發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件

1、發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件1第三章第三章 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)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) 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件2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)年鑒鑒中提供的數(shù)字表明，世界目前探明的石油總儲量為1.15萬億桶萬億桶，以目前的開采速度計(jì)算，可供全球石油生產(chǎn)41年年。 2、環(huán)保壓力 據(jù)研究，目前大氣中大氣中21.7%的hc、38.5%的co、87.6

2、%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co和55%的nox來自于汽車。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件33、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。發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件4第二節(jié) 影響

3、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：111ktv低速柴油機(jī)定壓加熱循環(huán)的熱效率： ) 1(1111kkktp高速柴油機(jī)混合加熱循環(huán)的熱效率： ) 1() 1(1111kkktm式中：壓縮比；k絕熱指數(shù)；壓力升高比；預(yù)脹比。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件5 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)，絕熱發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)等。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件6二、影響發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化的因素二

4、、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。 scamitolnlhp1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。發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件7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 ； 改善發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過程，提高充量系數(shù) c

5、； 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 。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件8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)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。發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件9圖35 二氣

6、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比圖 二氣門； 四氣門轉(zhuǎn)速/rmin1nox 排放量g（kwh）1pm e（0 . 1m pa）be / g（kwh）1be /g（kwh）1微粒 /g（kwh）1 煙度圖33 四氣門與二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的性能比較圖34 五氣門發(fā)動(dòng)機(jī)與四氣門發(fā)動(dòng)機(jī)性能比較發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件10二、采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)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時(shí)間，特別有利于解決高轉(zhuǎn)速時(shí)進(jìn)

7、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。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件11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

8、參數(shù)？發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件12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。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件131. 可變氣門正時(shí)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)鏈輪凸輪軸的相位借助一個(gè)螺旋花鍵凸輪軸的相位借助一個(gè)螺旋花鍵套套 1 的移動(dòng)來改變?；ㄦI套內(nèi)孔的移動(dòng)來改變?；ㄦI套內(nèi)孔的直齒花鍵與凸輪軸的直齒花鍵與凸輪軸 3 端頭的花端頭的花鍵嚙合，它的外螺旋花鍵與驅(qū)動(dòng)鍵嚙合，它的外螺旋花鍵與驅(qū)動(dòng)鏈輪鏈輪 4 的螺旋花鍵孔嚙合。當(dāng)?shù)穆菪ㄦI孔嚙合。當(dāng)花鍵套花

9、鍵套 1 在油壓作用下克服回位在油壓作用下克服回位彈簧彈簧 2 的彈力軸向移動(dòng)時(shí)，的彈力軸向移動(dòng)時(shí)，3 與與 4 相對角位移相對角位移c1020。油壓用電磁閥控制，機(jī)油通過中油壓用電磁閥控制，機(jī)油通過中空的凸輪軸供給?？盏耐馆嗇S供給。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件14圖38 vvt 對發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件152. 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。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件16圖39 mivec的凸輪及

10、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39a），將其中活塞），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，于是高速凸輪通過高速搖臂桿及是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，于是左端低并未被壓上去，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)

11、入搖臂軸左端油孔，將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液壓油將其壓上去，因此不工作（圖搖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）。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（圖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（圖39c）。）。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件17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

12、；6氣門擺臂 一個(gè)特殊形狀的杠桿一個(gè)特殊形狀的杠桿 2插在凸輪軸插在凸輪軸 3 與氣門擺臂與氣門擺臂 6 之之間。杠桿受偏心軸間。杠桿受偏心軸1控制。通過偏心軸移動(dòng)杠桿控制。通過偏心軸移動(dòng)杠桿 2 的位置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)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。氣量和負(fù)荷高低，因而不必用節(jié)氣門控制負(fù)荷。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件18 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

13、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)管發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件19 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

14、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。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件204. 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

15、，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。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件21圖313 ford 公司的電液式氣門驅(qū)動(dòng)原理 1高壓電磁閥；2高壓單向閥； 3低壓單向閥；4低壓電磁閥該系統(tǒng)有高壓油源和低壓油源。一個(gè)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锨话l(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

16、低既可以與高壓油源相連，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。發(fā)動(dòng)機(jī)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)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。還包括高壓單向閥和低壓單向閥。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件22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

17、，氣門開啟加速；b）低壓單向閥開啟，氣門開啟減速；c）高、低壓電磁閥和高、低壓單向閥全關(guān)閉，氣門全開；d）低壓電磁閥開啟，氣門關(guān)閉加速；e）高壓單向閥開啟，氣門關(guān)閉減速； f）低壓電磁閥再次開啟，氣門落座發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件23三、合理利用進(jìn)氣動(dòng)態(tài)效三、合理利用進(jìn)氣動(dòng)態(tài)效應(yīng)應(yīng) 進(jìn)氣門的開啟和活塞的運(yùn)動(dòng)是一種擾動(dòng)，會在進(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

18、強(qiáng)，氣缸充量系數(shù)將會提高，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： nclse24l進(jìn)氣管長度（進(jìn)氣管長度（m）；）；c當(dāng)?shù)芈曀伲ó?dāng)?shù)芈曀伲╩s）；）；se進(jìn)氣有效持續(xù)角（進(jìn)氣有效持續(xù)角（a）；）；n發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）。）。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件24圖316 進(jìn)氣管長度對進(jìn)氣波動(dòng)效應(yīng)的影響發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件25圖317 audi v6發(fā)動(dòng)機(jī)的可變長度進(jìn)氣管1活門；2膜片閥發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件26 圖319 長度無級可變進(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

19、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)氣管長度電子控制帶來的轉(zhuǎn)矩增益發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩ttq / nm 轉(zhuǎn)矩進(jìn)氣管轉(zhuǎn)矩進(jìn)氣管 功率進(jìn)氣管功率進(jìn)氣管發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件27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。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件28圖321不同燃燒方式的性能對比空燃比發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課

20、件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件29一、均質(zhì)稀薄燃燒技術(shù)一、均質(zhì)稀薄燃燒技術(shù)1. 火球高壓縮比燃燒室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)油耗比較發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件302.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)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件31二、分層燃燒技術(shù)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?/p>

21、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)和橫向分層燃燒系統(tǒng) 。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件321. 進(jìn)氣道噴射的分層燃燒方式（1）軸向分層燃燒系統(tǒng) 圖326 軸向分層燃燒系統(tǒng) 此燃燒系統(tǒng)利用強(qiáng)此燃燒系統(tǒng)利用強(qiáng)烈的進(jìn)氣渦流和進(jìn)氣過烈的進(jìn)氣渦流和進(jìn)氣過程后期進(jìn)氣道噴射，使程后期進(jìn)氣道噴射，使利于火花點(diǎn)火的較濃混利于火花點(diǎn)火的較濃混合氣留在氣缸上部靠近合氣留在氣缸上部靠近火花塞處，氣缸下部為火花塞處，氣缸下部為稀混合氣，形成軸向分稀混合氣，形成軸向分層，它可以在空燃比層，它可以在空燃

22、比 22 下工作，燃油消耗率可下工作，燃油消耗率可比均燃降低比均燃降低 12。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件33（2）橫向分層燃燒系統(tǒng) 圖327 橫向分層燃燒系統(tǒng)橫向分層稀燃系統(tǒng)是利用滾流橫向分層稀燃系統(tǒng)是利用滾流來實(shí)現(xiàn)的。在一個(gè)進(jìn)氣道噴射來實(shí)現(xiàn)的。在一個(gè)進(jìn)氣道噴射的汽油生成濃混合氣，在滾流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)為純空氣，活塞頂做成有助于生成滾流的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)性比常曲面。此燃燒系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性比常規(guī)汽油機(jī)提高規(guī)汽油機(jī)提高 68，nox 含量（體積分?jǐn)?shù)）下降含

23、量（體積分?jǐn)?shù)）下降80。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件342. 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、噴射時(shí)刻關(guān)系密切，但控制起來比前兩種要難。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件35gdi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 o

24、2 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。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件36gdi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。分層燃燒對燃油蒸氣在缸內(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

25、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。發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件37（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)圖發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件38圖329 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rmina）nox燃料消耗量lhbeg（

26、kwh）轉(zhuǎn) 矩變 動(dòng)%發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件392.豐田缸內(nèi)直噴分層充量燃燒系統(tǒng) 圖230 豐田d-4缸內(nèi)直噴式稀燃汽油機(jī)vvt-i發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件40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a）b）發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件41圖332 d-4稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法轉(zhuǎn)矩nm發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速rmin低速低負(fù)荷時(shí)，在壓縮低速低負(fù)荷時(shí)，在壓縮行程后期噴油，形成明行程后期噴油，形成明顯的分層燃燒，而在高顯的分層燃燒，而在高速大負(fù)荷時(shí)，進(jìn)氣行程速大負(fù)荷時(shí)，進(jìn)氣行程就開始噴油，以形成完就開始噴油，以形成完全的均質(zhì)化學(xué)計(jì)量比燃全的均

27、質(zhì)化學(xué)計(jì)量比燃燒。在分層燃燒與均質(zhì)燒。在分層燃燒與均質(zhì)化學(xué)計(jì)量比燃燒領(lǐng)域之化學(xué)計(jì)量比燃燒領(lǐng)域之間，有弱分層燃燒和均間，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。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件42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（nm）功率（kw）be（g/kwh）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增壓加中冷發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件43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

28、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往往也會有所提高； 增壓機(jī)大多作泵氣正功，也會使指示熱效率提高； 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，整臺發(fā)動(dòng)機(jī)體積、質(zhì)量都會減少，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，對改善燃料經(jīng)濟(jì)性有利。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件44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1/31/2

29、； 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 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件45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

30、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，也因過渡過程拖長而使此時(shí)的排放和經(jīng)濟(jì)性能變差。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件462. 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

31、控制、電控廢氣再循環(huán)控制以及增壓中冷技術(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件47 二、增壓壓力控制二、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。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件48l. 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 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

32、，壓力逐步上升，如果不采用排氣旁通，則壓力沿著虛線上升，會超過發(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高，可以采用提升閥等措施來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334 控制增壓壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增壓壓力（bar）發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件49 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。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

33、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)速不會上升，壓氣機(jī)出口壓力也保持在限定值以下。 圖335 排氣旁通增壓系統(tǒng)a）旁通閥關(guān)； b）旁通閥開a）b）發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件50 提升閥的閥桿較長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336 旁通閥及膜片作用器的冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件51 在

34、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)。 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c）a）發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件522. 空氣旁通 將化

35、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）。 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a）b）發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件53 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）及敲缸傳感器組成。輸入信號經(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

36、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 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件54三、可變渦殼通道及噴嘴環(huán)流通截面的渦輪三、可變渦殼通道及噴嘴環(huán)流通截面的渦輪1. 雙渦殼通道的渦輪雙渦殼通道的渦輪圖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a）b）發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件552. 可變渦殼通道的渦輪增壓系統(tǒng)可變渦殼通道的渦輪增壓系統(tǒng) a）b）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)閘閥開發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件

37、563. 可變噴嘴環(huán)流通截面的渦輪可變噴嘴環(huán)流通截面的渦輪圖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)a）b）發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件57四、汽油機(jī)增壓系統(tǒng)的常用措施四、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，對增加充量、降低熱負(fù)荷、消除爆燃均十分有利。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)

38、能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件581. 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；19曲軸轉(zhuǎn)角傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件592. 電控爆燃控制圖346 爆燃控制過程的波形圖圖347 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/

39、min）轉(zhuǎn)矩點(diǎn)火時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件603. 增壓中冷增壓空氣溫度tk（）圖348 tk對pk、a、燃料辛烷值的影響pk（mpa）圖349 增壓空氣溫度對發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響pe（kw）beg /（kwh）tk（）（）發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件61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)展簡述一、系統(tǒng)發(fā)展簡述 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

40、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，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。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件62二、二、 復(fù)合功能的電控多點(diǎn)燃油噴射與復(fù)合功能的電控多點(diǎn)燃油噴射與點(diǎn)火系統(tǒng)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)a）b）發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件63 多點(diǎn)燃油噴射與電子點(diǎn)火相結(jié)合

41、，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)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 接受信號后，根據(jù)系統(tǒng)中儲存的數(shù)據(jù)（軟件），求出對應(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。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)

42、節(jié)能技術(shù)課件64圖352 motronic特性場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加速加濃發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件65（二）控制功能1. 噴射控制 1）穩(wěn)定工況供油控制 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件662）冷起動(dòng)及起動(dòng)后暖機(jī)的供油控制圖353 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ts加濃系數(shù)f 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件673）加、減速工況的供油控制 圖355 加速增量示意圖增量持續(xù)時(shí)間s增量比發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)

43、課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件684）怠速轉(zhuǎn)速與怠速油量控制 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件695）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。這對高原行車有較大意義。 蓄電池電壓修正 電壓下降會引起噴油率下降，故要增大噴油脈寬來補(bǔ)償。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件702. 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 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件713. 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。

44、發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件72三、多點(diǎn)燃油噴射系統(tǒng)的噴射時(shí)序?qū)π阅艿挠绊懭⒍帱c(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)順序噴射方式發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件73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)展簡述一、系統(tǒng)發(fā)展簡述環(huán)境污染環(huán)境污染能源危機(jī)能源危機(jī)co2柴油機(jī)電噴系統(tǒng)柴油機(jī)電噴系統(tǒng)直列式直列式 噴油嘴型噴油嘴型 轉(zhuǎn)子式轉(zhuǎn)子式 高壓共軌高壓共軌單體泵型單體泵型 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件74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

45、更易實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化并對相互矛盾的要求進(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。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件75圖357 柴油機(jī)燃油消耗與相應(yīng)的技術(shù)措施發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)

46、課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件76二、二、 類型與性能特點(diǎn)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)速傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件77 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。

47、圖359 定時(shí)控制閥發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件78（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)控制閥發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件79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滾輪發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件80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)

48、生器發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件81圖365 電磁溢流閥的工作原理a）壓縮噴射；b）輔助噴射；c）主溢流發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件82 2）電控單體泵 主要優(yōu)點(diǎn)： 能承受很高的泵端壓力。 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。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件833）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，所以可消除長的高壓油管中壓力波和燃油壓縮的影

49、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)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傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件84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柱塞發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件85圖370 電磁閥關(guān)閉點(diǎn)檢測圖371 電信號和噴射之間的關(guān)系發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能

50、技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件862. 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)。 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件87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

51、）；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氣缸識別傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件88 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374 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 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

52、頭；8出油閥；9溢流閥發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件89 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。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)，

53、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375 高壓輸油泵的控制發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件90 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液流緩沖器發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)

54、課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件91 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，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。 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)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件922）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

55、傳統(tǒng)泵噴嘴中的凸輪，對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)油濾清器發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件93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精密回油孔發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)課件94三、以電控噴射為主的柴油機(jī)三、以電控噴射為主的柴油機(jī)電子管理中心的主要功能