二 ：后装 式发 动机 怠速 关机 装置 日本 前 些 年 已研 制 出装 有 车 辆 进 站 停 车 的 发
动机 怠速 关机 的 公交车 ，这 样的 公交 车的使 用量 逐
年增 加 。现 今 ，又 研制 出在用 车 的后装 式发动 机怠
息 、睡 眠 以及等 待 货物 ，使用外 接 电源 驱 动驾驶 室
冷暖气 ，不但 可 以减少 发动机 怠速 运转产 生 的 Ｃ ２ Ｏ 排放 ，还 可消除 它 引起 的 驾驶室 内噪 声 。 通 过定 期跟踪 两辆 中型 、两辆大 型载 货汽 车使 用外接 电源 驱动汽 车冷 暖气 的数据 显示 ：与使用 发
用这套 装置 ，不仅 可 以为游客 提 供一个温 度适 宜的
乘座 舱 ，同时 可 以减少 发 动机怠 速驱 动冷 暖气 带来 的温 室 及有 害气体 排放 、燃 油消 耗和发 动机 磨损 。 尤 为重 要 的是给 驾驶 员提供 了舒适 的休 息环 境ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，大
大 有助 于行 车安全 。
节 约石 油资源 、减 少温室 和有 害气体 排放 装置 ，使
少约 ２ｔ ９。
排 技术 也走在世 界 前列 ，重 大项 目有新 能源 汽车和
清 洁燃料 汽车 等 ，有 的 已经 投产 ，如丰 田汽 车公 司 的 “ 普锐 斯 ”混 合动 力汽车 ，有 的正在 进行 地 区性 实 际运 行验 证试 验 ，如 大型 Ｄ ＭＥ （ 甲醚 ）载 货 二 汽 车的公 路行驶 试验 ， 同时 ，也在细 微处 下功 夫 ， 以取 得集 少成 多的效 果 。汽车 行车 过程 中经 常有 停 车 、驻 车发 动机 怠速运 转 的情 况 。发动机 怠速 运转 是 发动机 非经济 工况 ，燃料 燃烧 不充 分 ，因此 ，在 欧 洲汽 车 排 放 测 试 中 ，有 专 门针 对 发 动 机 怠 速 的 Ｃ 排放量 测量 及其 限值 如果 令发 动机 怠速 关机 ， Ｏ 便可 以节省 发动机 的燃 油消 耗 ，并相 应减 少有 害气 体和温 室气 体排放 量 。本 文介 绍两 款 日本研 制 的让 发动机 怠速 关机 ，获取 节能减 排效 果 的装置 ： 装置一 ：外接 电源 式汽 车冷 暖气 系统 东京 电力 公司和 曰野 汽车 公司 合作开 发 了一种
日本汽车发动机所采用的新技术
日本汽车发动机所采用的新技术【摘要】发动机作为汽车的心脏，其重要性不言而喻。
有了好的发动机，汽车性能将会大幅度提高，从而给人一种驾驶汽车的快感。
现如今，日本的发动机技术处于全世界领先地位，学习和借鉴他们先进的技术和经验将对我国发动机技术的发展产生巨大的推动作用。
As the heart of the car engine, its importance is self-evident. A good engine, vehicle performance will be improved, so as to give a person a kind of driving a car of pleasant sensation. Nowadays, Japan's engine technology in the world leading position, study and learn their advanced technology and experience of China's engine will of the development of the technology has the huge role.【关键词】VTEC i-VTEC 可变进气歧管技术VVT-i 偏置曲轴技术电子式节气门引言：现如今，汽车应用日益普遍，走进了千家万户，而作为一辆汽车的心脏－发动机，其重要性不言而喻，而目前我们发动机技术水平与国外相差甚大，我们需要学习和借鉴国外先进的发动机技术，以提高我们汽车水平。
本田发动机１.VTEC技术VTEC是本田开发的先进发动机技术，也是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程两种不同情况的气门控制系统。
VTEC（Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System）的意思“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”。
2AZ发动机简介
正时系统-----------------------------------------9
缸体-----------------------------------------10
活塞连杆与曲轴-----------------------------------------12
配气机构
配气机构由气门传动组和气门组组成。
图七、气门组件凸轮轴机械挺柱
气门传动组包括凸轮轴和挺柱。凸轮轴材料为铸铁，挺柱材料为合金钢，与现代很多发动机都采用液压挺柱不同的是，该发动机的挺柱仍为机械式，其直径为D=30.94 mm，高度h=15.34mm。凸轮直接驱动挺柱，挺柱驱动气门，省去了摇杆机构，传动质量小，减小了摩擦耗功。
VVT的原理及其优点
VVT是英文缩写，全称是“Variable Valve Timing”，中文意思是“可变气门正时”。本发动机的控制器安装在进气凸轮轴上的，称为螺旋槽式VVT－i。螺旋槽式VVT－i控制器（如下图）包括正时皮带驱动的齿轮、与进气凸轮轴刚性连接的内齿轮，以及一个位于内齿轮与外齿轮之间的可移动活塞，活塞表面有
2AZ/FE这样布置的优点在于，取消了发动机外三通管，使两曲轴箱通风口分别位于罩盖的两端，避免了通风管的集中，使气流运动受干扰；同时缩短了通风管的长度，这样就可使发动机在整车前舱易布置且布置美观。
缸盖
该发动机为直列四缸，电子控制多点燃油喷射（非1AZ/FE的缸内直喷形式），16气门双顶置凸轮轴，半球型燃烧室，火花塞在燃烧室顶部中置。缸盖的结构设计使以上的结构特点得以实现。
螺旋式带增压塑料进气道描述与优点---------------------------3
ths工作原理
ths工作原理
THS（Toyota Hybrid System）是由丰田汽车开发的混合动力系统，旨在提高燃油经济性和减少尾气排放。
其工作原理如下：
1. 燃油引擎：THS系统中搭载了一个内燃引擎，通常是汽油
引擎。
这个引擎负责为车辆提供动力，当需要高功率时，引擎会启动并燃烧燃料。
2. 电动机发电：在THS系统中，有一个发电机，也是一个电
动机，它主要负责将旋转动力转换为电能，并将电能存储在电池组中。
电池组是THS系统的能量储存装置。
3. 电动机驱动：THS系统中还搭载了一个电动马达，它直接
将电能转换为机械动力，提供辅助驱动力。
当需要低功率时，电动马达将为车辆提供动力，并且可以单独驱动车辆，不依赖于燃油引擎。
4. 车辆运行控制：THS系统通过电脑控制模块（ECU）来监
控和控制整个系统的运行。
ECU通过传感器收集车辆的数据，然后根据驾驶情况和系统状态做出相应的决策，以提供最佳的燃油经济性和动力输出。
总的来说，THS系统根据驾驶需求来优化燃料和电能的利用，通过灵活控制燃油引擎和电动机的工作状态，最大限度地提高燃油经济性，减少能源浪费，并减少尾气排放。
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本田发动机 VTEC
VTEC是本田开发的先进
发动机技术，也是世界上 第一个能同时控制气门开 闭时间及升程两种不同情 况的气门控制系统。VTE C（Variable Valve Timin
g and Valve Life Electro nic Control System）的
工作原理
• 根据发动机ECU的指令，当凸轮轴正时控制阀位于图（a） 所示时，机油压力施加在活塞的左侧，使得活塞向右移动。 由于活塞上的旋转花键的作用，进气凸轮轴相对于凸轮轴 正时带轮提前某一角度。 当凸轮轴正时控制阀位于图（b） 位置时，活塞向左移动，并向延迟的方向旋转。进而，凸 轮轴正时控制阀关闭油道，保持活塞两侧的压力平衡，从 而保持配气相位，由此得到理想的配气正时。 提高充气效 率是提高发动机动力性能的重要措施。除了增Байду номын сангаас以外，合 理选择配气相位且能随发动机转速不同而变化，以及利用 进气的惯性及谐振效应是提高充气效率的重要途径。 进气 惯性及谐振效应是随着发动机转速、进气管长度及管径大 小的变化而变化。在不同转速下，进气管长度应有所不同， 方能获得良好的进气惯性效应。并且，只有采用可变配气 相位，可变进气系统才能适应不同发动机转速下的要求， 才能较全面地提高发动机性能。
小型、轻量、高功率
如上所述，新发动机在保 持同C系列发动机气缸体 尺寸不变的情况下，用相 同的缸心距增大了排量， 同的缸心距增大了排量， 尽管采用了各种防出噪音 的措施，重最仍然比C240 减轻7 kg，比同样排量的4 BA 1减轻70kg，成功地进 行了大幅度的轻化。这是 由于对结构进行分析而减 轻了气缸体、轴承盖、连 杆、曲轴的重量。
结构原理
• 与很多普通发动机一样，VTEC发动机每缸有4气门（2进2 排）、凸轮轴和摇臂等，但与普通发动机不同的是凸轮与 摇臂的数目及控制方法。中、低转速用小角度凸轮，在中 低转速下两气门的配气相位和升程不同，此时一个气门升 程很小，几乎不参与进气过程，进气通道基本上相当于两 气门发动机，但是由于进气的流动方向不通过气缸中心， 故能产生较强的进气涡流，对于低速，尤其是冷车条件下 有利于提高混合气均匀度、增大燃烧速率、减少壁面激冷 效应和余隙的影响，使燃烧更加充分，从而提高了经济性， 并大幅降低了HC、CO的排放；而在高转速时，通过VTEC 电磁阀控制液压油的走向，使得两进气摇臂连成一体并由 开启时间最长、升程最大的进气凸轮来驱动气门，此时两 进气门按照大凸轮的轮廓同步进行。与低速运行相比，大 大增加了进气流通面积和开启持续时间，从而提高了发动 机高速时的动力性。这两种完全不同性能表现的输出曲线， 本田的工程师使它们在同一个发动机上实现了，并且形象 地称之为 “平时的柔和驾驶”与“战时的激烈驾驶”。
但是VTEC系统对于配气相位的改 变仍然是阶段性的，也就是说其改变 配气相位只是在某一转速下的跳跃， 而不是在一段转速范围内连续可变。 为了改善VTEC系统的性能，本田不断 进行创新，推出了i-VTEC系统。 简单地说，i-VTEC系统是在VTEC系 统的基础上，增加了一个称为VTC （Variable timing control“可变正时控 制”）的装置——一组进气门凸轮轴 正时可变控制机构，即iVTEC=VTEC+VTC。此时，排气阀门的正 时与开启的重叠时间是可变的，由VTC 控制，VTC机构的导入使发动机在大范 围转速内都能有合适的配气相位，这 在很大程度上提高了发动机的性能。
意思“可变气门配气相位和 气门升程电子控制系统”。 与普通发动机相比，VTE C发动机所不同的是凸轮 与摇臂的数目及控制方法， 它有中低速用和高速用
两组不同的气门驱动凸轮，并可通过电 子控制系统的调节进行自动转换。通过 VTEC系统装置，发动机可以根据行驶 工况自动改变气门的开启时间和提升程 度，即改变进气量和排气量，从而达到 增大功率、降低油耗及减少污染的目的。 目前本田车型都使用i-VTEC(智能可变 气门配气相位和气门升程电子控制系统)， i-VTEC技术作为本田公司VTEC技术的 升级技术，其不仅完全保留VTEC技术 的优点，而且加入了当今世界流行的智 能化控制理念。
改善发动机的性能
主要体现在以下几方面：能兼顾高 速及低速不同工况，提高发动机的 动力性和经济性；降低发动机的排 放；改善发动机怠速及低速时的性 能及稳定性。
偏置曲轴技术
• 曲轴偏置等于活塞偏置,这 是曲柄连杆机构的一种形 式。即活塞往复运动所在 的轴线的延长线不经过曲 轴中心 • 热力学上：可以使燃烧更 充分 • 机械学上减少活塞的侧推 力,同时也会改良在低速/ 低载情况时的燃烧提高热 效率，大大减少做功冲程 时活塞与汽缸壁的摩擦 • 优化排放
丰田发动机 VVT-i
VVT-i是Variable Valve Timingintelligent的缩写，它代表的含 义就是智能正时可变气门控制 系统。这一装置提高了进气效 率，实现了低、中转速范围内 扭矩的充分输出，保证了各个 工况下都能得到足够的动力表 现。另一个先进之处在于全铝 合金缸体带来的轻量化，不仅 减小了质量，也降低了发动机 的噪声。可变配气正时 可变配 气正时控制机构的主要目的是 在维持发动机怠速性能情况下， 改善全负荷性能。这种机构是 保持进气门开启持续角不变， 改变进气门开闭时刻来增加充 气量。
启动性能
• 五十铃公司在小型柴油机 起动系统方面，接连不断 地开发新系统，如快速起 动系统QOS和UQOS，在本 发动机上，又新开发了快 速起动系统QOSII，供直喷 式用。本来无需预热就能 很好起动的直喷式发动机， 由于增加了这种系统，在 一25℃时，在10秒钟内就 能起动，具有与轿车柴油 机相同的起动性能。起动 性能的比较示于右图。
电子式节气门
作用：控制发动机的进气 流量，决定发动机的运行 工况驾驶员通过加速踏板 改变节气门开度调节发动 机的充量达到发动机输出 功率的目的，而电子节气 门是在加速踏板的附近安 装一个加速踏板传感器， 在驾驶员踏加速踏板时只 需提交踏板的位置信息即 可，提高了汽车的燃油经 济性。
五十铃发动机
• 低嗓音 作为1^'2吨级以货运为主， 在闹市区行驶频繁的车用 发动机，应按柴油机轿车 标准，大幅度降低车内外 从惰转到全负荷高速运转 从惰转到全负荷高速运转 的噪音。以轿车用各种柴 油机和4BC2直喷式发动机 的技术为基础，从分析主 要零部件结构开始，对各 种分析技术运用自如，进 行了设计和实验。
• 新型ELF车用发动机的噪 音比C系列发动机低，其 全负荷噪声强度示于右 图。采取的措施有，选 用重量轻、刚度高的气 缸体和曲轴，在直喷式 发动机和2吨上采用同步 传动2.5升和2.8升发动机 由于采用直喷式，使曲 轴、活塞等主要部件以 改进设计实现了小型和 减轻重量，并力求减少 摩擦力，比同一等级的 涡流室式发动机在大幅 度地提高燃油经济性方 面获得成功。
可变进气歧管技术
• 09款City装载的1.8L发动机采用 了VIM（Variable-length Intake Manifold）可变进气歧管技术， 该技术可以使发动机在不同转 速下具有不同进气路径，从而 满足发动机在不同工况下对进 气量的不同需求。在发动机低 转速时，为了提高发动机的功 率输出，此时采用较短的进气 路径。采用可变进气歧管技术 的目的是优化发动机整个转速 范围内的扭矩曲线的同时改善 加速性能和响应性，从而使发 动机在不同工况的动力性、燃 油经济性和排放水平达到和谐、 统一。