汽車發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課程教案

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課程教案教學(xué)目的和要求：理解發(fā)動(dòng)機(jī)方面節(jié)能的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，能分析影響汽車發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能的因素，掌握汽車發(fā)動(dòng)機(jī)提高充量系數(shù)、稀薄燃燒、廢氣渦輪增壓、燃油噴射與電子控制系統(tǒng)等節(jié)能新技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)，并能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析其節(jié)能的基本原理。本章重點(diǎn)：影響汽車發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能的因素；發(fā)動(dòng)機(jī)提高充量系數(shù)的主要措施、結(jié)構(gòu)及其節(jié)能原理；汽油機(jī)稀薄燃燒技術(shù)的主要實(shí)現(xiàn)形式及其對(duì)節(jié)能的影響；廢氣渦輪增壓節(jié)能的原理，增壓的實(shí)現(xiàn)方式，壓力控制方法。本章難點(diǎn)：氣門升程可變的實(shí)現(xiàn)機(jī)理；實(shí)現(xiàn)汽油機(jī)分層燃燒的主要燃燒方式；稀薄燃燒的控制策略；增壓發(fā)動(dòng)機(jī)增壓壓力的控制。等于或大于彈簧力，以保持氣門開啟。要使氣門關(guān)閉時(shí)，線圈2斷電，銜鐵和氣門在彈簧力的作用下向上運(yùn)動(dòng)；在氣門接近關(guān)閉位置時(shí)，線圈5通電，電磁力幫助氣門（銜鐵）快速運(yùn)動(dòng)至關(guān)閉位置。此后線圈5繼續(xù)通電，使氣門保持在關(guān)閉狀態(tài)。需要開啟時(shí)，線圈5斷電，銜鐵和氣門在彈簧力作用下向下運(yùn)動(dòng)。如此循環(huán)往復(fù)。特點(diǎn)：電磁氣門驅(qū)動(dòng)控制方便，結(jié)構(gòu)較為簡單，是比較容易想到的無凸輪軸氣門驅(qū)動(dòng)方式。它的主要問題是氣門落座沖擊大，電磁響應(yīng)速度不夠高，能量消耗及尺寸過大。4電液氣門驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)過程：該系統(tǒng)有高壓油源和低壓油源。一個(gè)雙作用、單活塞桿的液壓缸的活塞與發(fā)動(dòng)機(jī)氣門導(dǎo)桿頂部相連?；钊锨患瓤梢耘c高壓油源相連，也可以與低壓油源相連，活塞下腔始終與高壓油源相通?；钊麩o桿腔的油壓作用面積，比有桿腔的油壓作用面要大。發(fā)動(dòng)機(jī)氣門開啟由一個(gè)高壓電磁閥控制，氣門加速時(shí)開啟，減速時(shí)關(guān)閉。低壓電磁閥的開關(guān)控制氣門的閉合。該系統(tǒng)還包括高壓單向閥和低壓單向閥。三、合理利用進(jìn)氣動(dòng)態(tài)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)過程：該系統(tǒng)為每一個(gè)氣缸的進(jìn)氣歧管裝了一個(gè)活門1?；铋T開啟時(shí)，空氣通過活門以較短的路徑進(jìn)入氣缸，如黑色箭頭所示；活門關(guān)閉時(shí)，空氣不得不繞道以較長的路徑進(jìn)入氣缸，如白色箭頭所示?；铋T只有全開和全閉兩個(gè)位置，由膜片閥2控制。膜片將膜片閥分成兩個(gè)空腔，靠近活門的空腔通大氣；另一個(gè)空腔內(nèi)裝有彈簧頂著膜片，并通過一個(gè)電磁閥與真空泵相連（圖3-17中未示出）。膜片通過拉桿與活門相連。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過設(shè)定的門檻值時(shí)，ECU發(fā)信號(hào)給電磁閥，將真空泵與膜片閥的一個(gè)空腔連通，該空腔內(nèi)的彈簧不抵另一個(gè)空腔內(nèi)大氣壓力的作用，在大氣壓力作用下膜片得以通過拉桿開啟活門，使進(jìn)氣管長度縮短。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于這個(gè)門檻值時(shí)，電磁閥切斷從真空泵到膜片閥的通路，膜片分隔開的兩個(gè)空腔內(nèi)都是大氣壓力，膜片在彈簧壓力作用下通過拉桿關(guān)閉活門，使進(jìn)氣管長度加長。第四節(jié)汽油機(jī)稀薄燃燒技術(shù)稀薄燃燒汽油機(jī)是一個(gè)范圍很廣的概念，只要。＞17,且保證動(dòng)力性能，就可以稱為稀薄燃燒汽油機(jī)。稀燃汽油機(jī)可分為兩大類，一類是均質(zhì)稀燃，另一類為分層稀燃。而分層稀燃又可分為：進(jìn)氣道噴射分層稀燃方式和缸內(nèi)直噴分層稀燃方式。一、均質(zhì)稀薄燃燒技術(shù)對(duì)于常規(guī)進(jìn)氣道噴射：為了防爆燃，需采用較低壓縮比、導(dǎo)致熱效率低；比熱容比低、泵氣損失大、NOX排放較高等缺點(diǎn)。使用稀燃，可以：提高壓縮比、增大絕熱指數(shù)、保證完全燃燒。1、火球高壓縮比燃燒室2、碗開燃燒室二、分層燃燒技術(shù)（一）分層燃燒系統(tǒng)主要是在火花塞周圍形成可燃混合氣，其余地方為稀薄空氣或者純空氣。分層燃燒可分為進(jìn)氣道噴射的分層燃燒方式和缸內(nèi)直噴分層燃燒方式。分層燃燒方式又有軸向分層燃燒系統(tǒng)和橫向分層燃燒系統(tǒng)。1、進(jìn)氣道噴射的分層燃燒方式軸向分層燃燒系統(tǒng)利用進(jìn)氣渦流和后期進(jìn)氣道噴射，使小汽缸上部為較濃混合氣，下部為較稀混合氣。橫向分層燃燒系統(tǒng)兩個(gè)進(jìn)氣道供氣，一個(gè)為純空氣，另一個(gè)為混合氣，利用滾流，把混合氣導(dǎo)向火花塞。2、缸內(nèi)直噴分層燃燒方式。主要有三種方式：壁面引導(dǎo)方式、氣流引導(dǎo)方式、噴束引導(dǎo)方式GDI優(yōu)點(diǎn)：1）經(jīng)濟(jì)性好2）瞬態(tài)響應(yīng)好3）起動(dòng)時(shí)間短4）冷起動(dòng)HC排放改善（二）典型缸內(nèi)直噴燃燒系統(tǒng)1、三菱缸內(nèi)直噴分層充量燃燒系統(tǒng)2、豐田缸內(nèi)直噴分層充量燃燒系統(tǒng)第五節(jié)廢氣渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)一、概述增壓后進(jìn)入氣缸的新鮮空氣量增多，故可以燃燒更多的燃料，提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率。提高平均有效壓力是提高功率的主要因素而提高進(jìn)氣密度：一是提高進(jìn)氣壓力，二是降低進(jìn)氣溫度采用增壓技術(shù)：一可以提高功率，二可以減少單位功率質(zhì)量，三是降低油耗。二、廢氣渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能1、增壓柴油機(jī)節(jié)能原理：柴油機(jī)增壓后，平均指示壓力大大增加，而其平均機(jī)械損失壓力卻增加不多，因此，機(jī)械效率提高；由于增壓適當(dāng)加大了過量空氣系數(shù)Ga,使燃燒過程得到一定改善，其指示熱效率往往也會(huì)有所提高；增壓機(jī)大多作泵氣正功，也會(huì)使指示熱效率提高；如果增壓和非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)功率相同，則增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可以減少排量，顯然，這樣使機(jī)械損失減少，燃油消耗率降低。另外，由于發(fā)動(dòng)機(jī)排量減少，整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)體積、質(zhì)量都會(huì)減少，這樣降低整車油耗也有利；發(fā)動(dòng)機(jī)采用增壓后，還可以在保證原有功率和一定轉(zhuǎn)矩下，適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速。這樣，由于機(jī)械損失和磨損減少,對(duì)改善燃料經(jīng)濟(jì)性有利。2、增壓汽油機(jī)存在的主要問題：汽油機(jī)增壓后，壓縮終點(diǎn)和溫度都加大，爆燃傾向加劇，熱負(fù)荷更加嚴(yán)重。若燃料辛烷值不提高,就必須采取降低壓縮比，推遲點(diǎn)火等相應(yīng)措施，其結(jié)果會(huì)導(dǎo)致熱效率的下降。此外，汽油機(jī)增壓同樣存在低速轉(zhuǎn)矩特性和加速性能下降的問題?？刹扇〉拇胧弘娮涌勺儨u輪噴嘴環(huán)截面控制、電控增壓壓力控制等技術(shù)的應(yīng)用可以有效改善低速轉(zhuǎn)矩特性和動(dòng)態(tài)特性；電控燃油噴射技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了定時(shí)和轉(zhuǎn)矩特性（油量特性）的優(yōu)化；特別是電控爆燃控制、電控廢氣再循環(huán)控制以及增壓中冷技術(shù)三、增壓壓力控制1、排氣旁通，減少進(jìn)入渦輪的排氣及其能量工作原理：在用排氣背壓及壓氣機(jī)入口處真空度聯(lián)合控制時(shí)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在中等轉(zhuǎn)速部分負(fù)荷工作時(shí)，排氣背壓通過鋼管傳遞，作用在膜片作用器的膜片上，使旁通閥部分打開（圖3-37b））,實(shí)現(xiàn)控制增壓壓力的目的。如果發(fā)動(dòng)機(jī)在中速、高速大負(fù)荷工況工作，輸入渦輪的排氣能量增加，使壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速及出口壓力進(jìn)一步上升，此時(shí)壓氣機(jī)入口處真空度增大，其影響與排氣背壓同時(shí)作用在膜片作用器上；使旁通閥打開（圖3-37c））,更多的排氣從旁通閥排入大氣中，使增壓壓力保持在一定范圍內(nèi)。2、部分增壓空氣返回到壓氣機(jī)入口或大氣中，減少入缸的空氣量。工作原理：將化油器的節(jié)氣門通過桿件與空氣直接進(jìn)入氣缸的旁通進(jìn)氣道中一閥門連接在一起。當(dāng)節(jié)氣門開度很小，例如小于1/3開度，那么旁通進(jìn)氣道中的閥門打開（圖3-38a））,大部分空氣不經(jīng)過壓氣機(jī)直接進(jìn)入氣缸中。當(dāng)節(jié)氣門開度大于1/3開度時(shí)，旁通進(jìn)氣道中閥門關(guān)閉，空氣進(jìn)入壓氣機(jī)，從而發(fā)動(dòng)機(jī)在一定增壓壓力下工作（圖3-38b））o3、通過電腦自動(dòng)控制工作原理：該系統(tǒng)主要由微處理機(jī)、壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器（圖中表示通過分配器提供轉(zhuǎn)速變化信號(hào)）及敲缸傳感器組成。輸入信號(hào)經(jīng)過處理后，微處理器給電磁線圈發(fā)出指令，控制旁通閥開或者關(guān)。由于采用了微處理器控制，在發(fā)生敲缸征兆時(shí)，可以自動(dòng)推遲點(diǎn)火提前角，避免爆燃，因此采用這種控制系統(tǒng)的汽油機(jī)增壓后，可以不降低壓縮比，采用原先使用的汽油。四、可變渦殼通道及噴嘴環(huán)流通截面的渦輪1、雙渦輪殼通道的渦輪工作過程：渦輪的渦殼入口通道由壁板分隔成兩個(gè)通道,然后再匯總到渦輪葉輪邊緣入口處，發(fā)動(dòng)機(jī)在低速工作時(shí),排氣僅通過截面為4的通道流向渦輪，通截面較小，排氣流速增加，并以接近90°的角度沖向渦輪的葉片，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)的能量大，于是渦輪及壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速都迅速增加。而在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，平板閥門開啟。排氣經(jīng)過4及4兩個(gè)通道流向渦輪，氣流速度較低，并以鈍角射向葉片，于是渦輪及壓氣機(jī)保持在適度的轉(zhuǎn)速上。2、可變渦殼通道的渦輪增壓系統(tǒng)工作原理：控制器可以讓增壓空氣的壓力傳遞到膜片上，使曲面形閥開啟，讓通道打開。需要時(shí)，放走增壓空氣,讓曲面形閥關(guān)掉部分通道。流通截面減小后排氣流速及撞向泯輪葉片沖量增加，于是渦輪增壓器輪轉(zhuǎn)速及增壓壓力上升。如果流通道截面擴(kuò)大，其結(jié)果則相反。3、可變噴嘴環(huán)流通截面的渦輪工作原理：在發(fā)動(dòng)機(jī)低速、低負(fù)荷工況，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)使流通截面變小，排氣流速增加，并以較小的角度、較大的沖量推動(dòng)渦輪高速旋轉(zhuǎn)。而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在高速及較大負(fù)荷工作時(shí)，葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)使流通截面變大，于是排氣流速減小，并以較大的角度、較小的沖量推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)。于是增壓器的轉(zhuǎn)速及增壓壓力被控制在適當(dāng)?shù)乃缴?。五、汽油機(jī)增壓系統(tǒng)的常用措施1、電控汽油噴射系統(tǒng)2、電控爆燃控制3、增壓中冷第六節(jié)汽油機(jī)燃油噴射與點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制一、系統(tǒng)發(fā)展簡述1、化油器。結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠和能滿足穩(wěn)態(tài)工況動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性要求等優(yōu)點(diǎn)，但卻遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前對(duì)多種性能的綜合要求。2、機(jī)械式汽油噴射裝置20世紀(jì)初、中期，機(jī)械式汽油噴射裝置就已用于航空活塞式汽油機(jī)和少量高級(jí)小轎車汽油機(jī)中。它基本上能克服化油器除排污一項(xiàng)之外的其它缺點(diǎn)，性能上有很大改進(jìn)。但由教學(xué)時(shí)數(shù)：14學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容要點(diǎn)：第一節(jié)概述1、能源壓力根據(jù)世界石化巨頭BP集團(tuán)在《2004BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》中提供的數(shù)字表明，世界目前探明的石汕總儲(chǔ)量為L15萬億桶，以目前的開采速度計(jì)算，可供全球石油生產(chǎn)41年。2、環(huán)保壓力據(jù)研究,目前大氣中2L7%的HC、38.5%的CO、87.6%的NOX>11.7%的的2、6.2%的SO2和32%的微粒來自汽車,而在城市大氣中，這一比例更高，大概87%的HC、61%的CO和55%的NO,來自于汽車。3、發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)發(fā)展于機(jī)械噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，不可能在大量生產(chǎn)的車用汽油機(jī)中得到推廣。3、電控汽油噴射噴射裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)大為簡化，可以利用氧傳感器的反饋控制和三效催化轉(zhuǎn)化器使各項(xiàng)氣體排放污染物達(dá)到最低水平。二、復(fù)合功能的電控多點(diǎn)燃油噴射與點(diǎn)火系統(tǒng)多點(diǎn)燃油噴射與電子點(diǎn)火相結(jié)合，使用同一電控單元(ECU)控制，并且具有發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的管理功能,這種系統(tǒng)就叫復(fù)合功能的電控多點(diǎn)燃油噴射與點(diǎn)火系統(tǒng)。(-)工作原理各傳感器及有關(guān)的信息都輸送到圖上21所示的電控單元ECU中。ECU接受信號(hào)后，根據(jù)系統(tǒng)中儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)(軟件)，求出對(duì)應(yīng)于該工況的點(diǎn)火提前角、噴油持續(xù)時(shí)間(供油脈寬)和點(diǎn)火閉合角等參數(shù)，再命令執(zhí)行器完成上述指令而進(jìn)行正常運(yùn)行。而本系統(tǒng)的執(zhí)行器，就是圖3—51上的電動(dòng)汽油泵2、噴油器11、油箱通風(fēng)閥6、怠速調(diào)整器9、點(diǎn)火線圈16、壓力調(diào)節(jié)器17和廢氣再循環(huán)閥18等件。（-）控制功能1.噴射控制1）穩(wěn)定工況供油控制2）冷起動(dòng)及起動(dòng)后暖機(jī)的供油控制3）力口、減速工況的供油控制4）怠速轉(zhuǎn)速與怠速油量控制5）大氣狀態(tài)及蓄電池電壓的油量修正2.點(diǎn)火控制1）點(diǎn)火提前角控制2）點(diǎn)火閉合角的控制3）爆燃控制3.其它參數(shù)的控制油箱通風(fēng)調(diào)節(jié)。進(jìn)行廢氣再循環(huán)控制。其它如凸輪軸控制（配氣相位）、離合器控制、滅缸控制等。三、多點(diǎn)燃油噴射系統(tǒng)的噴射時(shí)序?qū)π阅艿挠绊懘嬖谌N不同的各缸噴射時(shí)間與順序的安排方案，即同時(shí)噴射、分組噴射與順序噴射。1）同時(shí)噴射在發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)循環(huán)的720。曲軸轉(zhuǎn)角中，各缸噴油器同時(shí)噴油一次或兩次。特點(diǎn)：不需要各缸的判別信號(hào)，結(jié)構(gòu)簡單，控制也較簡易。其缺點(diǎn)是各缸噴油時(shí)刻距進(jìn)氣時(shí)間的間隔彼此差別較大；噴入的燃油在氣道內(nèi)停留的時(shí)間不同，導(dǎo)致各缸混合氣品質(zhì)不均，影響各缸工作均勻性。2）分組噴射將多缸機(jī)的噴油器分為二到三組，各組在一循環(huán)中同時(shí)噴射一次。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)及控制程序均較同時(shí)噴射復(fù)雜一些，但各缸間的差異也小一些。各缸工作均勻性有所改善。3）順序噴射各缸按發(fā)火順序的先后都在進(jìn)氣初期進(jìn)行噴射。特點(diǎn)：每缸都需要單獨(dú)的控制線路，所以結(jié)構(gòu)及控制方式都比較復(fù)雜，但各缸混合氣品質(zhì)最為均勻。這種方式正日愈獲得廣泛的應(yīng)用。第七節(jié)柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)電子控制一、系統(tǒng)發(fā)展簡述全球環(huán)境狀態(tài)的日益惡化，能源危機(jī)意識(shí)的加強(qiáng)，以及C02排放，都對(duì)柴油機(jī)的排污和經(jīng)濟(jì)性能提出了更高的要求。世界各國推出的排放法規(guī)和某些國家的能源法規(guī)都更加嚴(yán)格。為了應(yīng)付這一挑戰(zhàn)，改進(jìn)柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。當(dāng)前，西方發(fā)達(dá)國家的大部分柴油轎車和輕型客車都使用了直列式或轉(zhuǎn)子式電控柴油噴射系統(tǒng)，并正向更新型的電控高壓共軌系統(tǒng)轉(zhuǎn)化。與機(jī)械控制方式相比，柴油機(jī)電控噴射有以下優(yōu)點(diǎn)：1）控制更為全面和精確2）能實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射或多次噴射以及噴油率與噴油壓力的精確控制。3）可實(shí)現(xiàn)整機(jī)的電腦管理系統(tǒng)，從而使整機(jī)性能與可靠性得到大幅度的提高。二、類型與性能特點(diǎn)（-）位置控制式電控燃油噴射系統(tǒng)特點(diǎn)：不改變傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)，只是由電控裝置取代機(jī)械調(diào)速器和提前器，對(duì)油量調(diào)節(jié)桿（直列泵）和溢流環(huán)套（VE分配泵）的位置以及油泵主、從動(dòng)軸的相互位置進(jìn)行低頻連續(xù)調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)油量和定時(shí)的控制，所以叫做位置控制系統(tǒng)。（-）時(shí)間控制式電控燃油噴射系統(tǒng)特點(diǎn)：利用安裝在高壓油路中的高速、強(qiáng)力電磁溢流閥來直接控制噴油始點(diǎn)和噴油量，與汽油機(jī)的電控噴油系統(tǒng)原理相似。不同點(diǎn)在于還可通過實(shí)時(shí)變更電磁閥升程或改變高壓油路中的油壓來實(shí)現(xiàn)噴油率和噴油壓力的控制。它具有每缸一閥(直列泵)、能分缸調(diào)控和響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)前柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。1.時(shí)間控制式柱塞泵脈沖噴油系統(tǒng)此類系統(tǒng)仍保持傳統(tǒng)的柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)脈沖供油方式，直接由電磁溢流閥控制油量和定時(shí)，柱塞副只起加壓、供油作用，沒有油量調(diào)節(jié)功能。噴油泵機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大為簡化，油泵缸體及柱塞副的剛度加強(qiáng)，承壓能力相應(yīng)提高。(1)時(shí)間控制型電子控制分配式噴油泵控制原理：在柱塞泵油階段，當(dāng)電磁溢流閥斷電時(shí)，溢流閥打開，高壓燃油立即卸壓，停止噴油。噴油始點(diǎn)并不取決于電磁溢流閥關(guān)閉的時(shí)刻，而是取決于分配泵平面凸輪的行程始點(diǎn)，電磁溢流閥打開越晚，噴油量越多。(2)電控單體泵分列式噴油泵，尤其是單缸分列式泵，即單體泵，具有下列主要優(yōu)點(diǎn)：1）能承受很高的泵端壓力。2）功率覆蓋面大。（3）電控泵噴嘴工作原理：當(dāng)泵油柱塞在頂置凸輪的驅(qū)動(dòng)下，向下運(yùn)動(dòng)壓油時(shí)，若此時(shí)菌狀的電磁錐閥開啟，則柱塞下腔并不能建立起高壓油。當(dāng)電磁閥通電，菌狀錐閥關(guān)閉，柱塞下腔的油壓才能升高，從而實(shí)現(xiàn)噴油。顯然，這里電磁閥關(guān)閉的時(shí)刻,就基本上是噴油的開始。電磁閥關(guān)閉時(shí)間的長短就決定了噴油量的多少。因此，用一個(gè)兩位兩通電磁開關(guān)閥，就實(shí)現(xiàn)了噴油定時(shí)與噴油量的聯(lián)合控制。2.時(shí)間控制式共軌噴油系統(tǒng)這種系統(tǒng)不再應(yīng)用傳統(tǒng)的柱塞脈動(dòng)供油泵原理，而是先將柴油或者其它傳遞壓力的工質(zhì)，如機(jī)油，以高壓（噴油壓）或中壓（lOMPa左右）狀態(tài)蓄集在被稱為共軌（commonrail）的容器中，然后利用電磁三通閥將共軌中的壓力油引到噴油器中完成噴射任務(wù)。1）共軌中若為與噴油壓力相同的柴油，則此油直接進(jìn)入噴嘴盛油槽（針閥腔）開啟針閥進(jìn)行噴射，這就是“高壓共軌”系統(tǒng)。2）若泵入共軌腔中的是中壓機(jī)油，則它進(jìn)入噴汕器后將類似傳統(tǒng)泵噴嘴中的凸輪，對(duì)噴油器中的活塞上方施壓。此活塞再通過柱塞壓縮下方的柴油，使其增為噴射的高壓而通到噴油嘴中類似常規(guī)噴嘴進(jìn)行噴射。此種系統(tǒng)另有燃油供油及回油油路。此系統(tǒng)又稱為“液壓泵噴嘴系統(tǒng)”。三、以電控噴射為主的柴油機(jī)電子管理中心的主要功能目標(biāo)噴油量控制目標(biāo)噴油定時(shí)控制油量及噴汕定時(shí)的補(bǔ)償控制冷起動(dòng)及怠速穩(wěn)定性控制過渡性能與煙度控制噴油規(guī)律與噴油壓力的控制其它參數(shù)及性能的控制第八節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)其他節(jié)能技術(shù)一、分缸斷油（閉缸技術(shù)）1、微機(jī)自控閉缸節(jié)油的依據(jù)部分負(fù)荷時(shí)ECU通過設(shè)在燃油系統(tǒng)中的閥門切斷右面3個(gè)氣缸的燃油供應(yīng)，只有左面3個(gè)氣缸得到燃油供應(yīng)并點(diǎn)火工作，一部分廢氣被送回進(jìn)氣管。進(jìn)氣總管中設(shè)有ECU控制的閥門，可將這兩組氣缸的進(jìn)氣歧管分隔開，所以回流廢氣可經(jīng)進(jìn)氣管流入已經(jīng)斷油的3個(gè)氣缸，再經(jīng)過專門為這一組氣缸設(shè)置的排氣管排出。全負(fù)荷時(shí)，各缸一起工作。進(jìn)氣總管中的閥門將兩組氣缸的進(jìn)氣歧管接通，各缸都得到新鮮空氣和燃油供應(yīng)。2、微機(jī)自控閉缸節(jié)油裝置的組成一般由往復(fù)離合器式的氣門挺桿、彈性離合選擇器、化油器調(diào)節(jié)油針、組合氣路驅(qū)動(dòng)器和微機(jī)控制系統(tǒng)組成。二、與變速器換檔相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制變速器換檔控制所需的輸入信號(hào)由發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷傳感器7、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器8、節(jié)氣門開關(guān)6以及變速器輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器9、變速器檔位開關(guān)2、程序模塊開關(guān)3和加速踏板終端開關(guān)4等提供。執(zhí)行器是變速器液壓系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)器、電磁閥14和故障信號(hào)燈15。為了實(shí)現(xiàn)某一車速，發(fā)動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)速可以有不止一種的組合，由變速器速比決定。每一種組合對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工況點(diǎn)和一個(gè)有效燃油消耗率。ECU會(huì)選擇其中比油耗最低的一種組合所對(duì)應(yīng)的變速器速比。三、進(jìn)氣量電子控制1、進(jìn)氣量電子控制的必要性1）通過節(jié)氣門以外的裝置調(diào)節(jié)進(jìn)氣量的場(chǎng)合：不用節(jié)氣門，只要通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣門升程和開啟相位也可調(diào)節(jié)進(jìn)氣量。2）某些電子控制項(xiàng)目中為了改善平順性而要求逐步改變轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合。3）為了迅速加熱三元催化器而在暖機(jī)階段推遲點(diǎn)火的場(chǎng)合。在汽油機(jī)方面主要應(yīng)用電子控制燃油噴射系統(tǒng)(EFI)；為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率，增加氣門數(shù)量，并應(yīng)用可變配氣相位裝置，WT-i發(fā)動(dòng)機(jī)、同時(shí)采用渦輪增壓系統(tǒng)、進(jìn)氣諧波增壓系統(tǒng)；稀薄混合氣燃燒，缸內(nèi)直噴;靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)等。此外還有發(fā)動(dòng)機(jī)柴油機(jī)化。第二節(jié)影響汽車發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能的因素一、影響汽車發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的因素汽油機(jī)定容加熱循環(huán)的熱效率：；低速柴油機(jī)定壓加熱循環(huán)的熱效率：；高速柴油機(jī)混合加熱循環(huán)的熱效率：；式中：￡——壓縮比；k--絕熱指數(shù)；4——壓力升高比；P預(yù)脹比。4）牽引力電子控制、發(fā)動(dòng)機(jī)限速控制和汽車限速控制的場(chǎng)合5）現(xiàn)代汽油直接噴射發(fā)動(dòng)機(jī)。2、進(jìn)氣量電子控制系統(tǒng)的組成四、停車-起動(dòng)運(yùn)行電子控制汽車在城市行駛工況中，停車時(shí)常常不關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，怠速運(yùn)行時(shí)間占總運(yùn)行時(shí)間的比例可高達(dá)20%?30%,而怠速油耗占總油耗的5%左右。當(dāng)離合器脫開、汽車停住或只是以大約2km/h的速度爬行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)在幾秒鐘內(nèi)就自動(dòng)關(guān)閉。這種情況主要發(fā)生在都市交通信號(hào)燈前面或堵車時(shí)。借此可節(jié)省燃油并減少排放。重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)只要將離合器踏板踩到底，并將加速踏板踩下達(dá)其行程1/3以內(nèi)就可以了。停車一起動(dòng)運(yùn)行雖然節(jié)省了怠速燃油，但增加了起動(dòng)燃油的消耗。五、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇控制據(jù)實(shí)驗(yàn)資料，汽車在90%以上的運(yùn)行時(shí)間僅靠迎面風(fēng)就能保證正常冷卻，并不需要風(fēng)扇冷卻。但是，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，只要發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，風(fēng)扇就被驅(qū)動(dòng)，而驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇消耗的功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，通常約占發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率的5?10%,并且產(chǎn)生較大的風(fēng)扇噪聲。機(jī)械式風(fēng)扇離合器。圖3-90所示是以形狀記憶合金作為溫控和驅(qū)動(dòng)元件的機(jī)械式自動(dòng)風(fēng)扇離合器，它的基本結(jié)構(gòu)是典型的機(jī)械式錐形摩擦離合器。主動(dòng)件5通過滑鍵與主動(dòng)軸1連接。從動(dòng)件3安裝在滾動(dòng)軸承2的外圈上，滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈安裝在主動(dòng)軸上。風(fēng)扇安裝在從動(dòng)件上。六、燃油摻水節(jié)油技術(shù)燃油摻水節(jié)油原理燃油摻水乳化方法1）柴油摻水裝置及工藝流程2）柴油乳化劑的性能實(shí)驗(yàn)①噴油壓力與燃油消耗率的關(guān)系②噴油提前角與燃油消耗率的關(guān)系③不同油-水配比的負(fù)荷特性試驗(yàn)④離子穩(wěn)定乳化油與非離子乳化油對(duì)比試驗(yàn)3）使用柴油乳化燃料的試驗(yàn)結(jié)論4）乳化油對(duì)柴油機(jī)性能的影響復(fù)習(xí)與思考題.提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的主要措施有哪些？.多氣門發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)比較。,發(fā)動(dòng)機(jī)可變配氣系統(tǒng)產(chǎn)生的背景。.發(fā)動(dòng)機(jī)可變配氣系統(tǒng)節(jié)能的原理。.試述Ford公司開發(fā)的電液氣門驅(qū)動(dòng)原理。.試述AudiV6發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管長度是如何實(shí)現(xiàn)可變的。.什么叫稀薄燃燒汽油機(jī)？它是在什么背景下產(chǎn)生的？其種類如何劃分？.試述汽油機(jī)稀薄燃燒技術(shù)節(jié)能的原理。.試述汽油發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)直噴分層燃燒技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)。.柴油發(fā)動(dòng)機(jī)采用廢氣蝸輪增壓技術(shù)節(jié)能的原理。.現(xiàn)代汽油機(jī)廢氣蝸輪增壓系統(tǒng)采用了哪些技術(shù)措施來提高其性能?.全面了解德國Bosch-公司開發(fā)的M2-Motronic系統(tǒng)汽油噴射控制、點(diǎn)火控制策略。.為什么說柴油機(jī)電控噴射技術(shù)是繼機(jī)械噴射技術(shù)、增壓技術(shù)出現(xiàn)后的第三個(gè)里程碑？.試述日本電裝公司開發(fā)的ECD-U2高壓共軌式噴汕系統(tǒng)中二位二通高速電磁閥控制的噴油器工作原理。.試述美國Caterpillar公司開發(fā)的HEUI系統(tǒng)噴油器工作原理。.簡述采用形狀記憶合金螺旋彈簧制作的機(jī)械式發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇離合器工作原理。.發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)熱效率遠(yuǎn)小于理想循環(huán)的原因。.目前，提高發(fā)動(dòng)機(jī)升功率的主要措施有哪些？.發(fā)動(dòng)機(jī)可變配氣系統(tǒng)功效體現(xiàn)在哪幾個(gè)方面？舉出該系統(tǒng)能提高發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率和低速轉(zhuǎn)矩的案例加以說明。.分析豐田D-4缸內(nèi)直噴稀燃汽油機(jī)控制方法。.汽、柴油機(jī)采用廢氣蝸輪增壓技術(shù)存在的共同問題是什么？目前，有哪些措施可較好解決之？.試述汽油機(jī)燃油噴射技術(shù)節(jié)能的原理。.采用發(fā)動(dòng)機(jī)閉缸技術(shù)節(jié)能的原理？要提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，應(yīng)盡量提高壓縮比￡和絕熱指數(shù)々；在混合加熱循環(huán)中，當(dāng)加熱量和壓縮比不變時(shí)，應(yīng)盡量提高壓力升高比A（此時(shí)預(yù)脹比夕下降）。為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，主要措施有：提高壓縮比，稀燃技術(shù)，直噴技術(shù)，增壓、中冷技術(shù)，可變進(jìn)氣技術(shù)，改善進(jìn)排氣過程，改善混合氣在氣缸中的流動(dòng)方式，改進(jìn)點(diǎn)火配置提高點(diǎn)火能量，優(yōu)化燃燒過程,電控噴射技術(shù)，高壓共軌技術(shù)，絕熱發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)等。二、影響發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化的因素影響發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品制造過程中材料消耗多少的指標(biāo)是比質(zhì)量/%（發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量功率比），而影響比質(zhì)量大小的主要因素又是升功率尸l。Pl越高，表面發(fā)動(dòng)機(jī)工作容積利用率越高；發(fā)出一定數(shù)量的有效功率的發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸就越小。升功率Pl的表達(dá)式為:式中：兒一一燃料低熱值；/o一—化學(xué)計(jì)量空燃比，即燃燒1kg燃料所需的理論空氣質(zhì)量；nit指示熱效率；——機(jī)械效率；①a一一過量空氣系數(shù)；T一一行程數(shù)；0c充量系數(shù)；n發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)；Ps——發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管的空氣密度。改善升功率尸l的主要的措施有：通過合理組織燃燒過程，以降低過量空氣系數(shù)a；改善發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過程，提高充量系數(shù)0C；提高轉(zhuǎn)速〃，以增加發(fā)動(dòng)機(jī)單位時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸作功的次數(shù)；采用增壓技術(shù)，以增加進(jìn)氣密度P-第三節(jié)提高充氣效率充氣效率的含義：充氣效率是指在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣行程進(jìn)，實(shí)際進(jìn)入氣缸內(nèi)的新鮮氣體(空氣或可燃混合氣)的質(zhì)量m與在進(jìn)氣行程進(jìn)口狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的氣體質(zhì)量mo的比值，用來表示。提高充氣效率的措施主要包括：1、減少進(jìn)