發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)第1頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(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，世界目前探明的石油總儲(chǔ)量為1.15萬(wàn)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21.7%的HC、38.5%的CO、87.6%的NOx、11.7%的CO2、6.2%的SO2和32%的微粒來(lái)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NOx來(lái)自于汽車。第2頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)發(fā)展在汽油機(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,VVT-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。思考：如何看待節(jié)能與排放之間的關(guān)系。第3頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(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：ε——壓縮比；k——絕熱指數(shù)；λ——壓力升高比；ρ——預(yù)脹比。第4頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的主要措施有：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(guò)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(guò)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。第5頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、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(guò)程中材料消耗多少的指標(biāo)是比質(zhì)量me（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PL。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。式中：Hμ——燃料低熱值；lo——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；ηit——指示熱效率；ηm——機(jī)械效率；Фa——過(guò)量空氣系數(shù)；τ——行程數(shù)；Фc——充量系數(shù)；n——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)；ρs——發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管的空氣密度。第6頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月提高升功率主要的措施有：通過(guò)合理組織燃燒過(guò)程，以降低過(guò)量空氣系數(shù)Фa；改善發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過(guò)程，提高充量系數(shù)Фc；提高轉(zhuǎn)速n，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ρs。第7頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)提高充量系數(shù)的技術(shù)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)量的比值。一、采用多氣門機(jī)構(gòu)

優(yōu)點(diǎn)：增加進(jìn)排氣門流通面積，從而減小了進(jìn)排氣阻力，提高了充氣效率；可以使火花塞中央布置，以縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的抗爆性，因而可以采用更高的壓縮比，提高汽油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。第8頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3–5二氣門及四氣門柴油機(jī)性能指標(biāo)比較圖——四氣門；–––二氣門圖3–6二氣門及四氣門柴油機(jī)油耗及有害排放物對(duì)比圖——二氣門；–––四氣門轉(zhuǎn)速/r·min–1NOx排放量∕g（kW·h）–1pme（0.1MPa）be/g（kW·h）–1be/g（kW·h）–1微粒

/g（kW·h）–1

煙度圖3–3四氣門與二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的性能比較圖3–4五氣門發(fā)動(dòng)機(jī)與四氣門發(fā)動(dòng)機(jī)性能比較第9頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)

控制發(fā)動(dòng)機(jī)充量交換過(guò)程的特性參數(shù)主要是三個(gè)：氣門開啟相位，氣門開啟持續(xù)角度和氣門升程。進(jìn)氣門開啟相位提前，一方面為進(jìn)氣過(guò)程提供了較多的時(shí)間，特別有利于解決高轉(zhuǎn)速時(shí)進(jìn)氣時(shí)間不足的問(wèn)題；另一方面，氣門疊開角增大，有更多的廢氣進(jìn)入進(jìn)氣管，隨后又同新鮮充量一起返回氣缸，造成了較高的內(nèi)部排氣再循環(huán)率，可降低油耗和NOx排放，但同時(shí)也導(dǎo)致起動(dòng)困難、怠速不穩(wěn)定和低速工作粗暴。進(jìn)氣門關(guān)閉相位推遲，一方面在高轉(zhuǎn)速時(shí)有利于利用高速氣流的慣性提高體積效率；另一方面在低轉(zhuǎn)速時(shí)又會(huì)將已經(jīng)吸入氣缸的新鮮充量重又推回到進(jìn)氣管中。氣門升程增大，一方面在高負(fù)荷時(shí)有利于提高體積效率；另一方面在低負(fù)荷時(shí)又不得不將節(jié)氣門關(guān)得更小，造成更大的泵氣損失和節(jié)流損失。第10頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月思考：為了提高標(biāo)定功率、低速轉(zhuǎn)矩、改善起動(dòng)性能和提高怠速穩(wěn)定性，應(yīng)如何調(diào)整進(jìn)氣門特性參數(shù)？第11頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月可變配氣系統(tǒng)的效果：提高標(biāo)定功率。提高低速轉(zhuǎn)矩。改善起動(dòng)性能。提高怠速穩(wěn)定性。提高燃油經(jīng)濟(jì)性達(dá)15％。降低排放。第12頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.可變氣門正時(shí)圖3–7相位可變的凸輪軸構(gòu)造示意l—螺旋花鍵套；2—回位彈簧；3—凸輪軸；4—驅(qū)動(dòng)鏈輪凸輪軸的相位借助一個(gè)螺旋花鍵套1的移動(dòng)來(lái)改變。花鍵套內(nèi)孔的直齒花鍵與凸輪軸3端頭的花鍵嚙合，它的外螺旋花鍵與驅(qū)動(dòng)鏈輪4的螺旋花鍵孔嚙合。當(dāng)花鍵套1在油壓作用下克服回位彈簧2的彈力軸向移動(dòng)時(shí)，3與4相對(duì)角位移△φc＝10°～20°。油壓用電磁閥控制，機(jī)油通過(guò)中空的凸輪軸供給。第13頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3–8VVT對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響第14頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.氣門升程可變可變凸輪機(jī)構(gòu)一般都是通過(guò)兩套凸輪或搖臂來(lái)實(shí)現(xiàn)氣門升程與持續(xù)角的變化，即在高速時(shí)采用高速凸輪，氣門升程與持續(xù)角都較大，而在低速時(shí)切換到低速凸輪，升程與持續(xù)角均較小。第15頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3–9MIVEC的凸輪及搖臂機(jī)構(gòu)a）高速凸輪模式；b）低速凸輪模式；c）氣門不工作模式發(fā)動(dòng)機(jī)在高速工況，壓力高的液壓油進(jìn)入搖臂軸的右端油道（圖3–9a）），將其中活塞–H向上推，使高速搖臂桿與搖臂軸卡緊在一起，于是高速凸輪通過(guò)高速搖臂桿及T形桿，控制氣門的開關(guān)。此時(shí)搖臂軸左端并無(wú)壓力高的液壓油進(jìn)入，其中液壓小活塞–L并未被壓上去，于是左端低速搖臂桿并未起作用。發(fā)動(dòng)機(jī)低速工況，液壓油則進(jìn)入搖臂軸左端油孔，將其中小活塞向上壓，使低速凸輪能帶動(dòng)左端低速搖臂桿工作。此時(shí)右端高速搖臂桿中小活塞并無(wú)液壓油將其壓上去，因此不工作（圖3–9b））。當(dāng)搖臂軸兩端都無(wú)高壓液壓油輸入時(shí)，于是兩個(gè)氣門都不工作（圖3–9c））。第16頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3–11進(jìn)氣門升程和曲線連續(xù)可變的凸輪機(jī)構(gòu)l—偏心軸；2—杠桿；3—凸輪軸；4—杠桿的滾輪；5—回位扭簧；6—?dú)忾T擺臂一個(gè)特殊形狀的杠桿2插在凸輪軸3與氣門擺臂6之間。杠桿受偏心軸1控制。通過(guò)偏心軸移動(dòng)杠桿2的位置即可改變氣門升程曲線和開啟持續(xù)角，從而改變發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量和負(fù)荷高低，因而不必用節(jié)氣門控制負(fù)荷。第17頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.電磁氣門機(jī)構(gòu)

電磁氣門驅(qū)動(dòng)（electromagneticvalveactuation）是利用電磁鐵產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動(dòng)氣門。

圖3–12電磁式氣門驅(qū)動(dòng)原理a）未通電；b）氣門全閉；c）氣門全開1—?dú)忾T；2、5—線圈；3—電磁鐵；4—街鐵；6—彈簧；7—?dú)忾T導(dǎo)管第18頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

電磁氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由兩個(gè)相同的電磁鐵（共用一個(gè)銜鐵）。兩個(gè)相同的彈簧和氣門組成（圖3–12）。發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，激磁線圈2和5均不通電，氣門1半開半閉；發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，氣門驅(qū)動(dòng)裝置初始化，控制系統(tǒng)根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角，判定氣門在這一時(shí)刻應(yīng)有的開、關(guān)狀態(tài)，使兩線圈中的一個(gè)通電。電磁力克服彈簧力，將氣門1關(guān)閉或開啟。氣門處于開啟狀態(tài)時(shí)，線圈5斷電，線圈2通電，使電磁力等于或大于彈簧力，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)。電磁氣門驅(qū)動(dòng)控制方便，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，是比較容易想到的無(wú)凸輪軸氣門驅(qū)動(dòng)方式。它的主要問(wèn)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(guò)大。第19頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.電液氣門驅(qū)動(dòng)電液氣門驅(qū)動(dòng)（electrohydraulicvalveactuation）的工作原理，是將氣門與一個(gè)液壓活塞相連接，通過(guò)電磁閥控制液壓缸內(nèi)高壓和低壓液體的流入和流出，從而控制液壓活塞－氣門的運(yùn)動(dòng)。這種電液式無(wú)凸輪軸氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可使發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門的定時(shí)、升程與速度連續(xù)變化。它既不需要凸輪也不需要彈簧，而利用壓縮油液的彈性能，在氣門的開啟與閉合期間，使氣門加速或減速，這就是液壓擺或液壓振動(dòng)體的原理。第20頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3–13Ford公司的電液式氣門驅(qū)動(dòng)原理

1—高壓電磁閥；2—高壓?jiǎn)蜗蜷y；

3—低壓?jiǎn)蜗蜷y；4—低壓電磁閥該系統(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(wú)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?jiǎn)蜗蜷y和低壓?jiǎn)蜗蜷y。

第21頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3–15Ford公司的電液式氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的氣門運(yùn)動(dòng)過(guò)程a）高壓電磁閥開啟，氣門開啟加速；b）低壓?jiǎn)蜗蜷y開啟，氣門開啟減速；c）高、低壓電磁閥和高、低壓?jiǎn)蜗蜷y全關(guān)閉，氣門全開；d）低壓電磁閥開啟，氣門關(guān)閉加速；e）高壓?jiǎn)蜗蜷y開啟，氣門關(guān)閉減速；f）低壓電磁閥再次開啟，氣門落座第22頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、合理利用進(jìn)氣動(dòng)態(tài)效應(yīng)進(jìn)氣門的開啟和活塞的運(yùn)動(dòng)是一種擾動(dòng)，會(huì)在進(jìn)氣系統(tǒng)產(chǎn)生膨脹波。這個(gè)膨脹波從進(jìn)氣門出發(fā)，以當(dāng)?shù)芈曀賯鞑サ焦芏?。因?yàn)檫M(jìn)氣系統(tǒng)的管端是敞開的，膨脹波在此膨脹變成壓縮波并同樣以當(dāng)?shù)芈曀俜聪騻骰剡M(jìn)氣門。如果這個(gè)壓縮波傳到進(jìn)氣門時(shí)進(jìn)氣門開啟著，那么由于這個(gè)壓縮波引起的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與進(jìn)氣氣流方向一致，進(jìn)氣氣流因此而得到增強(qiáng)，氣缸充量系數(shù)將會(huì)提高，轉(zhuǎn)矩也將增大。這種效應(yīng)稱為進(jìn)氣管動(dòng)態(tài)效應(yīng)。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)要利用好這一效應(yīng)必須滿足下列條件：L——進(jìn)氣管長(zhǎng)度（m）；c——當(dāng)?shù)芈曀伲╩／s）；φse——進(jìn)氣有效持續(xù)角（℃A）；n——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）。第23頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3–16進(jìn)氣管長(zhǎng)度對(duì)進(jìn)氣波動(dòng)效應(yīng)的影響第24頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3–17AudiV6發(fā)動(dòng)機(jī)的可變長(zhǎng)度進(jìn)氣管1–活門；2–膜片閥第25頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

圖3–19長(zhǎng)度無(wú)級(jí)可變進(jìn)氣系統(tǒng)示意圖1—可活動(dòng)的圓筒（空氣分配器）；2—固定的殼體；3—進(jìn)氣道；4—側(cè)壁（用于圓筒的支承）；5—圓筒中的空氣進(jìn)口；6—進(jìn)氣道中的空氣進(jìn)口；7—密封墊（如彈簧片）；8—進(jìn)氣門圖3–18可變進(jìn)氣管長(zhǎng)度電子控制帶來(lái)的轉(zhuǎn)矩增益發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩TTq/N·m–––轉(zhuǎn)矩進(jìn)氣管——功率進(jìn)氣管第26頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(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α＞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。第27頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3–21不同燃燒方式的性能對(duì)比空燃比α第28頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、均質(zhì)稀薄燃燒技術(shù)

1.火球高壓縮比燃燒室

圖3–22火球燃燒室圖3–23各種發(fā)動(dòng)機(jī)油耗比較第29頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.碗形燃燒室圖3–24碗形燃燒室圖3–25HRCC發(fā)動(dòng)機(jī)與常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)油耗和排污的比較實(shí)線–HRCC；虛線–常規(guī)第30頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、分層燃燒技術(shù)

（一）分層燃燒系統(tǒng)

為合理組織燃燒室內(nèi)的混合氣分布，即在火花間隙周圍局部形成具有良好著火條件的較濃混合氣，空燃比在12～13.4左右，而在燃燒室的大部分區(qū)域是較稀的混合氣，兩者之間，為了有利于火焰?zhèn)鞑?，混合氣濃度從火花塞開始由濃到稀逐步過(guò)渡，這就是所謂的分層燃燒系統(tǒng)。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)。第31頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.進(jìn)氣道噴射的分層燃燒方式

（1）軸向分層燃燒系統(tǒng)

圖3–26軸向分層燃燒系統(tǒng)此燃燒系統(tǒng)利用強(qiáng)烈的進(jìn)氣渦流和進(jìn)氣過(guò)程后期進(jìn)氣道噴射，使利于火花點(diǎn)火的較濃混合氣留在氣缸上部靠近火花塞處，氣缸下部為稀混合氣，形成軸向分層，它可以在空燃比22下工作，燃油消耗率可比均燃降低12％。第32頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）橫向分層燃燒系統(tǒng)

圖3–27橫向分層燃燒系統(tǒng)橫向分層稀燃系統(tǒng)是利用滾流來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在一個(gè)進(jìn)氣道噴射的汽油生成濃混合氣，在滾流的引導(dǎo)下經(jīng)過(guò)設(shè)置在氣缸中央的火花塞，在其兩側(cè)為純空氣，活塞頂做成有助于生成滾流的曲面。此燃燒系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性比常規(guī)汽油機(jī)提高6％～8％，NOx含量（體積分?jǐn)?shù)）下降80％。第33頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.缸內(nèi)直噴分層燃燒方式缸內(nèi)直噴（GDI）燃燒系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)均質(zhì)混合氣燃燒、分層混合氣燃燒以及均質(zhì)混合氣壓燃燃燒（HCCI）。缸內(nèi)直噴分層混合氣燃燒主要依靠由火花塞處向外擴(kuò)展的由濃到稀的混合氣，目前實(shí)現(xiàn)方法有三種，即借助于燃燒室形狀的壁面引導(dǎo)方式，依靠氣流運(yùn)動(dòng)的氣流引導(dǎo)方式和依靠燃油噴霧的噴霧控制方式。前兩種方式都有可能形成壁面油膜，是造成碳?xì)渑欧鸥叩闹饕颍缓笠环N方式則與噴霧特性、噴射時(shí)刻關(guān)系密切，但控制起來(lái)比前兩種要難。第34頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月GDI發(fā)動(dòng)機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：由于稀混合氣燃燒時(shí)N2和O2雙原子分子增多，氣體的比熱容比增大，可使理論循環(huán)熱效率有較大提高。由于燃油在缸內(nèi)氣化吸熱使壓縮終點(diǎn)溫度降低，因而爆燃可能性減小，壓縮比可以提高，由此可使燃油消耗率改善5％以上。由于燃燒放熱速率提高等，可使燃油消耗率改善2％～3％，而怠速改善10％以上。由于取消了進(jìn)氣節(jié)流閥，泵氣損失可降低15％。中小負(fù)荷時(shí)，周邊區(qū)域參與燃燒的程度較小，氣體溫度降低，使傳熱損失減小。第35頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月GDI發(fā)動(dòng)機(jī)存在的主要問(wèn)題：難以在所要求的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)使燃燒室內(nèi)混合氣實(shí)現(xiàn)理想的分層。分層燃燒對(duì)燃油蒸氣在缸內(nèi)的分布要求很高，通常噴油時(shí)刻、點(diǎn)火時(shí)刻、空氣運(yùn)動(dòng)、噴霧特性和燃燒室形狀配合必須控制得十分嚴(yán)格，否則很容易發(fā)生燃燒不穩(wěn)定和失火。噴油器內(nèi)置氣缸內(nèi)，噴孔自潔能力差，容易結(jié)垢，影響噴霧特性和噴油量。低負(fù)荷時(shí)HC排放高，高負(fù)荷時(shí)NOx排放高，有碳煙生成。部分負(fù)荷時(shí)混合氣稀于理論空燃比，三效催化器轉(zhuǎn)化效率下降，需采用選擇性催化轉(zhuǎn)化NOx。氣缸和燃油系統(tǒng)磨損增加。第36頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（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)

圖3–28三菱公司GDI發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖第37頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3–29三菱公司GDI發(fā)動(dòng)機(jī)性能改善效果空燃比b）空燃比c）空載轉(zhuǎn)速∕r∕mina）NOx燃料消耗量∕L∕hbe∕g∕（kW·h）轉(zhuǎn)矩變動(dòng)∕%αα第38頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.豐田缸內(nèi)直噴分層充量燃燒系統(tǒng)圖2–30豐田D-4缸內(nèi)直噴式稀燃汽油機(jī)VVT-i第39頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3–31豐田D-4燃燒室混合氣形成a）燃?xì)饣旌线^(guò)程；b）缸內(nèi)混合氣濃度分布a）b）第40頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3–32D-4稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法轉(zhuǎn)矩∕N·m發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r∕min低速低負(fù)荷時(shí)，在壓縮行程后期噴油，形成明顯的分層燃燒，而在高速大負(fù)荷時(shí)，進(jìn)氣行程就開始噴油，以形成完全的均質(zhì)化學(xué)計(jì)量比燃燒。在分層燃燒與均質(zhì)化學(xué)計(jì)量比燃燒領(lǐng)域之間，有弱分層燃燒和均質(zhì)燃燒兩個(gè)區(qū)域。第41頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)廢氣渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)

一、廢氣渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能

1.增壓柴油機(jī)

轉(zhuǎn)矩（N·m）功率（kW）Be（g/kW·h）圖3–33增壓后發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提高NA–自然吸氣；TC–渦輪增壓；TC+IC–增壓加中冷發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）第42頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月經(jīng)濟(jì)性：

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ηm提高；由于增壓適當(dāng)加大了過(guò)量空氣系數(shù)Фa，使燃燒過(guò)程得到一定改善，其指示熱效率ηi

t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。第43頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月排氣污染和噪聲：

由于增壓柴油機(jī)有較充足的過(guò)量空氣系數(shù)，有害氣體排放量（HC、CO）一般為非增壓機(jī)的1/3～1/2；由于增壓適當(dāng)加大了過(guò)量空氣系數(shù)Фa，使燃燒過(guò)程得到一定改善，其指示熱效率ηi

t往往也會(huì)有所提高；如果采用增壓中冷技術(shù)，可顯著減少NOx排放；由于增壓后，柴油機(jī)著火延遲期縮短，壓力上升率降低，可以使燃燒噪聲減少；由于渦輪增壓器的設(shè)置，使進(jìn)、排氣噪聲也有所減少第44頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月缺點(diǎn)：主要體現(xiàn)在低速轉(zhuǎn)矩特性和加速性下降等方面。低速時(shí)，由于增壓壓力下降，轉(zhuǎn)矩TTq的增量明顯比高速時(shí)低，這就使轉(zhuǎn)矩特性的低速段很不理想，影響汽車加速性能及爬坡性能。起動(dòng)時(shí)，由于未建立增壓壓力，而增壓機(jī)的壓縮比ε又比較低，所以起動(dòng)、著火有一定困難。此外，動(dòng)態(tài)過(guò)程中，氣體壓力反應(yīng)緩慢，增壓器葉片也有較大慣性，致使各種響應(yīng)都變慢，不僅進(jìn)一步影響了加速及起動(dòng)性能，也因過(guò)渡過(guò)程拖長(zhǎng)而使此時(shí)的排放和經(jīng)濟(jì)性能變差。第45頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.增壓汽油機(jī)存在的主要問(wèn)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(wèn)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)第46頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

二、增壓壓力控制

發(fā)動(dòng)機(jī)增壓時(shí)要防止增壓器超速及增壓壓力過(guò)高。渦輪增壓器超速可能損壞壓氣機(jī)及渦輪旋轉(zhuǎn)零部件，造成嚴(yán)重事故。增壓壓力過(guò)高則可能使汽油機(jī)發(fā)生爆燃；使柴油機(jī)機(jī)械負(fù)荷及熱負(fù)荷過(guò)高。

控制增壓壓力有三種辦法：

排氣旁通，減少進(jìn)入渦輪的排氣及其能量；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；通過(guò)電腦自動(dòng)控制。第47頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月l.排氣旁通渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的離心式壓氣機(jī)，通常在1／4發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速以下的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，出口空氣壓力增加甚微。高于該轉(zhuǎn)速后，壓力逐步上升，如果不采用排氣旁通，則壓力沿著虛線上升，會(huì)超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)能承受的最高增壓壓力。因此要采取排氣旁通或別的措施，使其壓力控制在允許值以下。在一定具體條件下，采用大的渦輪及渦殼，也可以使壓力較低，如圖中虛線所示，但這是不經(jīng)濟(jì)的。為了防止渦輪增壓器的超速及增壓壓力過(guò)高，可以采用提升閥等措施來(lái)控制排氣旁通的通道。最高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的百分率（%）

圖3–34控制增壓壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增壓壓力（bar）第48頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月用軟管將壓氣機(jī)渦殼空腔與膜片作用器的空腔連接起來(lái)，傳遞壓氣機(jī)出口處空氣壓力變化信號(hào)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在正常的穩(wěn)定狀態(tài)下工作，增壓壓力不高，提升閥是關(guān)閉的。當(dāng)增壓壓力超過(guò)某一規(guī)定值時(shí)，提升閥打開，部分排氣不進(jìn)入渦輪，而由旁通管直接排入大氣中，因此渦輪轉(zhuǎn)速不會(huì)上升，壓氣機(jī)出口壓力也保持在限定值以下。圖3–35排氣旁通增壓系統(tǒng)a）旁通閥關(guān)；b）旁通閥開a）b）第49頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月提升閥的閥桿較長(zhǎng)而且與排氣直接接觸，因此殼體外部應(yīng)設(shè)計(jì)散熱翅片，以提高散熱效果。提升閥桿的上部有中心孔通道，將從壓氣機(jī)出口有壓力的空氣引入旁通閥的殼體內(nèi)，冷卻閥后排出。另一方面，從閥桿與閥導(dǎo)向管間隙滲入的排氣，也由壓縮空氣從排氣旁通管路中壓到排氣管中，減輕旁通閥及膜作用器的熱負(fù)荷。圖3–36旁通閥及膜片作用器的冷卻第50頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(guò)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)。圖3–37排氣背壓及壓氣機(jī)入口處真空度控制的增壓系統(tǒng)a）旁通閥關(guān)；b）旁通閥部分打開；c）旁通閥全開c）a）第51頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.空氣旁通將化油器的節(jié)氣門通過(guò)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(guò)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））。圖3–38空氣旁通的增壓系統(tǒng)a）低速輕負(fù)荷工況；b）高速重負(fù)荷工況a）b）第52頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月該系統(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(guò)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(guò)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。3.自動(dòng)控制第53頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、可變渦殼通道及噴嘴環(huán)流通截面的渦輪

1.雙渦殼通道的渦輪圖3–39雙通道渦殼增壓系統(tǒng)a）低速輕負(fù)荷工況；b）高速重負(fù)荷工況a）b）第54頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.可變渦殼通道的渦輪增壓系統(tǒng)

a）b）圖3–40可變渦殼通道截面的增壓系統(tǒng)a）低速運(yùn)轉(zhuǎn)閘閥關(guān)；b）高速運(yùn)轉(zhuǎn)閘閥開第55頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.可變噴嘴環(huán)流通截面的渦輪圖3–41噴嘴環(huán)流通截面可變的渦輪a）噴嘴葉片接近關(guān)閉狀態(tài)；b）噴嘴葉片接近全開狀態(tài)a）b）第56頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、汽油機(jī)增壓系統(tǒng)的常用措施

電控汽油噴射系統(tǒng)成功地?cái)[脫了增壓器與化油器匹配的困難，為汽油機(jī)增壓技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。還為在汽油機(jī)增壓系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)爆燃控制、放氣控制、排放控制、增壓器可變技術(shù)的應(yīng)用等綜合控制帶來(lái)了方便。

電控爆燃控制

采用爆燃控制以后，可以在避免發(fā)生爆燃的前提下，最大限度地發(fā)揮整機(jī)潛力

增壓中冷

增壓空氣進(jìn)行中冷，對(duì)增加充量、降低熱負(fù)荷、消除爆燃均十分有利。

第57頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.電控汽油噴射系統(tǒng)圖3–43增壓汽油機(jī)的電子控制系統(tǒng)1—空氣濾清器；2—空氣流量計(jì)；3—渦輪增壓器；4—放氣閥；5—爆燃傳感器；6—水溫傳感器；7—增壓壓力傳感器；8—節(jié)流閥位置傳感器；9—EGR閥；10—中冷器；11—噴嘴；12—點(diǎn)火線圈；13—火花塞；14—比例式壓力控制電磁閥；15—電動(dòng)汽油泵；16—變速器空檔位；17—車速傳感器；18—點(diǎn)火正時(shí)控制信號(hào)；19—曲軸轉(zhuǎn)角傳感器第58頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.電控爆燃控制圖3–46爆燃控制過(guò)程的波形圖圖3–47點(diǎn)火時(shí)刻和爆燃的關(guān)系l—爆燃范圍；2—余量幅度；3—無(wú)爆燃控制時(shí)；4—有爆燃控制時(shí)；MBT—最大轉(zhuǎn)矩的點(diǎn)火提前角轉(zhuǎn)速×103（r/min）轉(zhuǎn)矩點(diǎn)火時(shí)刻第59頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.增壓中冷增壓空氣溫度tk（℃）圖3–48tk對(duì)pk、Фa、燃料辛烷值的影響pk（MPa）圖3–49增壓空氣溫度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響Pe（kW）be〔g/（kW·h）〕tk（℃）θ（°）第60頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(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(jiǎn)述化油器：

1）排污嚴(yán)重，難于同時(shí)消除各種氣體排放污染物。2）油和氣的響應(yīng)速度都較慢，而且彼此間還有差別，致使動(dòng)態(tài)過(guò)程時(shí)各種性能惡化。3）存在化油器喉管，致使進(jìn)氣系統(tǒng)阻力加大，充量系數(shù)降低。4）由于難兼顧各缸進(jìn)氣和油膜分配的均勻性，以致各缸工作不均勻性較為嚴(yán)重。5）增加了汽油機(jī)增壓的困難等電控汽油噴射：能準(zhǔn)確控制混合氣的質(zhì)量，保證氣缸內(nèi)的燃料燃燒完全，使廢氣排放物和燃油消耗都能夠降得下來(lái)，同時(shí)它還提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩。第61頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、復(fù)合功能的電控多點(diǎn)燃油噴射與點(diǎn)火系統(tǒng)電控汽油噴射系統(tǒng)分為單點(diǎn)噴射與多點(diǎn)噴射。圖3—50汽油機(jī)單點(diǎn)與多點(diǎn)電控燃油噴射系統(tǒng)a）單點(diǎn)噴油系統(tǒng)示意圖；b）多點(diǎn)噴油系統(tǒng)示意圖l—燃油入口；2—空氣入口；3—節(jié)氣門；4—進(jìn)氣歧管；5—噴油器；6—發(fā)動(dòng)機(jī)a）b）第62頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月多點(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)。

（一）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。第63頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3—52Motronic特性場(chǎng)1—點(diǎn)火提前角；2—閉合角；3—燃空比（1/）；4—怠速調(diào)節(jié)器開度；5—廢氣再循環(huán)閥門位置；6—加速加濃第64頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）控制功能

1.噴射控制

1）穩(wěn)定工況供油控制第65頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）冷起動(dòng)及起動(dòng)后暖機(jī)的供油控制圖3－53起動(dòng)時(shí)冷卻水溫度與噴油時(shí)間的關(guān)系水溫∕℃噴油時(shí)間圖3—54暖車加濃系數(shù)F隨時(shí)間的變化a—時(shí)間因素占主要部分；b—發(fā)動(dòng)機(jī)溫度因素有關(guān)的部分t∕s—加濃系數(shù)F—第66頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3）加、減速工況的供油控制圖3—55加速增量示意圖增量持續(xù)時(shí)間∕s增量比第67頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4）怠速轉(zhuǎn)速與怠速油量控制第68頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5）大氣狀態(tài)及蓄電池電壓的油量修正

溫度修正進(jìn)氣量與進(jìn)氣溫度有關(guān)，高于20℃要減油，低于20℃則要加油。大氣壓力修正大氣壓力下降，空氣稀薄要減油。這對(duì)高原行車有較大意義。蓄電池電壓修正電壓下降會(huì)引起噴油率下降，故要增大噴油脈寬來(lái)補(bǔ)償。第69頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.點(diǎn)火控制點(diǎn)火提前角控制點(diǎn)火閉合角的控制爆燃控制第70頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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。第71頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、多點(diǎn)燃油噴射系統(tǒng)的噴射時(shí)序?qū)π阅艿挠绊?/p>

圖3－56噴油定時(shí)示意圖a）同時(shí)噴射方式；b)分組噴射方式；c)順序噴射方式第72頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)電子控制

一、系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)述環(huán)境污染能源危機(jī)CO2柴油機(jī)電噴系統(tǒng)直列式

噴油嘴型

轉(zhuǎn)子式

高壓共軌單體泵型

第73頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月與機(jī)械控制方式相比，柴油機(jī)電控噴射有以下優(yōu)點(diǎn)：電控技術(shù)能使控制更為全面和精確，比之原有的機(jī)械或機(jī)、液控制更易實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化并對(duì)相互矛盾的要求進(jìn)行合理的折中，這樣就能使燃油消耗率和有害物的排放量大幅度下降。由于機(jī)械或機(jī)、液控制在結(jié)構(gòu)、工藝上的復(fù)雜性和局限性，很多已被證明是有效的改善性能的措施，如預(yù)噴射或多次噴射、噴油率與噴油壓力的精確控制等均難以實(shí)現(xiàn)，采用電控后有助于滿足這些控制要求。采用電控技術(shù)后，控制對(duì)象和目標(biāo)大為擴(kuò)展，除常規(guī)穩(wěn)態(tài)性能調(diào)控外，還可擴(kuò)展到各種過(guò)渡過(guò)程的優(yōu)化控制、故障自動(dòng)監(jiān)測(cè)與處理、操作過(guò)程自動(dòng)化以及自適應(yīng)控制等，最終發(fā)展成為整機(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。第74頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3–57柴油機(jī)燃油消耗與相應(yīng)的技術(shù)措施第75頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、類型與性能特點(diǎn)

（一）位置控制式電控燃油噴射系統(tǒng)圖3–58日本電裝公司ECD–V1電控噴油系統(tǒng)1—溢油控制電磁線圈；2—溢油環(huán)位置傳感器；3—斷油線圈；4—供油定時(shí)控制閥；5—供油提前器位置傳感器；6—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器第76頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在電子控制系統(tǒng)中，在定時(shí)活塞的高、低壓腔之間用了一個(gè)定時(shí)控制閥，如圖3–59所示。該控制閥是一個(gè)二位二通的電磁開關(guān)閥，該閥根據(jù)電控單元的指令實(shí)現(xiàn)開、關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)噴油定時(shí)控制。定時(shí)活塞位移傳感器檢測(cè)定時(shí)活塞的位置，并將此位置反饋給電控單元，以實(shí)現(xiàn)噴油定時(shí)的閉環(huán)控制。該位移傳感器也是差動(dòng)變壓器式位移傳感器。圖3–59定時(shí)控制閥第77頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）時(shí)間控制式電控燃油噴射系統(tǒng)

1.時(shí)間控制式柱塞泵脈沖噴油系統(tǒng)

1）時(shí)間控制型電子控制分配式噴油泵圖3–60日本電裝公司ECD–V3系統(tǒng)1—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器；2—溢油控制閥；3—發(fā)火定時(shí)傳感器；4—發(fā)動(dòng)機(jī)；5—噴油定時(shí)控制閥第78頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3–61油量控制原理圖l—泵角度脈沖發(fā)生器；2—泵驅(qū)動(dòng)軸；3—泵角位移傳感器；4—電子控制器；5—電磁溢流閥；6—高壓腔；7—柱塞；8—平面凸輪；9—滾輪第79頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3–63噴油定時(shí)控制時(shí)的泵油角度與柱塞行程圖1—泵角位移傳感器；2—滾輪環(huán)；3—提前器活塞；4—泵角度脈沖發(fā)生器第80頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3–65電磁溢流閥的工作原理a）壓縮噴射；b）輔助噴射；c）主溢流第81頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）電控單體泵

主要優(yōu)點(diǎn)：

能承受很高的泵端壓力。

①由于分列泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，泵體具有很好的剛度；②單體泵可以分別安裝在距噴油器的最近處；只需很短的高壓油管，因此油管的剛度很好③可以減小高壓系統(tǒng)的有害容積；④凸輪和軸承受力較大的部件，都有一定的空間進(jìn)行加強(qiáng)。功率覆蓋面大。

第82頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3）電控泵噴嘴泵噴嘴就是將泵油柱塞和噴油嘴合成一體，安裝在缸蓋上。泵噴嘴由于無(wú)高壓油管，所以可消除長(zhǎng)的高壓油管中壓力波和燃油壓縮的影響，高壓容積大大減少，因此噴射壓力可很高。它的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)比較特殊，必須是頂置式凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。電控泵噴嘴則像電控單體泵一樣，也是采用一個(gè)兩位兩通的高速電磁開關(guān)閥。圖3–68DDEC電控泵噴嘴噴射系統(tǒng)1—轉(zhuǎn)速和曲軸位置傳感器；2—噴油定時(shí)傳感器；3—電控泵噴嘴；4—控制電磁閥；5—電子分配器；6—加速踏板位置；7—傳感器第83頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3–69DDEC系統(tǒng)電控泵噴嘴結(jié)構(gòu)和工作原理a）結(jié)構(gòu)；b）工作原理l—鍛造殼體；2—電磁閥閥芯；3—燃油通道；4—銜鐵；5—接線柱；6—電磁鐵；7—柱塞第84頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3–70電磁閥關(guān)閉點(diǎn)檢測(cè)圖3–71電信號(hào)和噴射之間的關(guān)系第85頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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（10MPa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)。l）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)。第86頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3–73ECD–U2系統(tǒng)示意圖1—加速踏板位置傳感器；2—油泵壓力控制閥（PCV）；3—電控裝置；4—燃油壓力傳感器；5—共軌管；6—三通閥（TWV）；7—燃油箱；8—節(jié)流孔；9—控制室；10—液壓活塞；11—噴嘴；12—噴油器；13—高壓供油泵；14—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器；15—?dú)飧鬃R(shí)別傳感器第87頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月高壓輸油泵的結(jié)構(gòu)如圖3–74所示，和傳統(tǒng)系統(tǒng)的直列泵結(jié)構(gòu)相似，通過(guò)凸輪和柱塞機(jī)構(gòu)使燃油增加，各柱塞上方配置控制閥。凸輪有單作用型、雙作用型、三作用型及四作用型等多種。圖3–74中所示為三作用型。采用三作用型凸輪，可使柱塞單元減少到l／3。向共軌中供油的頻率和噴油頻率相同，這樣可使共軌中的壓力平穩(wěn)。圖3–46ECD–U2系統(tǒng)的高壓輸油泵結(jié)構(gòu)l—三次工作凸輪；2—挺柱體；3—柱塞彈簧；4—柱塞；5—柱塞套；6—油泵壓力控制閥（PCV）；7—接頭；8—出油閥；9—溢流閥第88頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

供油泵的基本工作原理見(jiàn)圖3–75。①柱塞下行，控制閥開啟，低壓燃油經(jīng)控制閥PVC流入柱塞腔；柱塞上行，但控制閥中尚未通電，控制閥仍處于開啟狀態(tài)，吸進(jìn)的燃油并未升壓，經(jīng)控制閥又流回低壓腔；②滿足必要的供油量定時(shí)，控制閥通電使其關(guān)閉，則回油流路被切斷，柱塞腔內(nèi)燃油被升壓。因此，高壓燃油經(jīng)出油閥（單向閥）壓入共軌內(nèi)?？刂崎y關(guān)閉后的柱塞行程與供油量對(duì)應(yīng)。如果使控制閥的開啟時(shí)間（柱塞的預(yù)行程）改變，則供油量隨之改變，從而可以控制共軌壓力；③凸輪越過(guò)最大升程后，則柱塞進(jìn)入下降行程，柱塞腔內(nèi)的壓力降低。這時(shí)出油閥關(guān)閉，壓油停止?？刂崎y處于斷電狀態(tài)，控制閥開啟，低壓燃油將被吸入柱塞腔內(nèi)，既恢復(fù)到①狀態(tài)。圖3–75高壓輸油泵的控制第89頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月共軌將供油泵輸出的高壓燃油經(jīng)穩(wěn)壓、濾波后，分配到各個(gè)氣缸的噴油器中去。在共軌上裝有共軌壓力傳感器、液流緩沖器和高壓溢流閥。液流緩沖器和高壓油管相連，將高壓燃油送入噴油器中。和高壓溢流閥相連的油管可使燃油流回油箱。液流緩沖器也可使共軌內(nèi)和高壓管路內(nèi)的壓力波動(dòng)減小，以穩(wěn)定的壓力將高壓燃油供入噴油器。而且一旦發(fā)生流出的油量過(guò)多等情況時(shí)，為了不至于損壞發(fā)動(dòng)機(jī)，液流緩沖器可將燃油通路切斷，停止供油。圖3–76共軌部件l—封套；2—高壓溢流閥；3—共軌壓力傳感器；4—液流緩沖器第90頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月噴油器控制噴油量和噴油定時(shí)，通過(guò)二位二通電磁閥的開啟和關(guān)閉進(jìn)行控制。當(dāng)二位二通閥開啟時(shí)（圖3–79a）），控制腔內(nèi)的高壓燃油經(jīng)出油節(jié)流孔流入低壓腔中，控制室中的燃油壓力降低，但是，噴油嘴壓力腔的燃油壓力仍是高壓。壓力室中的高壓使針閥開啟，向氣缸內(nèi)噴射燃油。當(dāng)二位二通閥關(guān)閉時(shí)（圖3–79b）），共軌高壓油經(jīng)控制室的進(jìn)油節(jié)流孔流入控制室，控制室的燃油壓力升高，使針閥下降，噴油結(jié)束。圖3–79二位二通高速電磁閥控制的噴油器a）二位二通高速電磁閥開啟狀態(tài)；b）二位二通高速電磁閥閉合狀態(tài)第91頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）若泵入共軌腔中的是中壓機(jī)油，則它進(jìn)入噴油器后將類似傳統(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(guò)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)”。圖3–81美國(guó)Caterpillar公司HEUI系統(tǒng)1—高壓機(jī)油泵；2—機(jī)油油管；3—高壓機(jī)油共軌；4—HEUI噴油器；5—燃油濾清器；6—輸油泵；7—燃油箱；8—燃油回油管；9—ECU電控模塊；10—RPCV壓力控制閥；11—機(jī)油箱；12機(jī)油泵；13—機(jī)油冷卻器；14—機(jī)油濾清器第92頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3–83HEUI響應(yīng)特性圖圖3–84HEUI系統(tǒng)的預(yù)噴射結(jié)構(gòu)l—控制閥；2—增壓活塞；3—活塞套；4—噴油嘴；5—進(jìn)油孔；6—精密回油孔第93頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、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)控制油量及噴油定時(shí)的補(bǔ)償控制冷起動(dòng)及怠速穩(wěn)定性控制過(guò)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)及性能的控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速∕r·min－1圖3–85ECD–U2電控系統(tǒng)油量控制特性循環(huán)噴油量∕mm3圖3–86定時(shí)控制