动力总成系统分类介绍.ppt

动力总成系统PowertrainSystem 1 序言本资料主要介绍动力总成系统中的常见的两个关键部件 发动机和变速箱 当前全球汽车工业发展迅速 动力总成作为汽车的 心脏 部件在技术革新中不断创新优化 随着全球能源危机不断加剧 对于现有能源的有效利用以及寻找新替代能源已迫在眉睫 本资料针对现有汽车工业中相关动力总成技术进行概括性的介绍 供大家参考学习 不足之处还请指正 2 3 一 发动机种类 1 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 若进气是在接近大气状态下进行的 则为非增压内燃机或自然吸气式内燃机 若利用增压器将进气压力增高 进气密度增大 则为增压内燃机 增压可以提高内燃机功率 2 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为单列式和双列式 单列式发动机的各个气缸排成一列 一般是垂直布置的 但为了降低高度 有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的 双列式发动机把气缸排成两列 两列之间的夹角 180 一般为90 称为V型发动机 若两列之间的夹角 180 称为对置式发动机 4 一 发动机种类 3 按照气缸数目分类内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机 仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机 有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机 如双缸 三缸 四缸 五缸 六缸 八缸 十二缸等都是多缸发动机 现代车用发动机多采用四缸 六缸 八缸发动机 4 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 水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的 而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的 水冷发动机冷却均匀 工作可靠 冷却效果好 被广泛地应用于现代车用发动机 5 一 发动机种类 5 按照行程分类内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机和二行程内燃机 把曲轴转两圈 720 活塞在气缸内上下往复运动四个行程 完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机 而把曲轴转一圈 360 活塞在气缸内上下往复运动两个行程 完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机 汽车发动机广泛使用四行程内燃机 6 按照所用燃料分类内燃机主要分为汽油机 柴油机和气体燃料发动机三类 以汽油和柴油为燃料的活塞式内燃机分别称作汽油机和柴油机 使用天然气 液化石油气和其他气体燃料的活塞式内燃机称作气体燃料发动机 6 二 发动机相关技术优缺点 1 涡轮增压发动机 Turbo 增压技术是一种提高发动机进气能力的方法 它通过采用专门的压气机 预先对进入气缸的气体进行压缩 提高进入气缸的气体密度 增大进气量 更好地满足燃料的燃烧需要 从而达到提高发动机功率的目的 优点 在不增加发动机排量的基础上 可大幅度提高功率和扭矩缺点 涡轮工作有迟滞现象 并且保养费用高 7 二 发动机相关技术优缺点 2 机械增压发动机 Supercharger 机械增压的压缩机直接被发动机的曲轴带动 它的优点是响应性好 但是它本身需要消耗一部分能量 因此机械增压不能产生特别强大的动力 尤其是在高转速时 从而影响到发动机转速的提高 优点 响应性好完全没有涡轮的迟滞现象 可以在任何时候都能输出源源不断的扭力 缺点 高转速时会产生大量的摩擦 从而影响到转速的提高 并且噪音大 8 二 发动机相关技术优缺点 3 汽油直喷技术 FSI FSI是FuelStratifiedInjection的词头缩写 意指燃油分层喷射 燃油分层喷射技术是发动机稀燃技术的一种 什么叫稀燃 顾名思义就是发动机混合气中的汽油含量低 汽油与空气之比可达1 25以上 它的特点是在进气道中已经产生可变涡流 使进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室内 以分层填充的方式推动 使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围 优点 在大幅提高了燃油的经济效率的同时增加发动机的功率 缺点 对油品的要求十分苛刻 9 二 发动机相关技术优缺点 4 全铝发动机两种材质发动机最大的不同就是重量 全铝合金发动机比铸铁发动机可以轻一半的重量 本来轿车的总重量就不高 发动机所占的比例可是不能忽略 重量减轻的最直接效果便是油耗方便表现的增强 而发动机的重量也直接影响车辆的行驶性能 由于一般轿车多为前轮驱动 如前舱重量过重 车辆拐弯时会引起过多转向 并且制动距离也会加长 优点 可以轻一半的发动机重量 能有效降低燃油消耗和提高操控表现 缺点 铝制材料价格昂贵 10 二 发动机相关技术优缺点 5 可变正时气门技术 VVT iVECT 发动机可变气门正时技术 VVT VariableValveTiming 是近些年来被逐渐应用于现代轿车上的新技术中的一种 发动机采用可变气门正时技术可以提高进气充量 使充量系数增加 发动机的扭矩和功率可以得到进一步的提高 例如 宝马公司叫做Vanos 丰田叫做VVTI 本田叫做VTEC 但不管叫做什么 他们的目的都是给不同的发动机工作状况下匹配最佳的气门重叠角 气门正时 只不过所实现的方法是不同的 优点 在大幅提高了燃油的经济效率的同时增加发动机的功率 缺点 对油品的要求十分苛刻 11 三 变速器种类 1 MT ManualTransmission 手动变速 MT也称手动挡 即用手拨动变速杆才能改变变速器内的齿轮啮合位置 改变传动比 从而达到变速的目的 踩下离合时 方可拨得动变速杆 如果驾驶者技术好 装手动变速器的汽车在加速 超车时比自动变速车快 也省油 优点 手动挡最省油 驾驶起来有种畅快的感觉 运动感十足 富有驾驶乐趣 弱点 对驾驶技术要求高 12 三 变速器种类 2 AT AutomaticTransmission 自动变速 AT利用行星齿轮机构进行变速 它能根据油门踏板程度和车速变化 自动地进行变速 而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可 汽车上常用的自动变速器分为液力自动变速器 液压传动自动变速器 电力传动自动变速器 有级式机械自动变速器和无级式机械自动变速器等几种 其中 最常见的是液力自动变速器 优点 操作轻松简便 降低驾驶疲劳 缺点 比手动挡耗油 长期驾驶容易丢失驾驶快感 13 三 变速器种类 3 IM AT IntegratedManual AutomaticTransmission 手 自一体变速器 IM AT由德国保时捷车厂在911车型上首先推出 称为Tiptronic 它可使高性能跑车不必受限于传统的自动挡束缚 让驾驶者也能享受手动换挡的乐趣 此型车在其挡位上设有 选择挡位 在D挡时 可自由加减档 如同手动挡一样 驾驶者可以在入弯前像手动挡般的强迫降挡减速 出弯时可以低中挡加油出弯 现在的自动挡车的方向盘上又增加了 换挡按钮 驾驶者就能手不离开方向盘加减挡 目前主要有四种不同的形式 1 以传统自动变速器技术为基础 另外加装电子和液压控制装置 允许手动换档 2 CVT变速器 人为地将无级变速划分出几个区域 允许手动换档 3 以手动变速箱为基础 把离合器的自动控制和电子 液压顺序换档相结合 4 DSG直接换档变速器 还有一种是手动 自动 即将普通 H 型换档方式的手动变速器和自动离合器相结合 也可称作半自动 优点 将手动挡的驾驶乐趣和自动挡的方便舒适完美融和在一起 弱点 先进技术的应用往往意味着较高的维护成本及苛刻的使用要求 车价相应要高一些 14 三 变速器种类 4 AMT AutomatedMechanicalTransmission 机械式自动变速器 AMT是在手动变速箱的基础上发展而来 保留了原来手动变速箱的换挡机构与离合器 操作手动变速器需要踩离合 选择适当挡位等动作 而AMT则是通过电脑控制的自动操作机构去完成 AMT的核心技术是微机控制 电子技术水平及质量直接决定AMT的性能与运行质量 AMT的缺点 换挡时由于是齿轮接合 因此平顺性没有普通的AT液力接合好 这就限制了它在高档豪华车上的应用 另外由于和MT一样 控制油门与离合需要较高的熟练度 做得不好的话会出现换挡时抖动 尤其在低速时 和斜坡起步溜后等现象 因此AMT对电脑的控制能力要求很高 要加装起步辅助装置 HSA 但AMT在高性能车 普通轿车和商用车方面将有广阔的前景 15 三 变速器种类 5 DCT DualClutchTransmission 双离合器变速器 DCT是一种机械式自动变速器 它保持了AMT的各种优点 但其动力传递通过两个离合器联结两根输入轴 相邻各档的被动齿轮交错与两输入轴齿轮啮合 配合两离合器的控制 能够实现在不切断动力的情况下转换传动比 从而缩短换档时间 有效提高换档品质 而且这种换档方式也可以方便的应用于混合动力车辆 具有优异的性能和广阔的应用前景 是一种很新的技术优点 继承了手动变速箱传动效率高 安装空间紧凑 重量轻 价格便宜等许多优点 而且实现了换档过程的动力换档 即在换档过程中不中断动力 保留了AT CVT等换档品质好的优点 比其他变速器具有更高的燃油经济性 缺点 制造加工的精度要求很高 导致成本较高 在较拥堵的城市路况下 长时间处于半离合状态的离合器容易过热 因此温度传感器会感知温度过高 从而使变速器有停机隐患 大众集团称作 DSG 16 三 变速器种类 6 CVT ContinuosuslyVariableTransmission 无级变速器 无级变速器 CVT 近十几年发展起来的无级变速器比自动变速器要复杂得多 技术上也更为先进 CVT Con tinuosuslyVariableTransmission 技术即无级变速技术 它采用传动带和工作直径可变的主 从动轮相配合来传递动力 可以实现传动比的连续改变 从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配 目前CVT技术发展得相当迅速 前景非常广阔 优点 全程无级变速 车速变化平稳 没有 顿 的感觉 结构简单 体积小 零件少 大批量生产后的成本低 工作速比范围宽 容易与发动机形成理想的匹配 进而降低油耗和排放 经济性高等 弱点 比如传动带容易损坏 无法承受较大的载荷等等 17 三 变速器种类 性能优势 DCT MT AT CVT舒适性 CVT DCT AT MT经济性 MT CVT DCT AT驾驶乐趣 MT DCT AT CVT维护保养 MT AT CVT DCT 18 五 混合动力 混合动力汽车 HybridElectricalVehicle 简称HEV 是指同时装备两种动力来源 热动力源 由传统的汽油机或者柴油机产生 与电动力源 电池与电动机 的汽车 通过在混合动力汽车上使用电机 使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控 而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作 从而降低油耗与排放 一 工作原理混合动力电动汽车的动力系统主要由控制系统 驱动系统 辅助动力系统和电池组等部分构成 以串联混合动力电动汽车为例 介绍一下混合动力电动汽车的工作原理 在车辆行驶之初 蓄电池处于电量饱满状态 其能量输出可以满足车辆要求 辅助动力系统不需要工作 电池电量低于60 时 辅助动力系统起动 当车辆能量需求较大时 辅助动力系统与蓄电池组同时为驱动系统提供能量 当车辆能量需求较小时 辅助动力系统为驱动系统提供能量的同时 还给蓄电池组进行充电 由于蓄电池组的存在 使发动机工作在一个相对稳定的工况 使其排放得到改善 19 五 混合动力 根据混合动力驱动的联结方式 混合动力系统主要分为以下三类 1 串联式混合动力系统串联式混合动力系统一般由内燃机直接带动发电机发电 产生的电能通过控制单元传到电池 再由电池传第四代的混合动力车 HybridX输给电机转化为动能 最后通过变速机构来驱动汽车 在这种联结方式下 电池就象一个水库 只是调节的对象不是水量 而是电能 电池对在发电机产生的能量和电动机需要的能量之间进行调节 从而保证车辆正常工作 这种动力系统在城市公交上的应用比较多 轿车上很少使用 20 五 混合动力 2 并联式混合动力系统并联式混合动力系统有两套驱动系统 传统的内燃机系统和电机驱动系统 两个系统既可以同时协调工作 也可以各自单独工作驱动汽车 这种系统适用于多种不同的行驶工况 尤其适用于复杂的路况 该联结方式结构简单