汽車發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)

1、 本文由大唐監(jiān)理貢獻(xiàn) ppt文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。 第三章 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù) ? ? ? ? ? ? ? 概述 影響汽車發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能的因素 提高充量系數(shù)的技術(shù) 汽油機(jī)稀薄燃燒技術(shù) 廢氣渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī) 汽油機(jī)燃油噴射與點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制 柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)電子控制 發(fā)動(dòng)機(jī)其他節(jié)能技術(shù) 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2004 BP世界能源統(tǒng)計(jì)年 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 萬億桶，以目前的開采速度計(jì)算，可供全球石油生產(chǎn)41年。 萬億桶 年 2、環(huán)保壓力 據(jù)研究，目前大氣中 大氣

2、中21.7%的HC、38.5%的CO、87.6% 大氣中 的NOx、11.7%的CO2、6.2%的SO2和32%的微粒來自汽車， 而在城市大氣中 城市大氣中，這一比例更高，大概87%的HC、61%的 城市大氣中 CO和55%的NOx來自于汽車。 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。 思考：如何看待節(jié)能與排放之間的關(guān)系。

3、第二節(jié) 影響汽車發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能的因素 k ? 1 1 一、影響汽車發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的因素 tm = 1 ? k ?1 ( ? 1) + k ( ? 1) 汽油機(jī)定容加熱循環(huán)的熱效率：tv = 1 ? 低速柴油機(jī)定壓加熱循環(huán)的熱效率： tp = 1 ? 1 k ?1 k ?1 k ( ? 1) 1 k ?1 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)； 壓力升高比；預(yù)脹比。 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)，

4、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 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。 H it ?m 1 PL ? ? ? c ? n ? s lo a 式中：H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；it指示熱效率；m機(jī)械效率；a過量空氣 系數(shù)；行程數(shù)；c充量系數(shù)；n發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)；s發(fā)動(dòng)機(jī) 進(jìn)氣管的空氣密度。 提高升功率 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

5、； ? 改善發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過程，提高充量系數(shù) c ； ? 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 s 。 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。 圖33 四氣門與二氣門發(fā)動(dòng)機(jī) 的性

6、能比較 圖34 五氣門發(fā)動(dòng)機(jī)與四氣門 發(fā)動(dòng)機(jī)性能比較 煙 度 pme （0. 1M Pa ） be be /g （ k W·h ） 1 /g 微 粒 （ kW· /g （ kW· h）1 h）1 轉(zhuǎn)速/r·min1 NOx 排放量?g（kW·h）1 圖35 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36 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 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)氣過程提供了較多的

7、 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。 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)

8、整進(jìn)氣門特性參數(shù)？ 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。 1. 可變氣門正時(shí) 凸輪軸的相位借助一個(gè)螺旋花鍵 的移動(dòng)來改變。 套 1 的移動(dòng)來改變?；ㄦI套內(nèi)孔 的直齒花鍵與凸輪軸 3 端頭的花 鍵嚙合， 鍵嚙合，它的外螺旋花鍵與驅(qū)動(dòng) 的螺旋花鍵孔嚙合。 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 的彈力軸向移動(dòng)時(shí)， 彈簧 2 的彈力軸向移動(dòng)時(shí)，3 與 4 相對(duì)角位移c10°20°。 相對(duì)角位移 ° ° 油壓用電磁閥控制， 油壓

9、用電磁閥控制，機(jī)油通過中 空的凸輪軸供給。 空的凸輪軸供給。 圖37 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 圖38 VVT 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響 2. 氣門升程可變 可變凸輪機(jī)構(gòu)一般都是通過兩套凸輪或搖臂 來實(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。 圖39 MIVEC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（ 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

10、），將其中活塞 向上推，使高速搖臂桿與搖臂軸卡緊在一起， ），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 形桿，控制氣門的開關(guān)。 高速凸輪通過高速搖臂桿及 T 形桿，控制氣門的開關(guān)。此時(shí)搖臂軸左端并 無壓力高的液壓油進(jìn)入，其中液壓小活塞L并未被壓上去 并未被壓上去， 無壓力高的液壓油進(jìn)入，其中液壓小活塞 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， 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。 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

11、搖 臂桿中小活塞并無液壓油將其壓上去，因此不工作（ ）。當(dāng)搖臂軸 臂桿中小活塞并無液壓油將其壓上去，因此不工作（圖39b）。當(dāng)搖臂軸 ）。 兩端都無高壓液壓油輸入時(shí)，于是兩個(gè)氣門都不工作（ 兩端都無高壓液壓油輸入時(shí)，于是兩個(gè)氣門都不工作（圖39c）。 ）。 圖311 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氣門擺臂 一個(gè)特殊形狀的杠桿 2插在凸輪軸 3 與氣門擺臂 6 之 插在凸輪軸 杠桿受偏心軸1控制 控制。 間。杠桿受偏心軸 控制。通過偏心軸移動(dòng)杠桿 2 的位置 即可改變氣門升程曲線和開啟持續(xù)角， 即可改變氣門升程曲線和開啟持續(xù)角，從而改

12、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。 氣量和負(fù)荷高低，因而不必用節(jié)氣門控制負(fù)荷。 3. 電磁氣門機(jī)構(gòu) 電磁氣門驅(qū)動(dòng)（electromagnetic valve actuation） 是利用電磁鐵產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動(dòng)氣門。 圖312 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氣門；2、5線圈；3電磁鐵；4街鐵；6彈簧；7氣門導(dǎo)管 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312）。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

13、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

14、高，能量消耗及尺寸過大。 4. 電液氣門驅(qū)動(dòng) 電液氣門驅(qū)動(dòng)（electrohydraulic valve actuation）的工作原理，是將氣門與一個(gè)液壓 活塞相連接，通過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。 該系統(tǒng)有高壓油源和低壓油源。 該系統(tǒng)有高壓油源和低壓油源。一個(gè) 雙作用、 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。

15、 發(fā)動(dòng)機(jī)氣門導(dǎo)桿頂部相連?；钊锨?既可以與高壓油源相連， 既可以與高壓油源相連，也可以與低 壓油源相連， 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， 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。 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。 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。 磁閥的開關(guān)控制氣門的閉合。該系統(tǒng) 圖313 Ford 公司的電液式氣門驅(qū)動(dòng)原理 還包括高壓?jiǎn)蜗蜷y和低壓?jiǎn)蜗蜷y。 還包括高壓?jiǎn)蜗蜷y和低壓?jiǎn)蜗蜷y。 1高壓電磁閥；2高壓?jiǎn)蜗?/p>

16、閥； 3低壓?jiǎn)蜗蜷y；4低壓電磁閥 圖315 Ford 公司的電液式氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的氣門運(yùn)動(dòng)過程 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 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?管端。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

17、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= c ? ? se 24 ? n L進(jìn)氣管長(zhǎng)度（m）； 進(jìn)氣管長(zhǎng)度（ ）； 進(jìn)氣管長(zhǎng)度 c當(dāng)?shù)芈曀伲╩s）； 當(dāng)?shù)芈曀伲?）； 當(dāng)?shù)芈曀?se進(jìn)氣有效持續(xù)角（A）； 進(jìn)氣有效持續(xù)角（ ）； 進(jìn)氣有效持續(xù)角 n發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）。 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（ ）。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 圖316 進(jìn)氣管長(zhǎng)度對(duì)進(jìn)氣波動(dòng)效應(yīng)的影響 圖317 Audi V6發(fā)動(dòng)機(jī)的可變長(zhǎng)度進(jìn)氣管 1活門；2膜片閥 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 矩 TTq / N&

18、#183;m 轉(zhuǎn)矩進(jìn)氣管 功率進(jìn)氣管 圖319 長(zhǎng)度無級(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318 可變進(jìn)氣管長(zhǎng)度電子控 制 帶來的轉(zhuǎn)矩增益 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。 空燃比 圖321不同燃燒方式的性能對(duì)比 一、均質(zhì)稀薄燃燒技術(shù)

19、1. 火球高壓縮比燃燒室 圖322 火球燃燒室 圖323 各種發(fā)動(dòng)機(jī)油耗比較 2.碗形燃燒室 圖324 碗形燃燒室 圖325 HRCC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) 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 1213.4 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

20、橫向分層燃燒系統(tǒng) 。 1. 進(jìn)氣道噴射的分層燃燒方式 （1）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 程后期進(jìn)氣道噴射， 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， 火花塞處，氣缸下部為 稀混合氣， 稀混合氣，形成軸向分 層，它可以在空燃比 22 下工作， 下工作，燃油消耗率可 比均燃降低 12。 。 圖326 軸向分層燃燒系統(tǒng) （2）橫向分層燃燒系統(tǒng) 橫向分層稀燃系統(tǒng)是利用滾流 來實(shí)現(xiàn)的。 來實(shí)現(xiàn)的。在一個(gè)進(jìn)氣道噴射 的汽油生成濃混合氣， 的汽油生成濃混合氣，在滾流 的引導(dǎo)下經(jīng)過設(shè)置在氣缸中央 的火花塞，在其兩側(cè)為純空氣， 的火花塞，在其兩側(cè)

21、為純空氣， 活塞頂做成有助于生成滾流的 曲面。 曲面。此燃燒系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性比常 8， 規(guī)汽油機(jī)提高 6 ， ，NOx 含量（體積分?jǐn)?shù)）下降80。 含量（體積分?jǐn)?shù)）下降 。 圖327 橫向分層燃燒系統(tǒng) 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?；后一種方式則與噴霧 特性、噴

22、射時(shí)刻關(guān)系密切，但控制起來比前兩種要難。 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 23，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。 GDI發(fā)動(dòng)機(jī)存在的主要問題： 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

23、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。 （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328 三菱公司 GDI 發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖 轉(zhuǎn) 矩 變 動(dòng) ?% 燃 料 消 耗 量 ?L?h be?g? （k

24、 W·h） 空載轉(zhuǎn)速?r?min a） 空燃比 b） NOx 空燃比 c） 圖329 三菱公司 GDI 發(fā)動(dòng)機(jī)性能改善效果 2.豐田缸內(nèi)直噴分層充量燃燒系統(tǒng) VVT -i 圖230 豐田D-4缸內(nèi)直噴式稀燃汽油機(jī) a） b） 圖331 豐田 D-4 燃燒室混合氣形成 a）燃?xì)饣旌线^程；b）缸內(nèi)混合氣濃度分 布 轉(zhuǎn) 矩 ? N·m 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r?min 圖332 D-4稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法 低速低負(fù)荷時(shí)， 低速低負(fù)荷時(shí)，在壓縮 行程后期噴油， 行程后期噴油，形成明 顯的分層燃燒， 顯的分層燃燒，而在高 速大負(fù)荷時(shí)， 速大負(fù)荷時(shí)，進(jìn)氣行程 就開始噴油， 就開始噴油，以形成完 全的

25、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。 質(zhì)燃燒兩個(gè)區(qū)域。 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) 功率 （ k W） 轉(zhuǎn)矩 （N· m） Be （ g/k W·h） 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min） 圖333 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 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m 提高； ? 由于增壓適當(dāng)加大了過量空氣系數(shù) a，使燃燒過程得到 一定改善，其指示熱效率i t往往也會(huì)有所提

26、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。 排氣污染和噪聲 ： 由于增壓柴油機(jī)有較充足的過量空氣系數(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)加大了過量空氣系數(shù) a，使燃燒過 程得到一定改善，其指示熱效率i t往往也會(huì)有所 提

27、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 缺點(diǎn)： 面。 主要體現(xiàn)在低速轉(zhuǎn)矩特性和加速性下降等方 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 壓縮比又比較低，所以起動(dòng)、著火有一定困難。 此外，動(dòng)態(tài)過程中，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，也因過渡過程 拖長(zhǎng)而使

28、此時(shí)的排放和經(jīng)濟(jì)性能變差。 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。 ? 可采取的措施：電子可變渦輪噴嘴環(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) 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 過高。渦輪增壓器超速可

29、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； ? 通過電腦自動(dòng)控制。 l. 排氣旁通 增 壓 壓 力 （ bar ） 最高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的百分率（%） 圖334 控制增壓壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的離心式壓氣 機(jī)，通常在 14 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)超過發(fā)動(dòng)機(jī) 能承受的最高增壓壓力

30、。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 增壓壓力過高，可以采用提升閥等 措施來控制排氣旁通的通道。 a） b） 圖335 排氣旁通增壓系統(tǒng) a）旁通閥關(guān)； b）旁通閥開 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，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，

31、 壓氣機(jī)出口壓力也 保持在限定值以下。 圖336 旁通閥及膜片作用器的冷卻 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。 a） c） 圖337 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 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

32、在膜片作用器的膜片 上，使旁通閥部分打 開（圖337b），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337c），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. 空氣旁通 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13 開度，那么旁通進(jìn)氣 道中的閥門打開（圖 338a），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

33、開度大于13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338b）。 a） b） 圖338 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 3. 自動(dòng)控制 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。 三、可變渦殼通道及噴嘴環(huán)流通截面的渦輪 1. 雙渦

34、殼通道的渦輪 a） b） 圖339 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 2. 可變渦殼通道的渦輪增壓系統(tǒng) a） 圖340 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 b） 3. 可變噴嘴環(huán)流通截面的渦輪 a） b） 圖341 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) 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)用等綜合控制帶來了方便。 電控爆燃控制 采用爆燃控制以

35、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。 1. 電控汽油噴射系統(tǒng) 圖343 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；9EGR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 2. 電控爆燃控制 點(diǎn) 火 時(shí) 刻 346 爆燃控制 l爆燃 燃控制 103 r/min 347 2 M

36、BT 3 爆燃 爆燃控制 4 爆 3. 增壓中冷 （°） pk （ MP a） Pe （ kW ） be g / （ k W·h ） tk（） 增壓空氣溫度tk（） 圖349 增壓空氣溫度對(duì) 發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響 圖348 tk對(duì)pk、a、燃料辛烷值的影響 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)

37、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，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。 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。 a） b） 圖350 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) 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

38、多點(diǎn) 復(fù)合功能的電控多點(diǎn) 燃油噴射與點(diǎn)火系統(tǒng)。 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351 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。 圖352 Motronic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)

39、器開度；5廢氣再循 環(huán)閥門位置；6加速 加濃 （二）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 噴 油 時(shí) 間 加 濃 系 數(shù) F 水溫? t?s 圖353 起動(dòng)時(shí)冷卻水溫度與噴油時(shí)間的關(guān)系 圖354 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 3）加、減速工況的供油控制 增 量 比 增量持續(xù)時(shí)間?s 圖355 加速增量示意圖 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 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)

40、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補(bǔ)償。 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 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?圖356 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 轉(zhuǎn)子式 高壓共軌 噴油嘴型 單體泵型 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)：

41、 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)展到各種過渡過程的優(yōu)化控 制、故障自動(dòng)監(jiān)測(cè)與處理、操作過程自動(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。 圖35

42、7 柴油機(jī)燃油消耗與相應(yīng)的技術(shù)措施 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358 日本電裝公司 ECDV1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 圖359 定時(shí)控制閥 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359 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

43、傳感器。 （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360 日本電裝公司 ECDV3 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 圖361 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 圖363 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 圖365 電磁溢流閥的工作原理 a）壓縮噴射；b）輔助噴射；c）主溢流 2）電控單體泵 主要優(yōu)點(diǎn)： 能承

44、受很高的泵端壓力。 由于分列泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，泵體具有很好的剛度； 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 可以減小高壓系統(tǒng)的有害容積； 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。 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368 DDEC 電控泵噴嘴噴射系統(tǒng)

45、 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 圖369 DDEC 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 圖370 電磁閥關(guān)閉點(diǎn)檢測(cè) 圖371 電信號(hào)和噴射之間的關(guān)系 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

46、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)。 圖373 ECDU2 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氣缸識(shí)別傳 感器 高壓輸油泵的結(jié)構(gòu)如圖374 所示，和傳統(tǒng)系統(tǒng)的直列泵結(jié)構(gòu) 相似，通過凸輪和柱塞機(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

47、所示為三作用型。采用三作 用型凸輪，可使柱塞單元減少到 l3 。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346 ECDU2 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 圖375 高壓輸油泵的控制 供油泵的基本工作原理見 圖375。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；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

48、。因此， 高壓燃油經(jīng)出油閥（單向閥） 壓入共軌內(nèi)。控制閥關(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；凸輪越過 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 狀態(tài)。 圖376 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 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

49、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379 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) 噴油器控制噴油 量和噴油定時(shí)，通過 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379a），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，

50、 向氣缸內(nèi)噴射燃油。 當(dāng)二位二通閥關(guān)閉時(shí) （圖379b），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。 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381 美國 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；4HEUI 噴 油器；5燃油濾清器；6輸油 泵；7燃油箱；8燃油回油管； 9ECU 電控模塊；10RPCV 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 圖 383 HEUI 響應(yīng)特性圖 圖384 HEUI 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 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 過渡性能與煙度控制 噴油規(guī)律與噴油壓力的控制 圖385 E