【正文】 機(jī)面臨重大問題是 NOx 排放控制。在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸進(jìn)氣門還沒有打開之前，這些混合汽都儲(chǔ)存在進(jìn)氣歧管內(nèi)，直到氣門打開后，混合汽才能夠因?yàn)槿紵业呢?fù)壓而進(jìn)入到燃燒室內(nèi)，然后在活塞壓縮行程的末端通過火花塞點(diǎn)燃劇烈燃燒。缸內(nèi)噴射發(fā)動(dòng)機(jī)采用了立式吸氣口、彎曲頂面活塞、高壓旋轉(zhuǎn)噴油器等技術(shù)手段，產(chǎn)生與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)不同的缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使噴射入汽缸的汽油與空氣形成一種多層次的旋轉(zhuǎn)渦流。缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)包括低壓系統(tǒng)與高壓系統(tǒng)。高壓系統(tǒng)由高壓燃油泵、油壓調(diào)節(jié)閥、油軌、壓力限制閥、高壓燃油壓力傳感器、高壓噴射器（如圖 22 所示）組成，燃油壓力 511MPa。圖 23 缸內(nèi)直噴原理示意圖汽油缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的立式吸氣口代替?zhèn)鹘y(tǒng)的橫向吸氣口，通過來自上方的下降氣流，形成與以往發(fā)動(dòng)機(jī)不同的缸內(nèi)空氣流。在這里要特別介紹一下活塞頂?shù)男螤顚?duì)缸內(nèi)氣流的作用。壓縮比高，輸出功率增大，這樣也就彌補(bǔ)了稀燃帶來的功率損失。缸內(nèi)直噴汽油機(jī)主要要達(dá)到兩個(gè)目標(biāo)：一是大幅度改善車用汽油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，二是控制排放。采用此方案后，由于噴入缸內(nèi)燃油蒸發(fā)時(shí)的冷卻作用， 增加了整機(jī)的抗爆性能，可采用較高的壓縮比(ε＝1214)，有助于提高循環(huán)的理論效率，同時(shí)充氣冷卻作用還提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性，缸內(nèi)直噴汽油機(jī)還具有更為良好的加速響應(yīng)性和優(yōu)異的瞬態(tài)驅(qū)動(dòng)特性，使汽油機(jī)在保持高動(dòng)力性能指9 / 39標(biāo)的同時(shí)具有很好的燃油經(jīng)濟(jì)性。表 21 汽油缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)按工況區(qū)分控制模式表工況 主要目標(biāo) 空燃比 節(jié)氣 門 扭矩調(diào)節(jié) 充量 噴油正時(shí) 噴油壓力 燃油霧化 油束穿透低 經(jīng)濟(jì)性 2540 不節(jié)氣 (全開) 變質(zhì)調(diào)節(jié) 分層壓縮沖程的晚期高 好 淺高 動(dòng)力性 左右 節(jié)氣 變量調(diào)節(jié) 均質(zhì)吸氣沖程的早期低 差 深ECU 在任何工況下都首先要識(shí)別對(duì)扭矩的需求。在底盤電子控制中牽引力矩的減少和行駛動(dòng)力學(xué)的控制都涉及發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。在沒有其他情況發(fā)生時(shí)，ECU 主要根據(jù)油門踏板的位置確定應(yīng)有的扭矩。低工況時(shí)實(shí)行變質(zhì)調(diào)節(jié)，采用分層充量；高工況時(shí)實(shí)行變量調(diào)節(jié)，采用均質(zhì)充量。噴油壓力至少與油束的兩個(gè)特性參數(shù)有關(guān)，一個(gè)是燃油霧化程度，另一個(gè)是油束穿透程度。在低工況、采用分層充量的情況下，對(duì)燃油的霧化要求很高，因?yàn)閲娪秃苓t，燃油應(yīng)當(dāng)充分汽化，以便在抵達(dá)火花塞之前的短暫時(shí)間內(nèi)促進(jìn)空氣迅速卷入汽化的燃油中。兩者在一定程度上互相抵消。提高噴油壓力，則燃油霧化得好一些，但油束穿透深度小一些，正適合低工況、分層充量的情況下混合氣生成的要求；11 / 39降低噴油壓力，則燃油霧化得差一些，但油束穿透深度大一些，正適合于高工況、均質(zhì)充量情況下的要求。混合氣的制備質(zhì)量是由燃油噴射系統(tǒng)、缸內(nèi)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)以及他們之間的相互作用決定的，下面就從這三個(gè)方面加以論述。GDI 要求噴油器霧化水平高，能在較窄的脈沖寬度內(nèi)噴出所要求的燃油，以確保晚噴，實(shí)施分層燃燒，這就對(duì)噴油器提出了更高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求。由于 SMD 的大小也影響燃油蒸發(fā)時(shí)間，故有人提出 SMD 小于 15um 的噴霧才適用于 GDI。一種是空氣輔助噴油器。該噴油器可將油束的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為水平旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，從而降低貫穿速度避免油束撞壁，同時(shí)仍保持原有的霧化水平。在早噴時(shí)噴霧形狀是適宜均質(zhì)混合的中空擴(kuò)散型，在晚噴時(shí)是適宜分層燃燒的緊湊型。在汽油機(jī)中可采用的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)有滾流、渦流和擠流三種。如三菱公司采用反滾流結(jié)構(gòu)，豐田公司采用渦流結(jié)構(gòu)，Yamada 提出斜渦流，即13 / 39渦流和滾流的綜合結(jié)構(gòu)。當(dāng)缸內(nèi)流場(chǎng)特性和噴霧特性被確定后，首先要考慮的因素是噴油器的布置，隨之也就要對(duì)火花塞位置進(jìn)行考慮以確保穩(wěn)定點(diǎn)火。當(dāng)噴油器和火花塞位置確定后，對(duì)混合的控制是通過噴油定時(shí)等噴油控制策略來進(jìn)行的，對(duì)燃燒的控制則是在此基礎(chǔ)上再通過點(diǎn)火定時(shí)來實(shí)現(xiàn)的。切換時(shí)要注意切換前后扭矩應(yīng)一致，以防扭矩變化帶來振動(dòng)。他們?cè)谶M(jìn)氣沖程中噴射一部分燃油，以便在燃燒室全空間內(nèi)形成稀薄的預(yù)混合氣，第二次在即將點(diǎn)火之前向火花塞噴射，以保證稀混合氣的穩(wěn)定著火和分層燃燒。在排放方面，GDI 發(fā)動(dòng)機(jī)主要面臨 UBHC 排放及 NOx 排放問題。在 NOx 方面 GDI 怠速排放比 PFI 高，這是因?yàn)?GDI 中存在局部當(dāng)量燃燒和高熱釋放率。其中后者的發(fā)展對(duì) GDI 發(fā)展影響很大。第三章 大眾 發(fā)動(dòng)機(jī) 概述 缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)是一款四缸、雙渦輪增壓、缸內(nèi)直噴、分層燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)，屬于同一世界上最先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)之一。兩者的結(jié)合，改善了起步加速，也具有充足的后勁，相對(duì)來說動(dòng)力損耗減低到最小。TSI 發(fā)動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)如表 。高強(qiáng)度的鑄鐵材料滿足了 TSI 發(fā)動(dòng)機(jī)高機(jī)械負(fù)荷和高熱負(fù)荷的要求。（2）依納 INA 凸輪軸調(diào)節(jié)系統(tǒng)TSI 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣凸輪軸配備了德國依納公司的依納氣門正時(shí)器（下稱正時(shí)器）。第一道活塞環(huán)為矩形環(huán)，第二道活塞環(huán)為鼻形環(huán)，第三道為組合油環(huán)。鏈傳動(dòng)中有張緊裝置和導(dǎo)向裝置。平衡軸的轉(zhuǎn)動(dòng)大大減小了發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)。TSI 發(fā)動(dòng)機(jī)采用橫流式冷卻系統(tǒng)，為偶遇平衡軸末端的冷卻液泵驅(qū)動(dòng)齒輪經(jīng)齒形帶驅(qū)動(dòng)冷卻液泵。圖 35 大眾 TSI 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系1加熱裝置的熱交換器；2冷卻液平衡罐；3增壓機(jī)；4油冷卻器；21 / 395衡熱器/冷卻液泵的模塊；6 用于冷卻液再循環(huán)的電動(dòng)泵 V51；7冷卻器 大眾 TSI 發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供 給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)TSI 發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給系統(tǒng)的基本組成如圖 36 所示。燃油軌起緩沖器的作用，吸收高壓油路內(nèi)的壓力波動(dòng)。（HOSP）模式發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)幾秒后，發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)以這一模式工作。當(dāng)冷卻液溫度高于 80℃時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)采用這一模式。 大眾 發(fā)動(dòng)機(jī) 電控系統(tǒng)的組成圖 38 大眾 TSI 發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)23 / 39 發(fā)動(dòng)機(jī)的電控系統(tǒng)（圖 38）主要由傳感器、ECU 和執(zhí)行器組成。一輛寶馬 760Li 型轎車，約兩個(gè)月前出現(xiàn)冷車啟動(dòng)有遲滯 23s 才發(fā)動(dòng)的現(xiàn)象，近日這種狀況更有加劇，要連續(xù)起動(dòng) 78s 才能著車，且發(fā)動(dòng)機(jī)水溫在上升到 40℃過程中還易熄火，車主反映行駛無力。N73 發(fā)動(dòng)機(jī)有 2 個(gè)空氣流量計(jì)，2 個(gè)節(jié)氣門和左右各自的進(jìn)氣歧管，檢測(cè)各個(gè)汽缸壓力均在 Pa 左右，符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值。從該車?yán)鋯?dòng)困難、水溫 40℃時(shí)易熄火的現(xiàn)象，初步分析是供油不良所致因無法直接測(cè)試噴射高壓油路，只能通過該車的診斷電腦 GT1，在路試動(dòng)態(tài)時(shí)檢測(cè)各缸的平穩(wěn)比較數(shù)值，在發(fā)動(dòng)機(jī)不同的轉(zhuǎn)速下檢測(cè)值如表 41 所示。于是我們拆下 16 缸節(jié)氣門進(jìn)氣軟管，在車輛冷態(tài)時(shí)用清洗劑邊噴邊啟動(dòng)，以增加混合汽濃度，結(jié)果此車著車反應(yīng)快，重復(fù)多次均能順利著車，這說明噴油不良可能造成此故障。高壓泵有左右兩個(gè)為柱塞泵，它們將油壓提升并調(diào)節(jié)為 50120bar，圖中油軌壓力傳感器可以測(cè)量當(dāng)前油軌中的燃油壓力，油軌下方安裝有 12 只噴油器，實(shí)測(cè)其電阻值為 ，屬于電流控制型，使發(fā)動(dòng)機(jī)響應(yīng)速率極高。在泵體的上方有低壓調(diào)壓閥彈簧，下方還有油泵柱塞彈簧。直接測(cè)試噴油高壓油路的壓力有一定難度，于是我們進(jìn)行路試，在低壓泵到高壓間的油道上連接好低壓油壓表，同時(shí)將診斷電腦 GT1 也連接到車上，以讀取各缸的平穩(wěn)數(shù)值。當(dāng)排氣凸輪驅(qū)動(dòng)高壓油泵活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，油泵內(nèi)部活塞上附有黑色的膠狀的雜物堵塞，導(dǎo)致進(jìn)油端的壓力偏低，使得缸內(nèi)混合汽較稀，引起發(fā)動(dòng)機(jī)不能順利啟動(dòng)。但是，緊接著一個(gè)問題又出現(xiàn)了。在車輛運(yùn)行的任何車速下，ABS故障指示燈始終都處于熄滅狀態(tài)，并且當(dāng)車速超過 20km/h 在沙土路面上實(shí)施緊急制動(dòng)時(shí)，ABS 工作。本田雅閣（ACCORD）的 ABS 執(zhí)行器中也包含有類似于別克車的開關(guān)，但應(yīng)注意的是，那不是油位開關(guān)，而是油壓開關(guān)。這樣，沒有 ABS 泵馬達(dá)提供要求的壓力，ABS 系統(tǒng)自然也就不會(huì)工作了。首先采用上海通用專用診斷儀MDI+GDS(上海通用 2022 年以后車型車輛診斷使用 MDI+GDS，以前的 TECH2 將無法進(jìn)入)對(duì)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行 4 缸的工作平衡測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn) 4 缸平衡數(shù)值明顯低于 3 缸，而且 3 缸的平衡值也不太理想。缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)汽油的抗爆性要求很高，即對(duì)汽油標(biāo)號(hào)要求非常高，一般需要 97 號(hào)以上汽油。（2）在拆卸缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)部件時(shí)必須對(duì) LP(低壓)、HP(高壓)部分進(jìn)行燃油壓力釋放。 蒙迪歐新致勝怠速抖動(dòng)急速遲緩一輛 2022 年產(chǎn)蒙迪歐新致勝豪華轎車,裝載了福特全新 EcoBoost 系列 渦輪增壓/缸內(nèi)直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和 Power shift 6 速雙離合器變速器該車?yán)塾?jì)行駛里程約 950 km ，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速抖動(dòng)，加速無力。首先用 IDS 檢測(cè)，測(cè)得故障碼為 P0301。根據(jù)對(duì)該車的維修經(jīng)驗(yàn)，一般這種情況點(diǎn)火線圈損壞的可能性比較大，但采用替換法更換了第一缸點(diǎn)火線圈，而后試車故障依舊，因此可以斷定不是點(diǎn)火線圈的問題。更重要的是，我們必須加強(qiáng)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。之后，又打電話詢問了用戶關(guān)于該車的情況，用戶反映該車一直使用正常，只是在等紅燈時(shí)會(huì)有些抖動(dòng)。維修手冊(cè)規(guī)定的發(fā)動(dòng)機(jī)各氣缸壓力值為 ，因此氣缸壓力的檢測(cè)結(jié)果顯然是不正常的。他們發(fā)現(xiàn)如果拔掉空氣流量計(jì)插頭、斷開渦輪增壓器，試車故障癥狀明顯好轉(zhuǎn)，但發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況仍然不正常，故障診斷儀也仍然顯示含義為凸輪軸位置傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器布置錯(cuò)誤的故障碼。此時(shí)介入該車故障的維修。經(jīng)利用故障診斷儀 VAS5051 檢查2 個(gè)傳感器的波形發(fā)現(xiàn)，傳感器的波形均正常，說明傳感器本身沒有問題。同樣是發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)采集的波形，故障車的 2 個(gè)傳感器間的波形差了 13 個(gè)波峰。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過 1500r/min 時(shí)，因發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作需要的點(diǎn)火提前角和液壓調(diào)節(jié)閥卡滯的位置相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火提前角接近，因此此時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)幾乎沒有影響。最后，在更換一個(gè)新的液壓調(diào)節(jié)閥后（N205 的液壓調(diào)節(jié)閥的螺紋是反向的，在拆裝時(shí)一定要注意方向） ，試車故障排除。第五章 總結(jié)與展望 總結(jié)在對(duì)能源和環(huán)保要求日趨嚴(yán)格的今天，即使是多點(diǎn)燃油噴射這樣的技術(shù)也不能滿足人們的要求了，于是缸內(nèi)直噴技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。，分析了缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)，總體介紹了缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的組成構(gòu)造、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 展望缸內(nèi)直噴科技也并非無敵，因?yàn)閺慕?jīng)濟(jì)層面來看，采用缸內(nèi)直噴的供油系統(tǒng)除了在研發(fā)過程必須花費(fèi)更大成本，在部品構(gòu)成復(fù)雜且精密的情況下，零組件的價(jià)格也比起傳統(tǒng)供油系統(tǒng)來得昂貴，因此這些也都是未來缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)尚待克服的要素。其它設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的混合氣混合不充分和火焰延遲，也會(huì)造成火焰?zhèn)鞑ニ?3 / 39度降低，使 UBHC 排放升高?？梢灶A(yù)料，隨著噴射技術(shù)和排氣后處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)在排放和其他方面的性能將會(huì)得到進(jìn)一步的改善，缸內(nèi)直噴汽油機(jī)無疑會(huì)占領(lǐng)車用發(fā)動(dòng)機(jī)更多的市場(chǎng)份額。在結(jié)構(gòu)、控制原理上的區(qū)別。能夠一直得到汪老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，我很榮幸。天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的研究現(xiàn)狀[J]．小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車 2022， （1）：75－81[17] [D].長春：吉林工業(yè)大學(xué)，1997。因?yàn)橥衾蠋煵粌H僅是我的指導(dǎo)老師，更是我們汽車系的教學(xué)主任，汪老師在百忙之中孜孜不倦地指導(dǎo)我的論文寫作，再一次向汪主任表示衷心的感謝，感謝他為學(xué)生營造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生活上的無私幫助!在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回顧兩年多來的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對(duì)現(xiàn)在的收獲，我感到無限欣慰。，對(duì)缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)典型故障的案例分析不夠深入，在以后的工作中，要不斷積累經(jīng)驗(yàn)。、控制策略分析不夠透徹，理論深度不夠。另外，缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)較高的壓縮比和較快的反應(yīng)放熱率也會(huì)引起 NOx 升高。主要表現(xiàn)在：（1）中小負(fù)荷下未燃碳?xì)洌║BHC）的排放較多其主要原因有采用分層混合氣時(shí)引起火焰從濃區(qū)向稀區(qū)的熄滅，稀空燃比工作條件造成缸內(nèi)溫度偏低，也不利于未燃碳?xì)潆S后的繼續(xù)氧化。，以寶馬、別克新君威、蒙迪歐、一汽大眾邁騰等車系缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)為例，從故障現(xiàn)象、故障原因分析、故障診斷排除思路、故障檢修幾個(gè)方面介紹了缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)典型故障的診斷與排除方法。同時(shí)，噴嘴位置、噴霧形狀、進(jìn)氣氣流控制，以及活塞頂形狀等特別的設(shè)計(jì)，使油氣能夠在整個(gè)氣缸內(nèi)充分、均勻的混合，從而使燃油充分燃燒，能量轉(zhuǎn)化效率更高。更重要的是，我們必須加強(qiáng)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。在可變配氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，凸輪軸位置傳感器監(jiān)測(cè)凸輪軸的位置。之后我們又利用專用工具 T1035T10355 拆下凸輪軸液壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)該液壓調(diào)節(jié)閥存在卡滯現(xiàn)象，可以確定故障就在于此?？紤]到此車先前一直使用正常，因此配氣正時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)出問題的可能性較小，所以維修人員并未急于對(duì)配氣傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行拆檢，而是決定重點(diǎn)檢查配氣正時(shí)調(diào)整機(jī)構(gòu)。鑒于維修人員已經(jīng)排除了積炭和渦輪增壓系統(tǒng)出問題的可能性，維修人員決定先分析故障碼。經(jīng)過上述檢查，他們確定故障并非出在渦輪增壓系統(tǒng)。于是他們先對(duì)該車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了積炭清洗工作，但清洗工作完成后，試車故障依然存在。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元內(nèi)存儲(chǔ)的故障碼含義為凸輪軸位置傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器布置錯(cuò)誤，ABS 控制單元內(nèi)存儲(chǔ)的故障碼含義為請(qǐng)檢查發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元故障存儲(chǔ)器。 一汽大眾邁騰 轎車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速抖 動(dòng)一輛 2022 年產(chǎn)一汽大眾邁騰 轎車，行駛里程為 1 萬 km，用戶打電話稱車輛無法正常行駛請(qǐng)求救援。圖 45 故障車損壞的火花塞更換火花塞后起動(dòng)后發(fā)動(dòng)機(jī)試車，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速和加速性能恢復(fù)正常，上述故障排除。該車采用的是汽油缸內(nèi)直噴技術(shù)，噴油器安裝在進(jìn)氣歧管的里面，只要借助儀器來診斷。根據(jù)故障現(xiàn)象初步認(rèn)為可能造成故障