【正文】 啟。要使氣門關閉時，線圈 2 斷電，銜鐵和氣門在彈簧力的作用下向上運動；在氣門接近關閉位置時，線圈 5 通電，電磁力幫助氣門（銜鐵）快速運動至關閉位置。此后線圈 5 繼續(xù)通電，使氣門保持在關閉狀態(tài)。需要開啟時，線圈 5 斷電，銜鐵和氣門在彈簧力作用下向下運動。如此循環(huán)往復。 電磁氣門驅(qū)動控制方便，結(jié)構(gòu)較為簡單，是比較容易想到的無凸輪軸氣門驅(qū)動方式。它的主要問題是氣門落座沖擊大，電磁響應速度不夠高，能量消耗及尺寸過大。 4. 電液氣門驅(qū)動 電液氣門驅(qū)動（ electrohydraulic valve actuation）的工作原理，是將氣門與一個液壓活塞相連接，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－氣門的運動。 這種電液式無凸輪軸氣門驅(qū)動系統(tǒng)，可使發(fā)動機的氣門的定時、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體的原理。 圖 3–13 Ford 公司的電液式氣門驅(qū)動原理 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。一個雙作用、單活塞桿的液壓缸的活塞與發(fā)動機氣門導桿頂部相連?；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。活塞無桿腔的油壓作用面積，比有桿腔的油壓作用面要大。發(fā)動機氣門開啟由一個高壓電磁閥控制，氣門加速時開啟，減速時關閉。低壓電磁閥的開關控制氣門的閉合。該系統(tǒng)還包括高壓單向閥和低壓單向閥。 圖 3–15 Ford 公司的電液式氣門驅(qū)動系統(tǒng)的氣門運動過程 a）高壓電磁閥開啟，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、低壓單向閥全關閉，氣門全開； d）低壓電磁閥開啟，氣門關閉加速； e）高壓單向閥開啟，氣門關閉減速； f）低壓電磁閥再次開啟，氣門落座 三、合理利用進氣動態(tài)效應 進氣門的開啟和活塞的運動是一種擾動，會在進氣系統(tǒng)產(chǎn)生膨脹波。這個膨脹波從進氣門出發(fā)，以當?shù)芈曀賯鞑サ焦芏?。因為進氣系統(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?shù)芈曀俜聪騻骰剡M氣門。如果這個壓縮波傳到進氣門時進氣門開啟著，那么由于這個壓縮波引起的質(zhì)點振動方向與進氣氣流方向一致，進氣氣流因此而得到增強，氣缸充量系數(shù)將會提高，轉(zhuǎn)矩也將增大。這種效應稱為進氣管動態(tài)效應。 四沖程發(fā)動機要利用好這一效應必須滿足下列條件： ncL se???24?L——進氣管長度（ m）； c——當?shù)芈曀伲?m／ s）； φse——進氣有效持續(xù)角（ ℃ A）； n——發(fā)動機轉(zhuǎn)速（ r/min）。 圖 3–16 進氣管長度對進氣波動效應的影響 圖 3–17 Audi V6發(fā)動機的可變長度進氣管 1–活門； 2–膜片閥 圖 3–19 長度無級可變進氣系統(tǒng)示意圖 1—可活動的圓筒 （ 空氣分配器 ） ； 2—固定的殼體； 3—進氣道； 4—側(cè)壁 （ 用于圓筒的支承 ） ；5—圓筒中的空氣進口； 6—進氣道中的空氣進口；7—密封墊 （ 如彈簧片 ） ； 8—進氣門 圖 3–18 可變進氣管長度電子控制 帶來的轉(zhuǎn)矩增益 發(fā)動機轉(zhuǎn)矩TTq / Nm – – – 轉(zhuǎn)矩進氣管 —— 功率進氣管 第四節(jié) 汽油機稀薄燃燒技術 稀薄燃燒汽油機是一個范圍很廣的概念，只要 α ＞ 17，且保證動力性能，就可以稱為稀薄燃燒汽油機。 稀燃汽油機可分為兩大類，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：進氣道噴射分層稀燃方式和缸內(nèi)直噴分層稀燃方式。 圖 3–21不同燃燒方式的性能對比 空燃比 α 一、均質(zhì)稀薄燃燒技術 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)動機油耗比較 圖 3–24 碗形燃燒室 圖 3–25 HRCC發(fā)動機與常規(guī)發(fā)動機油耗和排污的比較 實線 –HRCC；虛線 –常規(guī) 二、分層燃燒技術 （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～ 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)利用強烈的進氣渦流和進氣過程后期進氣道噴射，使利于火花點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％。 （ 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)是利用滾流來實現(xiàn)的。在一個進氣道噴射的汽油生成濃混合氣，在滾流的引導下經(jīng)過設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)濟性比常規(guī)汽油機提高 6％～ 8％， NOx 含量（體積分數(shù)）下降 80％。 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展的由濃到稀的混合氣，目前實現(xiàn)方法有三種，即借助于燃燒室形狀的壁面引導方式，依靠氣流運動的氣流引導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，是造成碳氫排放高的主要原因；后一種方式則與噴霧特性、噴射時刻關系密切，但控制起來比前兩種要難。 GDI發(fā)動機具有以下優(yōu)點： ? 由于稀混合氣燃燒時 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。 ? 由于取消了進氣節(jié)流閥，泵氣損失可降低 15％。 ? 中小負荷時，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)動機存在的主要問題： ? 難以在所要求的運轉(zhuǎn)范圍內(nèi)使燃燒室內(nèi)混合氣實現(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，通常噴油時刻、點火時刻、空氣運動、噴霧特性和燃燒室形狀配合必須控制得十分嚴格，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。 ? 低負荷時 HC 排放高，高負荷時 NOx 排放高，有碳煙生成。 ? 部分負荷時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 3–28 三菱公司 GDI 發(fā)動機結(jié)構(gòu)圖 圖 3–29 三菱公司 GDI 發(fā)動機性能改善效果 空燃比 b） 空燃比 c） 空載轉(zhuǎn)速 ∕r∕min a） NOx 燃料消耗量∕L∕h be∕g∕（ kWh） 轉(zhuǎn)矩變動∕% α α 圖 2–30 豐田 D4缸內(nèi)直噴式稀燃汽油機 VVTi 圖 3–31 豐田 D4 燃燒室混合氣形成 a） 燃氣混合過程； b） 缸內(nèi)混合氣濃度分布 a） b） 圖 3–32 D4稀燃發(fā)動機控制方法 轉(zhuǎn) 矩 ∕ Nm 發(fā)動機轉(zhuǎn)速 r∕min 低速低負荷時，在壓縮行程后期噴油，形成明顯的分層燃燒，而在高速大負荷時，進氣行程就開始噴油，以形成完全的均質(zhì)化學計量比燃燒。在分層燃燒與均質(zhì)化學計量比燃燒領域之間，有弱分層燃燒和均質(zhì)燃燒兩個區(qū)域。 第五節(jié)