第十章 汽车发动机新技术

2.L型电控汽油喷射系统
原理：
以吸入的空气量 作为控制喷油量 的主要因素。 L型测量准确程 度高于D型
图１０-１６
L型EFI
3.Mono系统 低压中央喷射 系统，即单点 喷射系统，在 原来化油器的 基础上仅用一 只电磁喷油器 进行集中喷射。
图１０-１７ Ｍｏｎｏ系统 1—中央喷射组件 2—起动电动机 3—点火装置 4—电子控制器 5—温度传感器 6—转速／触发 7—燃油滤清器 8—电动燃油泵 9—氧传感器
图6–30 燃油压力脉动阻尼器
4、喷油器
•功用：喷油 。 •工作原理：当ECU发出命令使电磁线圈通电 后，在电磁线圈磁场的作用下，衔铁和针阀 被吸起，汽油从喷孔喷出。当电源切断后， 针阀在回位弹簧作用下关闭喷孔。
图6–32 球阀式电磁喷油器
5、冷起动喷油器
•功用：冷起动时，额外加大喷油量，使混合 气瞬时加浓，便于着火起动。 •工作原理：当冷车起动时，电磁线圈通电， 产生磁力，将衔铁吸起，汽油通过旋流式喷 嘴喷出。
第十章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节
汽车发动机新技术
汽油机的新型燃烧室 电控汽油喷射系统 电控电子点火系统 柴油机的电子控制 可变配气机构与可变进气管 工程应用实例一(文摘) 电控气体燃料喷射系统 工程应用实例二(文摘)
第一节 汽油机的新型燃烧室
稀薄燃烧及缸内直喷式汽油机 稀薄燃烧汽油机是一个范围很广的概念，只要 >17，就可以称为稀薄燃烧汽油机。稀燃汽油机分可 为两类，一类是非直喷式稀燃汽油机，包括均质稀燃 和分层稀燃式汽油机，一般只能在<25的范围内工作。 而另一类是缸内直喷式稀燃汽油机，可在≥25～50范 围内稳定工作。 稀薄燃烧汽油 机有良好的排放特 性和燃油经济性。
图6–33冷起动喷油器
6、燃油滤清器 功用：清除汽油中的杂质，防止 堵塞喷油器等部件，减少运动部 件的磨损。 工作原理：燃油滤清器与普通的 滤清器一样，采用过滤形式，壳 体内有一个纸滤芯，滤芯的微孔 平均直径为10μm，并串接一个 棉纤维制成的过滤筛。 滤芯的形式通常有两种，即 菊花形和涡卷形。
图6–34 燃油滤清器
图10-12 三菱GDI燃烧系统
3) 丰田D-4缸内直喷稀燃发动机 D-4缸内直喷式稀燃系统通过安装在进气道 上的电子涡流控制阀，形成不同斜向角度的进 气涡流。燃烧室为半球屋顶形，活塞顶部设有 唇型深皿凹坑，与进气涡 流旋向以及高精度的喷油 时间和喷油方向控制相配 合，在火花塞周围形成较 浓的易点燃混合气区域。
2) TGP燃烧室 燃烧室中设有一个预燃室，火花塞位于通道中。 在压缩过程中，新鲜混合气进入预燃室，产生适 当的涡流，并对火花塞间隙进行扫气，促进着火。火 焰核心进入预燃室，引起迅速燃烧，结果形成火焰束 喷入主燃烧室，使主燃烧室气体产生强烈紊流，促进 了主燃烧室燃烧。
图１０-３ ＴＧＰ燃烧室 1—进气口2—火花塞 3— 4—孔道 5—主燃烧室( )
(三)电子控制系统
一)、传感器 1 温度传感器 进气温度传感器和冷却水温度传感器都 采用热敏电阻式温度传感器。 热敏电阻式温度传感 器: 把传感器与一个精密 电阻串联接到一个稳定的 电源上，就能够用串联电 阻的分压输出放映温度的 变化。
图6–25 半导体的压电电阻效应
图6–26 压敏电阻式进气压力传感器
三)、节流阀体
节流阀由油门踏板控制，以便控制发动机的 进气量。 怠速通道：节流阀体上，当怠速时可提供少 量的空气。 通过流量板转角的变化来计量吸入的空气量， 并将转角的变化转变为电压信号输送到电脑。
图6–27 怠速时空气流量
(二)燃料供给系统
图6–64 不同燃 烧方式 的性能 对比
1. 均质稀混合气的燃烧室
1)高压缩比紧凑型燃烧室
(1)火球高压缩比燃烧室 如图１０-１所示，燃烧室主要部分位 于气缸盖凹入的排气门下方，直径很小，结构紧凑，有一定的挤 气面，可形成较强的挤气紊流。 (2)碗形燃烧室(ＨＲＣＣ) 如图１０-２所示，采用很紧凑的活塞 顶凹坑，火焰传播距离短，挤气面积大，紊流强，火花塞位于凹 图１０-１ 火球燃烧室布置 图１０-２ 碗形燃烧室简图 坑内。
燃
桑塔纳轿车汽油供给系示意图
油管 油箱
空气滤清器
汽油滤清器
汽油泵 化油器
供油装置
油箱
输油管 冷起动喷油器 油压调节器
燃油泵
燃油滤清器
喷油器
油压脉动衰减器
1.燃油泵 •作用：把燃油从油箱吸出并通过喷油器供 给发动机各气缸。电动
燃油泵装在油 箱内，涡轮泵由 电机驱动。当泵 内油压超过一定 值时，燃油顶开 单向阀向油路供 油。当油路堵塞 时，卸压阀开启， 泄出的燃油返回 油箱。
图10-11 福特缸内直喷燃烧系统
2) 4G系列缸内直喷式稀薄燃烧
燃烧系统主要工作特点是利用立式进气道在气缸中 产生逆向翻滚气流；利用一个高压 (喷射压力5MPa)的 旋流式电磁喷油器，使得喷出的燃油有好的贯穿度和 合适的雾化；可实现小负荷 时分层燃烧；可以实现两段 燃烧(二段燃烧法是指在怠速 运转时，不仅在压缩行程后 期喷油，还在膨胀行程的后 期补充喷油的燃烧技术)；在 全工况范围内，可以实现均 质、分层、二段混合燃烧等。
图１０-４ 放热率比较 (ｎ＝２０００ｒ／ｍｉｎ，Ａ／Ｆ＝１５， 排量：４缸２０００ｍＬ)
图１０-５ (ｎ＝２４００ｒ／ｍｉｎ， 排量：4缸１６００ｍＬ)
3) 双火花塞燃烧室
离半球形燃烧室中心两边等距离处各布置一个火 花塞，因而火焰传播距离仅为缸径的一半，点火提前 角可减小，提高了点火时混合气的压力和温度，使着 火性能得到改善，燃烧持续时间缩短，提高了发动机 的性能。
图10-6 双火花塞燃烧室
2. 分层给气燃烧室 分层充气燃烧，即在火花塞附近形成具有 良好着火条件的较浓的可燃混合气，而在周边 区域是较稀混合气或空气。如图6–64所示，分 层燃烧的汽油机可稳定工作在 =20～25范围内。 分层往往是通过不同的气流运动和供油方 法实现。
1) 美国德士古分层燃烧系统(TCCS) 此系统吸入气缸的是空气，由螺旋进气道或 导气屏组织强进气涡流。在压缩上止点前 30° 左右，喷油嘴顺气流方向将汽油喷人气缸，燃 油随气流流动，火花塞位于喷嘴下方边缘，此 处混合气浓， 容易着火。着火后， 火焰、燃气随气流 扩展，被气流带离 火花塞、喷油嘴， 新鲜空气又被涡流 带到燃油喷射区。
图10-8 CVCC燃烧系统
3) 轴向分层燃烧系统 进气过程早期只有空气进入气缸，进气组织 较强的涡流；当进气门开启接近最大升程时， 通过安装在进气道上的喷油器将燃料对准进气 阀喷入缸内；燃料在涡流的作用下，沿气缸轴 向发生上浓下稀分层。压缩过程维持这种轴向 分层，在 火花塞附近 存在较浓的 混合气，而 其余部分混 合气较稀。
图6–30 燃油压力调节器
3、燃油压力脉动阻尼器 •作用：减小燃油压力脉动 。 •工作原理：燃油压力脉动 阻尼器的弹簧室密封，等于 是一个空气弹簧。全部输油 量通过阻尼器流向燃油总管。 当燃油压力升高时，弹簧室 容积变小而燃油容积扩大， 使油压升高峰值减小。反之， 油压降低时弹簧室容积变大 而燃油容积减小，又使油压 降幅减小。
图10-7 德士古TCCS燃烧室
2) CVCC燃烧系统 CVCC燃烧系统是一种分区燃烧方式，有主、 副两个燃烧室和两个化油器。工作时，向主燃 烧室供给较稀混合气，而向副燃烧室供给少量 浓混合气，在压缩过程中，副燃烧室内形成的 易于着火的混合 气。火花塞首先点燃 副燃烧室中的混合气 ，由副燃烧室喷出的 火焰点燃主室的稀混 合气。
2)由于进气系统不需要喉管，减少了进气阻力，加上不需要对 进气管加热来促进燃油的蒸发，所以充气效率高。
3)由于进气温度低，使得爆燃得到了有效控制，从而有可能采
取较高的压缩比，这对发动机热效率的改善是显著的。 4)保证各缸混合比的均匀性问题比较容易解决，并且发动机可
以使用辛烷值低的燃料。
5)发动机冷起动性能和加速性能良好，过渡圆滑。
图10-10 三菱纵涡流旋转系统
5) 四气门分层稀燃系统
四气门高压缩快速燃烧中有一个切向进气道l和一个中性进气 道 2 分别独立地通往各自的进气门。切向进气道产生绕气缸中 心线旋转的进气涡流；同时，中性进气道末端与气缸中心线的 夹角较小，产生向下的气流，该气流与活塞运动相配合，产生 一种其旋转轴线平行于曲轴中心线的滚流。安置在中性进气道 中的涡流控制阀3控制着两个进气道中 的流量比，进而决定缸内充量运动的 涡流比。涡流控制阀下游的进气道上 开有一个“窗口”，双束喷油器4通过 这个“窗口”将两支油束分别喷人两个 进气道。两支油束的燃油流量相等、 持续时间相同。当涡流控制阀3不是 完全开启时，中性进气道的混合气较 浓，切向进气道的混合气较稀，造成 AVL四气门高压缩快速 分层充气。
2、油压调节器
•作用：使油压保持在某一规定值不变，确保喷 油压力恒定。
•工作原理：当发动机工作时， 若进气歧管负压增加，可使作 用在调节器膜片弹簧室侧的压 力减小，在系统油压作用下， 膜片上移，打开阀门，使多余 部分的燃油从回油管流回油箱， 系统油压随之相应减小，从而 使得喷油器的喷油绝对压力不 随进气歧管真空度的变化而发 生变化，即保持恒定。
图6–23 热线式空气流量计
图6–24 热线式空气流量计工作原理如图
二)、进气管压力传感器 观看动画 半导体压敏电阻式进气压力传感器: 在单晶半导体上，通过扩散的方法加入一些 不纯物质，就会形成了一定的电阻值。在此电 阻值的基础上，施加一定的应力应变，其阻值 会发生变化，这种现象就称为半导体的压电效 应，半导体压力传感器就是应用了这个原理。
燃烧系统
3. 缸内直喷式稀薄燃烧方式（均质稀混合气的燃烧室） 1) 福特缸内直喷燃烧系统(PROCO) 福特缸内直喷燃烧系统如图6–74所示，喷 油器直接把汽油喷入燃烧室，利用涡流和滚流 进行燃油一空气的混合。