CBR发动机结构与原理3
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CBR发动机结构与原理
发动机客户服务部
单元目标
• 掌握CBR结构及原理。
• 掌握EPC结构及原理。
型号 型式
气缸数 缸径ⅹ行程 排量 压缩比 功率（KW） 最大扭矩（NM） 全负荷燃油消耗率
HFC4GA1.2C
HFC4GA3.2C
直列、双顶置凸轮轴、十六气门
4 86.5 ⅹ100 2.351L 85×88 1.997L 10：1 102 200 258 g kw/h 96 175 265
ECU
2. CBR结构
•CBR——可控燃烧速率
•利用双气道技术，通过控制发动机缸内气流的运动方向和运 动速度以及进入气缸内的废气含量来控制发动机燃烧速率， 从而改善发动机的燃烧质量，降低燃油消耗和改善排放水平， 同时适当提升发动机的动力性。
气道的布置-- 中心气道和 切向气道。 1. 在中低负荷及初始状态 下，四个汽缸的中心气 道关闭，混合气由切向 气道进入气缸，产生很 强的涡流，混合气燃烧 速率加快，并控制EGR 阀导入适当的废气； 2. 在高转速、高负荷时， 打开中心气道，进更多 的混合气，满足扭矩需 求。
机油燃油消耗比
≦0.15﹪
一、机械系统
1.机械变动件——缸盖
主要变动件
机体 缸盖
支架安 装孔
进气门
排气门 CBR CBR
凸轮轴信号轮
凸轮轴后端盖
CBR CBR
活塞
冷却系统
膨胀水壶
出水口 暖风进水管 散热器 节流阀体 暖风散热器
进水口 小 循 环 进 水 管
节温器控制 节温器阀座
水泵
缸盖
缸体
UAES零部件
1.CBR传感器
系统中功能
用于电子控制燃油喷射装置中，确认滑片位置的 信号，给ECU提供三种状态信号。
基本结构
P2015
2、EPC
组成： 加速踏板模块（含传感器）
发动机控制单元
节气门控制单元 故障指示灯
加速踏板模块
组成： 加速踏板
加速踏板位置传感器１
加速踏板位置传感器２ 使用两个传感器是为了最大程度 的保证安全性。
中性气道
切向气道
废气孔
3.EGR结构
EGR阀根据需要控制来自排气管的废气量，再通过 分配管路均匀分配到各缸，废气通向切向空气流。
EGR的通道布置
到进气歧管
来自进气歧管
CBR系统不工作时，EGR可能打开；在CBR系 统工作时，EGR一定打开(除怠速）。
CBR发动机更省油
CBR系统可以通过提高发动机的进气涡流运动强度，大幅度 提高混合气的燃烧速率，下图所示，CBR发动机由于燃烧速 率快，与传统发动机相比，在很小的点火提前角下可以让峰值 压力出现在上止点附近，这样可以减少负功的产生而且可以提 高最大爆发压力，发动机的热效率得到提高。
相位传感器
点火线圈 相位传感器
燃油分配管总成
Air mass
电子控制器(ECU)
节气门
(ETC)
爆震 传感器 转速传感器
温度 传感器
前催化器 氧传感器
主催化器 油门踏板
CAN
故障指示灯 诊断接口 防盗 电动燃油泵
Source: GS/VSA 6402e
ETC = 电子油门 EOBD = 车内诊断(欧洲） RLFS= 无回油供油系统
中负荷工况
根据试验数据分析，CBR发动机对抑制爆震有很好的作用。 爆震发生的原因为，气缸内火焰前锋还未到达气缸壁时，由于 气缸壁的高温以及边缘的局部压缩高温，使得气缸边缘的混合 气在火焰前锋到达之前产生自燃，导致气缸内压力急剧上升而 不受控制，即发生爆震。 CBR发动机由于进气涡流的作用，火焰传播速率很快，火 焰前锋在气缸边缘的局部高温处还未产生自燃之前到达并点燃 混合气，使气缸内混合气在可控范围内燃烧，从而很大程度降 低了爆震的发生。
小结
• 掌握CBR结构及原理。
• 掌握EPC结构及原理。
谢 谢！
HC CO Nox
0.16 2.27 0.11
0.05 （32%） 0.89 （39%） 0.05 （43%）
燃油标准
中国标准RON93
4.CBR系统优势-低负荷
1.CBR发动机的燃烧速率比普通发动机要快； 2.CBR发动机的点火提前角要比普通发动机小； 3.CBR 发动机可以容忍更大的EGR率；
汽油发动机燃烧过程
国Ⅳ的排放标准
1. 通过引入EGR，可以降低燃烧温度从而降低NOx的排放。 2. 在保证大部分混合气从切向气道进入气缸的同时，通过少 量混合气流过中性气道带走气道壁上未雾化的燃油，这样可 以减少HC的排放量。 3. 由于燃烧速率提高，发动机燃烧更完全降低CO的排放量。
项目g/km 法规限值 排放值（占法规值的%）
冷机怠速工况
在怠速时，由于EGR处于关闭状态，CBR发动机燃烧速率加快， 燃烧温度高；同时由于燃烧稳定性好，可以很大范围内推迟点火 提前角，使燃料后燃比例增加，从而提高催化器的加热功率。图 10是CBR发动机与一般自然吸气发动机在1200rpm@BMEP 1bar 的冷机怠速工况下的催化器加热功率对比。
1. 关闭舒适系统 2. 发动机限制在高怠速（同时有加速踏板 一个位置传感器故障）
常（ ）型开关 故障模式：
1. 自诊断不能对此开关进行检查
2. 没有替代功能
3.EGR阀
EGR阀是ECU控制废气参与发动机工作量的阀门， 为线性结构。
4.CBR真空电磁阀
CBR真空电磁阀是为CBR滑片执行动作提供真空源的 开关。由ECU驱动，执行通-断动作。
开—关
切向气道 气道滑片 中性气道
涡流
①为中性气道模型 ②为切向气道模型 ③为中性气道产生 的进气滚流 ④为切向气道产生 的进气涡流。
进气歧管
进气歧管与缸盖安装面上设计有滑片槽，并延伸有气道分隔墙， 而且设计有EGR管道。如图所示，中性气道被关闭，在喷油器 附近开有一个小口，保证有少量的混合气经过小口流入中性气 道，进入气缸。
角度传感器
故障指示灯
•电子节气门控制系统故障指示灯位于仪表 板上。 •EPC：Electronic Power Control
•key-on时点约5秒
•故障激活 •本身发生故障时对节气门功能没有影响， 但会存储故障。
辅助信号
电路： • • 闭合和打开的关系
故障模式： 一个信号出现故障或信号关系不对
电路 • 5V电压
•
•
单独电源、信号线、接地线
串联电阻，特性曲线不同。
节气门控制单元
电路 1. 共同的电源和接地线 2. 单独的信号线 3. 驱动线路
故障模式： 驱动装置出现故障，则自动进入紧急运行位置 • • • 存储故障，点亮故障灯 只能在紧急运行状态行驶 舒适系统功能关闭
二、电控系统
• CBR 发动机采用了UAES的ME797电控系统平台， 与以前的电控系统的最大区别是： 1. 采用了基于扭矩控制的控制方法； 2. 采用了电子节气门，可以达到很好的驾驶性要求以 及控制精度，可以方便的实现自动巡航功能； 3. 增加了CBR、EGR控制。
系统图－ETC
碳罐 碳罐控制阀 进气温度传感器 氧传感器
1、滑片 2、喷油器 3、分隔墙 4、进气歧管
滑片的布置
驱动孔
双束喷油器
单向阀
电磁阀
真空接口
接真空罐
滑片打开位置
OFF
ON
缸盖
缸盖气道进行了全新设计，将每个缸的两个进气道的分隔 墙延伸到进气歧管上，滑板的后端。气道的走向发生改变， 进气方向一个为切向，另一个为中性气道。排气侧的废气 经过管道导入到EGR阀，再由EGR阀根据电控单元的指令 控制废气经分配管均匀分配到四个汽缸的切向气道。
发动机客户服务部
单元目标
• 掌握CBR结构及原理。
• 掌握EPC结构及原理。
型号 型式
气缸数 缸径ⅹ行程 排量 压缩比 功率（KW） 最大扭矩（NM） 全负荷燃油消耗率
HFC4GA1.2C
HFC4GA3.2C
直列、双顶置凸轮轴、十六气门
4 86.5 ⅹ100 2.351L 85×88 1.997L 10：1 102 200 258 g kw/h 96 175 265
ECU
2. CBR结构
•CBR——可控燃烧速率
•利用双气道技术，通过控制发动机缸内气流的运动方向和运 动速度以及进入气缸内的废气含量来控制发动机燃烧速率， 从而改善发动机的燃烧质量，降低燃油消耗和改善排放水平， 同时适当提升发动机的动力性。
气道的布置-- 中心气道和 切向气道。 1. 在中低负荷及初始状态 下，四个汽缸的中心气 道关闭，混合气由切向 气道进入气缸，产生很 强的涡流，混合气燃烧 速率加快，并控制EGR 阀导入适当的废气； 2. 在高转速、高负荷时， 打开中心气道，进更多 的混合气，满足扭矩需 求。
机油燃油消耗比
≦0.15﹪
一、机械系统
1.机械变动件——缸盖
主要变动件
机体 缸盖
支架安 装孔
进气门
排气门 CBR CBR
凸轮轴信号轮
凸轮轴后端盖
CBR CBR
活塞
冷却系统
膨胀水壶
出水口 暖风进水管 散热器 节流阀体 暖风散热器
进水口 小 循 环 进 水 管
节温器控制 节温器阀座
水泵
缸盖
缸体
UAES零部件
1.CBR传感器
系统中功能
用于电子控制燃油喷射装置中，确认滑片位置的 信号，给ECU提供三种状态信号。
基本结构
P2015
2、EPC
组成： 加速踏板模块（含传感器）
发动机控制单元
节气门控制单元 故障指示灯
加速踏板模块
组成： 加速踏板
加速踏板位置传感器１
加速踏板位置传感器２ 使用两个传感器是为了最大程度 的保证安全性。
中性气道
切向气道
废气孔
3.EGR结构
EGR阀根据需要控制来自排气管的废气量，再通过 分配管路均匀分配到各缸，废气通向切向空气流。
EGR的通道布置
到进气歧管
来自进气歧管
CBR系统不工作时，EGR可能打开；在CBR系 统工作时，EGR一定打开(除怠速）。
CBR发动机更省油
CBR系统可以通过提高发动机的进气涡流运动强度，大幅度 提高混合气的燃烧速率，下图所示，CBR发动机由于燃烧速 率快，与传统发动机相比，在很小的点火提前角下可以让峰值 压力出现在上止点附近，这样可以减少负功的产生而且可以提 高最大爆发压力，发动机的热效率得到提高。
相位传感器
点火线圈 相位传感器
燃油分配管总成
Air mass
电子控制器(ECU)
节气门
(ETC)
爆震 传感器 转速传感器
温度 传感器
前催化器 氧传感器
主催化器 油门踏板
CAN
故障指示灯 诊断接口 防盗 电动燃油泵
Source: GS/VSA 6402e
ETC = 电子油门 EOBD = 车内诊断(欧洲） RLFS= 无回油供油系统
中负荷工况
根据试验数据分析，CBR发动机对抑制爆震有很好的作用。 爆震发生的原因为，气缸内火焰前锋还未到达气缸壁时，由于 气缸壁的高温以及边缘的局部压缩高温，使得气缸边缘的混合 气在火焰前锋到达之前产生自燃，导致气缸内压力急剧上升而 不受控制，即发生爆震。 CBR发动机由于进气涡流的作用，火焰传播速率很快，火 焰前锋在气缸边缘的局部高温处还未产生自燃之前到达并点燃 混合气，使气缸内混合气在可控范围内燃烧，从而很大程度降 低了爆震的发生。
小结
• 掌握CBR结构及原理。
• 掌握EPC结构及原理。
谢 谢！
HC CO Nox
0.16 2.27 0.11
0.05 （32%） 0.89 （39%） 0.05 （43%）
燃油标准
中国标准RON93
4.CBR系统优势-低负荷
1.CBR发动机的燃烧速率比普通发动机要快； 2.CBR发动机的点火提前角要比普通发动机小； 3.CBR 发动机可以容忍更大的EGR率；
汽油发动机燃烧过程
国Ⅳ的排放标准
1. 通过引入EGR，可以降低燃烧温度从而降低NOx的排放。 2. 在保证大部分混合气从切向气道进入气缸的同时，通过少 量混合气流过中性气道带走气道壁上未雾化的燃油，这样可 以减少HC的排放量。 3. 由于燃烧速率提高，发动机燃烧更完全降低CO的排放量。
项目g/km 法规限值 排放值（占法规值的%）
冷机怠速工况
在怠速时，由于EGR处于关闭状态，CBR发动机燃烧速率加快， 燃烧温度高；同时由于燃烧稳定性好，可以很大范围内推迟点火 提前角，使燃料后燃比例增加，从而提高催化器的加热功率。图 10是CBR发动机与一般自然吸气发动机在1200rpm@BMEP 1bar 的冷机怠速工况下的催化器加热功率对比。
1. 关闭舒适系统 2. 发动机限制在高怠速（同时有加速踏板 一个位置传感器故障）
常（ ）型开关 故障模式：
1. 自诊断不能对此开关进行检查
2. 没有替代功能
3.EGR阀
EGR阀是ECU控制废气参与发动机工作量的阀门， 为线性结构。
4.CBR真空电磁阀
CBR真空电磁阀是为CBR滑片执行动作提供真空源的 开关。由ECU驱动，执行通-断动作。
开—关
切向气道 气道滑片 中性气道
涡流
①为中性气道模型 ②为切向气道模型 ③为中性气道产生 的进气滚流 ④为切向气道产生 的进气涡流。
进气歧管
进气歧管与缸盖安装面上设计有滑片槽，并延伸有气道分隔墙， 而且设计有EGR管道。如图所示，中性气道被关闭，在喷油器 附近开有一个小口，保证有少量的混合气经过小口流入中性气 道，进入气缸。
角度传感器
故障指示灯
•电子节气门控制系统故障指示灯位于仪表 板上。 •EPC：Electronic Power Control
•key-on时点约5秒
•故障激活 •本身发生故障时对节气门功能没有影响， 但会存储故障。
辅助信号
电路： • • 闭合和打开的关系
故障模式： 一个信号出现故障或信号关系不对
电路 • 5V电压
•
•
单独电源、信号线、接地线
串联电阻，特性曲线不同。
节气门控制单元
电路 1. 共同的电源和接地线 2. 单独的信号线 3. 驱动线路
故障模式： 驱动装置出现故障，则自动进入紧急运行位置 • • • 存储故障，点亮故障灯 只能在紧急运行状态行驶 舒适系统功能关闭
二、电控系统
• CBR 发动机采用了UAES的ME797电控系统平台， 与以前的电控系统的最大区别是： 1. 采用了基于扭矩控制的控制方法； 2. 采用了电子节气门，可以达到很好的驾驶性要求以 及控制精度，可以方便的实现自动巡航功能； 3. 增加了CBR、EGR控制。
系统图－ETC
碳罐 碳罐控制阀 进气温度传感器 氧传感器
1、滑片 2、喷油器 3、分隔墙 4、进气歧管
滑片的布置
驱动孔
双束喷油器
单向阀
电磁阀
真空接口
接真空罐
滑片打开位置
OFF
ON
缸盖
缸盖气道进行了全新设计，将每个缸的两个进气道的分隔 墙延伸到进气歧管上，滑板的后端。气道的走向发生改变， 进气方向一个为切向，另一个为中性气道。排气侧的废气 经过管道导入到EGR阀，再由EGR阀根据电控单元的指令 控制废气经分配管均匀分配到四个汽缸的切向气道。