【文章內(nèi)容簡介】 損失（1） 減少進氣門座處的流動損失1） 增大進氣門直徑，選擇合適的排氣門直徑2） 增加節(jié)氣門的數(shù)目3） 改善進氣門處流體動力性能，減少氣門處流動損失。4） 采用較小的S/D值（2） 減小整個進氣管道的流動阻力1） 進氣道2） 進氣管3） 空氣濾清器4） 化油器減小對新鮮充氣量的加熱減小排氣系統(tǒng)的阻力合理地選擇配氣相位（1） 進氣門遲關(guān)角（2） 進排氣門重疊角的影響（3） 排氣提前角（4） 配氣相位的選擇一、采用多氣門機構(gòu)優(yōu)點：增加進排氣門流通面積，從而減小了進排氣阻力 ，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)動機的抗爆性，因而可以采用更高的壓縮比，提高汽油機的燃油經(jīng)濟性。二、采用可變配氣系統(tǒng)技術(shù)控制發(fā)動機充量交換過程的特性參數(shù)主要是三個：氣門開啟相位，氣門開啟持續(xù)角度和氣門升程。 可變配氣系統(tǒng)的效果 ：216。 提高標定功率。 216。 提高低速轉(zhuǎn)矩。216。 改善起動性能。216。 提高怠速穩(wěn)定性。216。 提高燃油經(jīng)濟性達 15％。216。 降低排放。 實現(xiàn)過程：凸輪軸的相位借助一個螺旋花鍵套 1 的移動來改變?；ㄦI套內(nèi)孔的直齒花鍵與凸輪軸 3 端頭的花鍵嚙合，它的外螺旋花鍵與驅(qū)動鏈輪 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 的彈力軸向移動時，3 與 4 相對角位移△φc＝10176。～20176。油壓用電磁閥控制，機油通過中空的凸輪軸供給。 實現(xiàn)過程：發(fā)動機在高速工況，壓力高的液壓油進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，于是高速凸輪通過高速搖臂桿及 T 形桿，控制氣門的開關(guān)。此時搖臂軸左端并無壓力高的液壓油進入，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)動機低速工況，液壓油則進入搖臂軸左端油孔，將其中小活塞向上壓，使低速凸輪能帶動左端低速搖臂桿工作。此時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3–9b））。當(dāng)搖臂軸兩端都無高壓液壓油輸入時，于是兩個氣門都不工作（圖3–9c））。 實現(xiàn)過程：電磁氣門驅(qū)動機構(gòu)主要由兩個相同的電磁鐵（共用一個銜鐵）。兩個相同的彈簧和氣門組成（圖3–12）。發(fā)動機不工作時，激磁線圈 2 和 5 均不通電，氣門 1 半開半閉；發(fā)動機啟動時，氣門驅(qū)動裝置初始化，控制系統(tǒng)根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角，判定氣門在這一時刻應(yīng)有的開、關(guān)狀態(tài)，使兩線圈中的一個通電。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，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，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(guān)閉位置時，線圈 5 通電，電磁力幫助氣門（銜鐵）快速運動至關(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，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(fù)。特點：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(yīng)速度不夠高，能量消耗及尺寸過大。 4電液氣門驅(qū)動 實現(xiàn)過程：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(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。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(guān)閉。低壓電磁閥的開關(guān)控制氣門的閉合。該系統(tǒng)還包括高壓單向閥和低壓單向閥。 三、合理利用進氣動態(tài)效應(yīng)實現(xiàn)過程：該系統(tǒng)為每一個氣缸的進氣歧管裝了一個活門 1?；铋T開啟時，空氣通過活門以較短的路徑進入氣缸，如黑色箭頭所示；活門關(guān)閉時，空氣不得不繞道以較長的路徑進入氣缸，如白色箭頭所示?；铋T只有全開和全閉兩個位置，由膜片閥 2 控制。膜片將膜片閥分成兩個空腔，靠近活門的空腔通大氣；另一個空腔內(nèi)裝有彈簧頂著膜片，并通過一個電磁閥與真空泵相連（圖3–17 中未示出）。膜片通過拉桿與活門相連。發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過設(shè)定的門檻值時，ECU 發(fā)信號給電磁閥，將真空泵與膜片閥的一個空腔連通，該空腔內(nèi)的彈簧不抵另一個空腔內(nèi)大氣壓力的作用，在大氣壓力作用下膜片得以通過拉桿開啟活門，使進氣管長度縮短。發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于這個門檻值時，電磁閥切斷從真空泵到膜片閥的通路，膜片分隔開的兩個空腔內(nèi)都是大氣壓力，膜片在彈簧壓力作用下通過拉桿關(guān)閉活門，使進氣管長度加長。第四節(jié) 汽油機稀薄燃燒技術(shù)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。 一、均質(zhì)稀薄燃燒技術(shù) 對于常規(guī)進氣道噴射：為了防爆燃，需采用較低壓縮比、導(dǎo)致熱效率低；比熱容比低、泵氣損失大、NOX排放較高等缺點。 使用稀燃，可以：提高壓縮比、增大絕熱指數(shù)、保證完全燃燒。火球高壓縮比燃燒室碗開燃燒室二、分層燃燒技術(shù)（一）分層燃燒系統(tǒng)主要是在火花塞周圍形成可燃混合氣，其余地方為稀薄空氣或者純空氣。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) 。 進氣道噴射的分層燃燒方式（1） 軸向分層燃燒系統(tǒng)利用進氣渦流和后期進氣道噴射，使小汽缸上部為較濃混合氣，下部為較稀混合氣。（2） 橫向分層燃燒系統(tǒng)兩個進氣道供氣，一個為純空氣，另一個為混合氣，利用滾流，把混合氣導(dǎo)向火花塞。缸內(nèi)直噴分層燃燒方式。主要有三種方式：壁面引導(dǎo)方式、氣流引導(dǎo)方式、噴束引導(dǎo)方式GDI優(yōu)點：1）經(jīng)濟性好2）瞬態(tài)響應(yīng)好3）起動時間短4）冷起動HC排放改善（二）典型缸內(nèi)直噴燃燒系統(tǒng)三菱缸內(nèi)直噴分層充量燃燒系統(tǒng)豐田缸內(nèi)直噴分層充量燃燒系統(tǒng)第五節(jié) 廢氣渦輪增壓發(fā)動機一、概述增壓后進入氣缸的新鮮空氣量增多，故可以燃燒更多的燃料，提高發(fā)動機功率。提高平均有效壓力是提高功率的主要因素而 提高進氣密度：一是提高進氣壓力，二是降低進氣溫度采用增壓技術(shù)：一可以提高功率，二可以減少單位功率質(zhì)量，三是降低油耗。二、廢氣渦輪增壓發(fā)動機性能 增壓柴油機節(jié)能原理：柴油機增壓后，平均指示壓力 大大增加，而其平均機械損失壓力 卻增加不多，因此，機械效率ηm 提高；由于增壓適當(dāng)加大了過量空氣系數(shù) Фa，使燃燒過程得到一定改善，其指示熱效率ηi t往往也會有所提高；增壓機大多作泵氣正功，也會使指示熱效率提高；如果增壓和非增壓發(fā)動機功率相同，則增壓發(fā)動機可以減少排量，顯然，這樣使機械損失減少，燃油消耗率降低。另外，由于發(fā)動機排量減少，整臺發(fā)動機體積、質(zhì)量都會減少，這樣降低整車油耗也有利；發(fā)動機采用增壓后，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，由于機械損失和磨損減少，對改善燃料經(jīng)濟性有利。 增壓汽油機存在的主要問題：汽油機增壓后，壓縮終點和溫度都加大，爆燃傾向加劇，熱負荷更加嚴重。若燃料辛烷值不提高，就必須采取降低壓縮比，推遲點火等相應(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)矩特性和動態(tài)特性；電控燃油噴射技術(shù)，實現(xiàn)了定時和轉(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) 三、增壓壓力控制 排氣旁通，減少進入渦輪的排氣及其能量 工作原理：在用排氣背壓及壓氣機入口處真空度聯(lián)合控制時，當(dāng)發(fā)動機在中等轉(zhuǎn)速部分負荷工作時，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3–37b）），實現(xiàn)控制增壓壓力的目的。如果發(fā)動機在中速、高速大負荷工況工作，輸入渦輪的排氣能量增加，使壓氣機轉(zhuǎn)速及出口壓力進一步上升，此時壓氣機入口處真空度增大，其影響與排氣背壓同時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)。 部分增壓空氣返回到壓氣機入口或大氣中，減少入缸的空氣量。 工作原理：將化油器的節(jié)氣門通過桿件與空氣直接進入氣缸的旁通進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，那么旁通進氣道中的閥門打開（圖3–38a）），大部分空氣不經(jīng)過壓氣機直接進入氣缸中。當(dāng)節(jié)氣門開度大于1／3開度時，旁通進氣道中閥門關(guān)閉，空氣進入壓氣機，從而發(fā)動機在一定增壓壓力下工作（圖3–38b））。 通過電腦自動控制 工作原理：該系統(tǒng)主要由微處理機、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)。 由于采用了微處理器控制，在發(fā)生敲缸征兆時，可以自動推遲點火提前角，避免爆燃，因此采用這種控制系統(tǒng)的汽油機增壓后，可以不降低壓縮比，采用原先使用的汽油。 四、可變渦殼通道及噴嘴環(huán)流通截面的渦輪 雙渦輪殼通道的渦輪工作過程：渦輪的渦殼入口通道由壁板分隔成兩個通道，然后再匯總到渦輪葉輪邊緣入口處，發(fā)動機在低速工作時，排氣僅通過截面為 A1 的通道流向渦輪，通截面較小，排氣流速增加，并以接近 90176。的角度沖向渦輪的葉片，推動葉輪旋轉(zhuǎn)的能量大，于是渦輪及壓氣機的轉(zhuǎn)速都迅速增加。而在發(fā)動機轉(zhuǎn)速較高時，平板閥門開啟。排氣經(jīng)過 A1 及 A2 兩個通道流向渦輪，氣流速度較低，并以鈍角射向葉片，于是渦輪及壓氣機保持在適度的轉(zhuǎn)速上。 可變渦殼通道的渦輪增壓系統(tǒng) 工作原理：控制器可以讓增壓空氣的壓力傳遞到膜片上，使曲面形閥開啟，讓通道打開。需要時，放走增壓空氣，讓曲面形閥關(guān)掉部分通道。流通截面減小后排氣流速及撞向渦輪葉片沖量增加，于是渦輪增壓器輪轉(zhuǎn)速及增壓壓力上升。如果流通道截面擴大，其結(jié)果則相反。 可變噴嘴環(huán)流通截面的渦輪工作原理：在發(fā)動機低速、低負荷工況，葉片轉(zhuǎn)動使流通截面變小，排氣流速增加，并以較小的角度、較大的沖量推動渦輪高速旋轉(zhuǎn)。而當(dāng)發(fā)動機在高速及較大負荷工作時，葉片的轉(zhuǎn)動使流通截面變大，于是排氣流速減小，并以較大的角度、較小的沖量推動渦輪旋轉(zhuǎn)。于是增壓器的轉(zhuǎn)速及增壓壓力被控制在適當(dāng)?shù)乃缴稀Ｎ?、汽油機增壓系統(tǒng)的常用措施 電控汽油噴射系統(tǒng) 電控爆燃控制 增壓中冷第六節(jié) 汽油機燃油噴射與點火系統(tǒng)電子控制一、系統(tǒng)發(fā)展簡述化油器。結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠和能滿足穩(wěn)態(tài)工況動力、經(jīng)濟性要求等優(yōu)點，但卻遠不能滿足當(dāng)前對多種性能的綜合要求。機械式汽油噴射裝置20世紀初、中期，機械式汽油噴射裝置就已用于航空活塞式汽油機和少量高級小轎車汽油機中。它基本上能克服化油器除排污一項之外的其它缺點，性能上有很大改進。但由于機械噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，不可能在大量生產(chǎn)的車用汽油機中得到推廣。電控汽油噴射 噴射裝置的機械結(jié)構(gòu)大為簡化，可以利用氧傳感器的反饋控制和三效催化轉(zhuǎn)化器使各項氣體排放污染物達到最低水平。二、 復(fù)合功能的電控多點燃油噴射與點火系統(tǒng)多點燃油噴射與電子點火相結(jié)合，使用同一電控單元（ECU）控制，并且具有發(fā)動機和動力傳動系統(tǒng)的管理功能，這種系統(tǒng)就叫復(fù)合功能的電控多點燃油噴射與點火系統(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)于該工況的點火提前角、噴油持續(xù)時間（供油脈寬）和點火閉合角等參數(shù)，再命令執(zhí)行器完成上述指令而進行正常運行。而本系統(tǒng)的執(zhí)行器，就是圖3—51 上的電動汽油泵 噴油器 1油箱通風(fēng)閥 6 、怠速調(diào)整器 9 、點火線圈 16 、壓力調(diào)節(jié)器 17 和廢氣再循環(huán)閥 18等件。 （二）控制功能1. 噴射控制 1）穩(wěn)定工況供油控制 2）冷起動及起動后暖機的供油控制3）加、減速工況的供油控制 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 2. 點火控制1）點火提前角控制2）點火閉合角的控制3）爆燃控制3. 其它參數(shù)的控制? 油箱通風(fēng)調(diào)節(jié)。 ? 進行廢氣再循環(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、多點燃油噴射系統(tǒng)的噴射時序?qū)π阅艿挠绊?存在三種不同的各缸噴射時間與順序的安排方案，即同時噴射、分組噴射與順序噴射。1）同時噴射在發(fā)動機一個循環(huán)的 720176。 曲軸轉(zhuǎn)角中，各缸噴油器同時噴油一次或兩次。特點：不需要各缸的判別信號，結(jié)構(gòu)簡單，控制也較簡易。其缺點是各缸噴油時刻距進氣時間的間隔彼此差別較大；噴入的燃油在氣道內(nèi)停留的時間不同，導(dǎo)致各缸混合氣品質(zhì)不均，影響各缸工作均勻性。2）分組噴射 將多缸機的噴油器分為二到三組，各組在一循環(huán)中同時噴射一次。 特點：結(jié)構(gòu)及控制程序均較同時噴射復(fù)雜一些，但各缸間的差異也小一些。各缸工作均勻性有所改善。3）順序噴射 各缸按發(fā)火順序的先后都在進氣初期進行噴射。 特點：每缸都需要單獨的控制線路，所以結(jié)構(gòu)及控制方式都比較復(fù)雜，但各缸混合氣品質(zhì)最為均勻。這種方式正日愈獲得廣泛的應(yīng)用。第七節(jié) 柴油機燃油噴射系統(tǒng)電子控制一、系統(tǒng)發(fā)展簡述 全球環(huán)境狀態(tài)的日益惡化，能源危機意識的加強，以及 CO2 排放，都對柴油機的排污和經(jīng)濟性能提出了更高的要求。世界各國推出的排放法規(guī)和某些國家的能源法規(guī)都更加嚴格。為了應(yīng)付這一挑戰(zhàn)，改進柴油機燃油噴射系統(tǒng)是最關(guān)