现代缸内直喷式汽油机_三_
缸内直喷see
（2）三菱GDI基础技术 总体来说，三菱公司是采用了四个关键技术来实现 GDI的。立式吸气口使最理想的气流进入气缸；弯曲顶 面活塞通过对燃油空气混合气定形来控制燃烧；高压燃 料泵提供了缸内直接喷射的必要压力；而高压旋转喷射 器控制了燃料喷雾的蒸发和扩散。 这些基础技术与其他燃料控制技术的结合让三菱的GDI 发动机实现了低燃油消耗以及高功率输出。在下文将分 别进行详细介绍。
2.燃油供给系统的组成
1)低压油泵 低压油泵是电动泵,并联一个机械式燃油压力调节器,出口 压力为0.35MPa. 2)高压油泵 高压油泵由发动机的凸轮轴驱动在0.35MPa基础上将油压 提高到12MPa. 3)燃油蓄压器 用铝制成管状,上有用于连接高压油泵、喷油器、燃油 压力传感器和燃油压力控制阀。 4）燃油压力传感器 用于测定燃油蓄压器中的压力，测量电阻采用薄膜技术。
3.控制策略
1)按工况区分控制模式 GDI之所以能节油20％，主要是低 工况范围无节流损失的超稀薄燃烧，采用充气分层，而充气分 层离不开推迟喷油的配合。高工况范围恰恰相反，强调的是提 高转矩和功率，必须采取略稀或λ≤1的混合气。
2)转矩控制策略 低工况加速质调节 高工况加速量调节
3)模式切换策略 低工况质调节和高工况量调节两种模式间的切换需要进行 控制。 （1）切换前，节气门必须先关闭，进气压力下降，A/F↓， 此时必须避开A/F=19～23的禁区，质调节在A/F＜22（λ＜1.5） 左右时会产生黑烟;而采用变量调节时A/F超过19 （λ=1.3） 左右时会发生燃烧不稳定甚至缺火 .所以切换点要增加喷油量, 使A/F突变,迅速越过上述禁区 （2） A/F突然↓会使转矩突然↑，为使转矩保持恒定，必 须减小点火提前角，以抵消影响。
HC排量不高，在第2个工作循环时即可正常运转。
汽油机缸内直喷周向分层燃烧系统的试验研究
∞ 型 燃 烧 室
１ ８ １ ４
进 气 涡 流 比 喷 嘴 型式 喷嘴 起 喷压强／ ａ ＭＰ
２３ ．
０～１ ７ 可 变 ） ．（
４Ｘ ． ３ｍｍ ０
１ ９
２５
多种
７—１ （ 变 ） ９可
３ ７
供 油提 前角／ 。 Ｃ （） Ａ
点 火系统 燃 料
维普资讯
第 ３卷 第 ３期
２０ ０ ２年 ６月
空
军
工
程
大
． 学
学
报 （自然 科 学 版 ）
Ｖ ０ ． Ｎｏ． １３ ３
Ｊ Ｕ Ｎ ＬＯ Ｉ Ｏ Ｃ Ｎ ＩＥ ＲＮ ＮＶ Ｒ ＩＹ Ｎ Ｔ Ｒ ＬＳ ＩＮ ＥＥ ＩＩ Ｎ） Ｏ Ｒ Ａ ＦＡ ＲＦ Ｒ ＥＥ ＧＮ Ｅ ＩＧＵ ＩＥ Ｓ （ Ａ Ｕ Ａ ＣＥ Ｃ ＤＴＯ Ｔ
与柴 油机 的 大致 相 当。
关 键 词 ： 油机 ； 内直 喷 ； 向分 层 ； 烧 汽 缸 周 燃
中 图 分 类 号 ： Ｋ １ Ｔ ４３ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ９— ５ ６ ２ ０ ） ３— ０ ０— ５ １０ ３ １ （ ０ ２ ０ ０ ３ ０
汽 油 机 由 于 受 到 爆 燃 限制 ， 缩 比和 柴 油 机 相 比较 低 ， 上 负 荷 采 用 变 量调 节 方 式 ， 在 节 流 损 失 ， 以 压 加 存 所 汽油机 的热效 率较低 。因此 ， 研制综合 汽油机和柴油机 的优 点 的发 动机 ， 一直 是 内燃机 工作 者追求 的 目标 。 缸 内直 喷 式 汽 油 机 综 合 了传 统 柴 油 机 与 汽 油 机 的优 点 ， 具 有 热 效 率 高 、 放低 、 它 排 动力 性 好 等 诸 多 优 点 ， 已引 起 各 国 内燃 机 界 的 关 注 。但 缸 内直 喷 的 若 干 技 术 问题 尤 其 是 燃 烧 系统 参 数 对 发 动 机 性 能 的 影 响 还 有 待
现代燃油直喷燃烧技术将引领车用发动机市场
系统 ， 虽然名字 不同 ， 但它们 都代表 了汽 油缸 内直喷 。
旦这一新理论在 实践得到应用 ， 以预见 ， 后的 可 今
发动机会更加高效、 更加清洁， 汽车的使用将更加安 全 且有利于环保 。
２ 直喷技术 能均 匀燃烧和分层燃烧 ．
说， 空燃 比是 １． １ ４ ７： 的混合气集中在火花塞周围， 在燃烧室的其他 部分则足纯净 的空气。混合汽层的 大小范围精确地反映了瞬时发动机动力的需求。 在
分 层燃烧 时，直 到压 缩行 程 时才喷 射燃油 ，油雾 直
接进入燃烧室中的空气 ，而喷油就发生在点火前瞬 问。分层燃烧时 值达到 ４ ，可见发动机在中、低 速 时燃 油 足多么 节 省 。另一个 优 点是 ，在 燃烧 时空 气层 隔绝 了热 ，减 少 了热量 向气缸 壁 的传 递 ，从 而
料的燃烧 ， 化学能转化 为热 能 ， 把 再将热 能转化 为机
燃 油得到 完全雾 化 ，使混 合气 均匀地 充满燃 烧室 ， 自然 会得 到充 分 的燃 烧 ，使 发动机 动力得 到淋漓 尽
致的发挥 。 在均匀燃烧时有着和传统喷射发动机相
同的空 气 与燃 油 混合 比，即 空燃 比是 １． １ ４７： ，此
械能的热动力机械 。内燃机是热效率最高的热力机 械，但仍存在着 巨大的节能及降低尾气污染的潜力。 对于量调节 式的汽油机而 言，在部分 负荷 时， 因节 会 气门开度小而造成发动机的泵气损失大， 从而降低发
动机 的机械 效率 ， 响到经 济性 。 影 取消节气 门就是提 高汽油机 经济性 的最根 本措施 。 由于 目前的汽 油机 但
时的 值是 １ 。而燃油的蒸发又使混合气 降温 ，去
3现代汽油机电子控制系统的控制功能及发展趋势
2
电控发动机的发展趋势
3. 可变气门升程 可变气门升程，即改变气门开启的最大升程。 可变气门正时技术是通过增加或者减少气门开启时间利用气体动态效
应改善进气量的，并不改变气缸内单位时间内的进气量。 而可变气门升程 技术是通过气门开启大小（气门升程）来改变单位时间内进气量的， 取消 了节气门。
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电控发动机的发展趋势
四、 新型材料的应用
当前国内外重点材料的开发方向是: 铝合金、 镁合金、 钛合金、 高强度 钢、 复合材料（如金属基复合材料、 陶瓷基复合材料、 玻璃钢和碳纤维复 合材料）和热塑性材料等。
2
谢谢各位同学的配合
下次课再见！
To be continued
2
电控发动机的发展趋势
4. 无凸轮轴驱动配气机构 无凸轮配气机构就是取消发动机配气机构中的凸轮轴以及从动件， 而以电
液、电磁或电气驱动气门。相对于传统的机械式配气机构来说，无凸轮电液驱 动配气机构具有在所有工况下都能连续、独立地控制气门运动（气门开启时刻、 气门升程、开启持续时间和气门在内燃机各个循环中的开启位置等），使发动 机获得低排放、低能耗、高扭矩和高功率输出等优点。
汽油机爆震倾向。 在采用了增压技术的汽油机中， 全负荷时希望适当降低 压缩比以抑制爆震; 而部分负荷时又希望提高压缩比以提高燃油经济性。
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电控发动机的发展趋势
二、 采用代用燃料发动机
代用燃料发动机是指采用代用燃料 （如液化石油气、 压缩天然气等） 来代替汽油或柴油的发动机， 缓解了日益枯竭的石油能源压力， 降低了因 汽车尾气造成的环境污染问题。
汽车发动机新技术的论文
[标签:标题]篇一：汽车发动机新技术的论文发动机新技术---缸内直喷式姓名：吴山林学号：5902111009 班级：热能111近年来，当代汽车汽车飞速发展，汽车新技术不断涌现和应用，带动汽车性能不断改善。
下面就现代缸内直喷式汽油机进行简单介绍。
汽油机的发展经历了100多年的漫长历史，其中具有里程碑意义的发展阶段无不是以油气混合方式和机理的变迁为标志的。
早期的化油器式汽油机依靠化油器喉口气流流速增加所产生的真空度将汽油吸出被高速进气空气流雾化以及汽油油滴本身的蒸发而与空气形成可燃混合汽。
油气混合比(空燃比=进气空气质量/燃油质量)取决于化油器喉口的设计和量孔直径，负荷的调节是由节气门的开度来调节进入汽缸的油气混合汽量来实现的，因此属于混合汽外部形成的量调节方式，且没有任何反馈控制。
由于汽油-空气混合汽能在相当宽的空燃比范围内点燃，这种不太精确的控制对早期汽油机的正常运行并不存在什么问题。
但是，随着世界工业化的发展，汽车成为不可或缺的主要交通工具，而作为汽车主要动力的这种化油器式汽油机废气中的有害成分(C O、H C和N O X等)对大气造成了污染，而燃烧产物二氧化碳又产生“温室效应”导致全球气候变暖。
随着汽车数量的与日俱增，对人类生存环境的危害日趋加剧，因此汽车的节能减排已成为全球刻不容缓需要解决的重要问题。
汽油缸内直接喷射从油气混合机理上可以解决变工况(如车辆加速时)和冷启动时油气混合不足的问题。
早期的缸内直喷式汽油机因喷射技术水平的限制，喷雾油滴的直径约为80μm。
计算表明，一滴这样大小的油滴在200℃空气中需要大约55ms才能完全蒸发。
如果发动机的转速为1500r/min的话，这段时间相当于495°CA(曲轴转角)。
显然，蒸发时间过长，在这种情况下油气混合不能主要依靠喷雾来实现。
随着汽油喷射技术的进步，现代缸内直喷式汽油机应用的汽油泵的供油压力已达到5～12MPa，又采用带旋流的喷油嘴，雾化性能得以提高，喷雾的油滴直径约为20μm，喷雾锥角可达50～100°，常压下的贯穿度约为100mm 。
发动机新技术FSI
Ⅴ大众和奥迪— TSI技术
FAW
发动机汽油机缸内喷射（FSI)
知识点：1、了解缸内喷射发展过程 2、知道缸内喷射工作模式 3、知道缸内喷射组成
技能点：常用传感器安装位置
FAW
EX 320
空气进气
25 R. Schmidt, I/VK-35, EX 320,
Siehe Notizseite
FAW
Ⅲ 通用汽车— SIDI技术
缸内直喷技术发展到今天已历经 三代。第一代称为壁面引导直喷 型，利用缸内空气流动使油气混 合物成层，实现了分层燃烧；第 二代称为按化学计量混合直喷型， 以理论空燃比混合燃料和空气， 实现均质燃烧；而通用的SIDI技 术则属于第三代直喷技术，通过 对发动机内植入智能控制模块， 可根据行车状况由电脑自动控制 稀薄燃烧模式，同时实现分层燃 烧和均质燃烧。
Inhalt
FAW
EX 320
空气进气
进气歧管压力传感器 G71 进起温度传感器 G42 (双传感器)
压力调节阀
进气歧管翻板阀 N316
进气歧管转换真空单元
进气歧管翻板电位计1 G336
26 R. Schmidt, I/VK-35, EX 320,
可变式进气歧管位置传感器 G513
进气歧管转换阀 N156
FAW
常见的缸内直喷技术
Ⅰ 梅赛德斯奔驰 —CGI技术 Ⅱ 三菱— GDI技术 Ⅲ 通用汽车— SIDI技术 Ⅳ大众和奥迪— FSI技术 Ⅴ大众和奥迪— TSI技术
FAW
Ⅰ梅赛德斯奔驰— CGI技术
E 200 CGI BlueEFFICIENCY轿车
面对当前地球变暖的情况，在节能引擎科技始终居于领导者地位的梅 赛德斯奔驰提出了〝TrueBlueSolutions〞概念，以象征地球颜色的 蓝色，代表着M-Benz对于现今地球面临的环保问题提出的解决方式， 除了持续追求高性能之外，并兼顾对于地球的环保友善性，强调环保 节能的车辆也因此成为众所瞩目的焦点。
国内外汽车发动机技术比较论文1
摘要发动机是汽车的心脏，为汽车提供动力，密切关系着汽车的动力性、燃油经济性、平顺性。
可以说，发动机的所有结构都是为能量转换服务的。
发动机伴随着汽车走过了100多年的历史，无论是在设计、制造、工艺还是在性能、控制等方面都有了很大的提高，但其基本原理仍然没有改变。
文章从三个方面对论题展开论述，第一个方面是说明汽车发动机的发展历史，第二部分是国内外汽车发动机的技术比较，第三部分是对汽车发动机的问题与展望。
这是一个富于创造的时代，那些发动机的设计者们，不断地将最前沿的科技融入到发动机的设计制造当中，把发动机变成一个复杂的机电一体化产品，使发动机的性能达到近乎完善的程度。
各世界著名汽车厂商也将发动机的性能作为竞争亮点，更加注重能源消耗、尾气排放等与环境保护相关的方面，从而使人们在悠闲地享受汽车文化的同时，也能保护环境、节约资源。
关键词：发动机、技术比较、改进建议目录1汽车发动机技术现状 (3)1.1新材料的使用 (3)1.2燃烧模式的变革 (3)1.3燃料的多样化 (4)1.4智能控制技术的应用 (4)2国内外汽车发动机技术特点比较 (6)2.1国外发动机技术特点 (6)2.2国内发动机的技术特点 (7)3问题与展望 (8)参考文献 (9)致谢................................................................................................ 错误!未定义书签。
1汽车发动机技术现状进入21世纪，汽车内燃机并未因其他车用动力的竞争（如电力）而成为“夕阳工业”，相反，技术进步使得车用四行程内燃机仍保持主体地位。
1.1新材料的使用高强度、低密度材料的使用，如铝与加强纤维、陶瓷材料、塑料、碳素纤维等，使内燃机不断轻量化。
与传统铸铁缸体相比，采用铝合金材料铸造的气缸体，在保证强度的前提下，质量显著减轻，导热性能有所提高，满足了现代汽车发动机的性能要求。
我国经济型轿车用柴油机发展策略的探讨
直 喷式柴 油机 （ ｉｓｌＤ ）轿 车 百公 里 油耗 比普 Ｄｅｅ— Ｉ 通 电喷 汽油 机 （ ｔ ）轿 车低 ２～３Ｌ Ｏｔ ｏ 。即使 与 最新 开 发 的缸 内直 喷 式 汽 油 机 （ ， 一 Ｄ ）轿 车相 比也 要 ０丌０ Ｉ
（ Ｇ ）和排气后处理等新技术不断创新和广泛应用 ， ＥＲ
Ｍｏ ｅ ｔ ａ ０ ｒ ｃ ｎ ｅ ｒ ，ａ ｂ ｅ ｋ ｔ ｒ ｕ ｈ ｐ ｏ ｒ ｓ ｎ ｐ ｗｅ ｂｌ ｙ ａ ｄ ｅ ｏ ｏ ｆｍｏ ｅ ｄ ｅ ｅ ｎ ｉｅ ａ ｅ ｎ ｏ ｔｉ ｅ ， ｒ ｈ ｎ １ ｅ ｅ ｔ ａ ｓ ｒ ａ ｈ ｏ ｇ ｒ ｇ ｅ ｓ ｉ ｏ ｒａ ｉ ｔ ｎ ｃ ｎ ｍｙ ｏ ｄ ｍ ｉｓ ｌ ｇｎ ｓ ｈ ｓｂ ｅ ｂ ａ ｎ ｄ ｙ ｉ ｅ ｍａ ｅ ｈ ｍ ａ ｉ ｎ ａｇ ｒ ｅ ｈ ｒ ｓｉ ａ ｅ ｍｅ ｔ ｏ ａ ｕ ｕｏ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｎｅ ｎ ｔ ｅ ｗ ｕ ｄ ａ ｅ ｓｒ ｎ ｔ ｅ ｉｇ ｋ ｓ ｔｅ ａ ｒ ｐ ｄ ａ ｄ ｌ ｒｅ ｍａ ｋ ｔｓ ａ ｅ ｎ ｃ ｒｓ ｇ ｎ ．Ｓ ｍｅ ｆｍｏ ｓ ａ ｔ ｍｏｉ ｏ ａ ｉｓ ｉ ｈ ｏ ｌ ｒ ｔｅ ｇ ｈ ｎ ｎ ｖ ｔ ｅｒＲ Ｄ ａ ｉ ｔ ｎ ｒ ｄ ｃ ｉｎ ｃ ｐ ｃｔ ｒ ａ ｉｓ ｌ ｎ ｉ ｅ ． ｉ ａ ｈ ｓａｈ ｇ ｏｅ ｔ ｌ ｒ ｅ ｒｄ ｅ ｅ ｎ ｉｅ ｃ ｒ． ｕ ｅｅ ｈ ｉ ／ ｂ ｌ ｙ ａ ｄ ｐ ｏ ｕ ｔ ａ ａ ｉ ｆ ｒｄｅ ｅ ｇ ｎ ｓ Ｃｈ ｎ ａ ｕ ｅ ｐ ｔ ｎｉ ｉ ｏ ｙｏｃ ｅ ａ ｍａ ｋ ｔ ｉ ｓ ｌ ｇ ｎ ａ ｂ ｔ ｈ ｒ ｏ ｆ ｅ ｓ ｔ ｉ ａｂ ａ ｋ ｓａｕ ｒｍｏ ｅ ａ ｄ ｈｇ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ｄ ｅ ｅ ｎ ｉ ｅｃ ｒ ｎ ｉ ａ ａ ｔｍｏｉ ｅ ｅ ｔ ｒ ｒ ｅ ｈ ｕ ｄ ｄ ｖ ｌ ｐ ａ ｏ ｎ ａ ｓ ｌｎ ｔ ｔｓ ｆ ｄ ｍ ｎ ｉ ｈ ｐ ｒ ｍａ ｃ ｉ ｓ ｌ ｇｎ ａ ａ ｄ Ｃｈ ｎ ｕ ｏ ｔ ｎ ｅｐ ｉ ｓｓ ｏ ｌ ｅ ｅ ｏ ｓｓ ｏ ｓ ｏ ｏ ｅ ｓ ｖ ｓ ｐ ｓｉ ｌ ｅｄ ｅ ｅ ｎ ｉ ｅ ｕ ｔｂ ｅｔ ｅｅ ｏ ｏ ｃ ｃ ｒ ｕ ｏ ｎ ｒ ｎｔ ｅ ２ ｅ ｔ ｒ ． ｏ ｓｂｅ ｔ ｉ ｓ ｌ ｇ ｎ ｓ ｉ ｌ ｔ ｃ ｎ ｍｉ ａ ｉ ｏ ｒ ｕ ｔ ｉ ｔ ｎ ｕ ｈ ｅ ｓ ａ ｏｈ ｓ ｎ ｃ ｙ ｈ ｌ ｃ ｓ ｙ
缸内直喷式汽油机工作
起动性能好，能实现分层燃烧。
7
2、顶面弯曲活塞—引导空气产生进气涡流 和挤压高速旋转涡流，以便形成理想地分层 燃烧的可燃混合气。旋转涡流为“正向涡 流”，与传统的“逆向涡流”方向相反，有 利于混合气按浓稀方式层状分布，进行分层
高频、量化控制方式。
13
喷油器可小型化，又缩短了“无效喷射 时间”，开启速度快，响应性好，计量 准确。所谓“无效喷射时间”—是因为 电磁线圈有一定的阻抗，故开启时间较 Tr管导通时间迟后，该时间无燃油喷出， 故针阀升起和座落与喷油脉冲宽度并不
吻合，故而需要改善。
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为此，喷油 器的检测方 式，应使用 专门的仪器 （MVT-2诊 断仪），以 防触电和逆 变电源过载。
控制燃烧过程。
传统式的电控喷射系统，因燃油质量的制约，压 缩比已难突破10：1的大关，还需要使用辛烷值 97#的汽油。而直喷式汽油机却能突破这个界限 值，使压缩比提高到12~13：1。且对汽油的辛烷
值无过高要求。究其原因如下：
（1）因吸入的空气量大幅度增加，进气冷却效 果较好。因而，使对“爆燃”的抑制作用也加大。
器可小型化。
34
5、供油压力和喷油压力可变—其正常 油压值为：低压为300Kpa；高压为
5Mpa。当冷车起动时，为改善冷起动 性能和热起性能，50s秒内低压升高为
600Kpa；高压升高为10Mpa。
35
6、为废气涡轮增压式缸内喷射汽油 机，充气效率将进一步提高，动力
性、经济性和净化性明显提高。
36
4
3、我国上海大众和一汽大众己引进生产了“斯 克达-明锐”（SKODA-Octavia-1.8T-FSI）和 “迈腾”（Magotan-1.8T-FSI）缸内直喷式汽油 机乘用车，己经投入市场。随着汽车保有量和排 放污染物的骤增，以及社会环保法规要求的提升， 缸内直喷式汽油机将成为今后“时代的宠儿”。
浅谈汽车发动机的缸内直喷技术
（０１）． ［２］金辉．曲轴位置传感器故障［Ｊ］．汽车维修，２００７（１２）．
作者简介：吴敏 （１９６７１０—），男，汉族，重庆人，本 科，教授，研究方向：汽车与电子工程技术。
燃料与新鲜空气导入发动机的气缸后压缩，再以火花跳火引爆 压缩的油气，利用爆炸的力量推动活塞，通过曲轴产生旋转的 机械能推动车辆。在这个过程之中，燃油与空气之间是否获得 最佳的混合效果与燃烧效果，将决定发动机输出效能的高低。
喷射发动机是由 ｆｕｅｌｉｎｊｅｃｔｉｏｎ直译而来，正确的说法应 是燃料喷射发动机。而燃料喷射的位置在进气歧管当中，利 用喷嘴产生雾化的油气，与进气系统的新鲜空气进行均匀混 合后导人发动机。现行车辆所使用的歧管喷射系统是在 ２０世 纪 ８０年代开始导人的主动式供油技术，取代了原本机械式的 化油器被动供油系统。歧管喷射系统的供油喷嘴安装在进气 歧管上，在发动机的进气行程时喷射注入燃油，利用喷嘴产 生雾化的油气与进气系统的新鲜空气进行均匀混合后导入发 动机，作为发动机运作的燃料。
三、稀薄燃烧技术 为了达成节省能源的目标，科学家将空气与燃油的比例 大幅下降，发展出不同于传统的歧管直喷技术，这便是稀薄 燃烧技术。稀薄燃烧技术的原理：使用稀薄燃烧技术的发动 机，喷油嘴 的 位 置 不 再 位 于 进 气 歧 管 当 中， 而 是 置 于 气 缸 内，将燃油直接喷注于燃烧室。 汽车汽油发动机实现稀燃的关键技术归纳起来有以下三 个方面。一是提高压缩比。采用紧凑型燃烧室，通过进气口 位置改进使ห้องสมุดไป่ตู้内形成较强的空气运动旋流，提高气流速度； 将火花 塞 置 于 燃 烧 室 中 央，缩 短 点 火 距 离；提 高 压 缩 比 至 １３∶１左右，促使 燃 烧 速 度 加 快。 二 是 分 层 燃 烧。 如 果 空 气 与燃油的混合比达到 ２５∶１以上，按照常规是无法点燃的， 因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式。通过缸内空气的运 动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，混合比达到 １２∶１ 左右，外层逐渐稀 薄。浓 混 合 气 点 燃 后，燃 烧 迅 速 波 及 外 层。为了提高燃烧的稳定性，降低氮氧化物 （ＮＯｘ） 的排放 量，此时采用燃油定时喷射与分段喷射技术，即将喷油分成 两个阶段：进气初期喷油，燃油首先进入缸内下部随后在缸 内均匀分布；进气后期喷油，浓混合气在缸内上部聚集在火 花塞四周被点燃，实现分层燃烧。三是高能点火。高能点火 和宽间隙火花塞有利于火核形成，火焰传播距离缩短，燃烧 速度增快，稀燃极限大。有些稀燃发动机采用双火花塞或者 多极火花塞装置来达到上述目的。
汽车排放及控制技术试题答案
一、填空题1、汽车排放的污染物主要有_ 一氧化碳_、氮氧化合物_、_ 碳氢化合物__和__微粒____。
2、柴油机氮氧化物的生成主要受三个要素的影响,分别是_ 喷油定时_、 放热规律___和 负荷与转速的影响_。
3、三元催化转化器的起燃特性有两种评价方法,对于催化剂常用__ 起燃温度 __来评价,而对于整个催化转化系统则用__ 起燃时间 _来评价。
4、微粒捕集器的过滤机理存在四种,即_ 扩散机理、 拦截机理_、 惯性碰撞机理_、 重力沉积机理_。
5、电控柴油喷射系统已发展了三代，第一代是 位置控制_ 系统，第二代是_ 时间控制__系统，第三代是 电控高压共轨 系统。
6、目前控制汽油机氮氧化物排放最主要的措施是_ 废气再循环技术_。
7、常用排放污染物取样系统有 直接取样系统___、_稀释取样系统_和_定容取样系统_。
8、汽油发动机中未燃HC 的生成主要来源于_ 燃烧室未燃燃料、 窜入曲轴箱的未燃燃料和 燃油系统蒸发的燃油蒸汽_ 三种途径。
9、缸内直接喷射汽油机与其它汽油机相比，最大区别是_ 汽油喷射的位置_。
10、EGR 率是指 ×100%+返回废气量进气量返回废气量11、为使三元催化转化器的净化效率达到80%以上，其过量空气系数(Φa) “窗口”应达到的要求是“窗口”很窄，宽度只有_ 0.01~0.02__。
12、生成氮氧化物的三个要素是_ 混合气浓度_、 温度_和 氧浓度_。
13、目前微粒捕集器被动再生的方法主要有 化学催化的方法_。
14、排气成分分析中，CO 和CO2用_ 不分光红外线气体分析仪_测量，NO 用_ 化学发光分析仪_测量，HC 用 _ 氢火焰离子型分析仪_测量，氧多用 顺磁分析仪_测量。
15、烟度的测量方法主要有两类： 滤纸法__和 消光度法__。
16、目前,各国正纷纷开发各种代用燃料以解决未来石油能源枯竭的问题,其中最主要的代用燃料是 天然气__、液化石油气_、醇类燃料__和 植物油__。
柴油机的性能改进及缸内工作过程的三维数值模拟
柴油机的性能改进及缸内工作过程的三维数值模拟杨靖;肖明伟;崔东晓;邓帮林;周剑【期刊名称】《湖南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2006(033)004【摘要】论述了1105柴油机的改进原理,对改进前的花瓣型燃烧室和改进后的盆形燃烧室建立了几何模型并划分动态网格.利用仿真软件STAR-CD对改进前后的1105柴油机的燃烧过程进行三维数值模拟,计算了两种不同燃烧室的缸内气相流场及其燃烧的温度场和压力场,并进行了对比分析.试验结果表明,模拟计算值与实测值基本吻合,改进后的盆形燃烧室的1105柴油机有更好的动力性和燃油经济性.表明在模拟精度达到一定水平时,发动机缸内燃烧过程的三维仿真计算可用来降低产品的研制周期和费用,是一种有效的研究和设计手段.【总页数】5页(P50-54)【作者】杨靖;肖明伟;崔东晓;邓帮林;周剑【作者单位】湖南大学,机械与汽车工程学院,湖南,长沙,410082;湖南大学,机械与汽车工程学院,湖南,长沙,410082;湖南大学,机械与汽车工程学院,湖南,长沙,410082;湖南大学,机械与汽车工程学院,湖南,长沙,410082;湖南大学,机械与汽车工程学院,湖南,长沙,410082【正文语种】中文【中图分类】TK421.2+;TP391.9【相关文献】1.柴油机缸内三维动网格和流场数值模拟程序开发 [J], 刘晓刚;明平剑;张格健;张文平2.柴油机缸内辐射换热三维数值模拟 [J], 付丽荣;张文平;明平剑;罗跃生3.缸内直喷式汽油机工作过程三维数值模拟 [J], 胡军军;周龙保;黄勇诚;黄震4.缸内直喷汽油机工作过程三维数值模拟 [J], 谭文政;冯立岩;张春焕;田江平;隆武强;李骏;李金成;宫艳峰5.柴油机缸内工作过程的数值模拟 [J], 施爱平;叶丽华;燕明德;丁仲毅因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
关于缸内直喷汽油机微粒排放的影响因素分析
关于缸内直喷汽油机微粒排放的影响因素分析荆莹【摘要】针对缸内直喷（GDI）汽油机排放微粒的产生机理及危害，深入分析影响微粒排放特性的多种因素，得出合理控制点火时刻、喷油开始时刻、运行工况等因素，可以有效控制 GDI 排放特性，为进一步开发设计缸内直喷燃烧系统，有效降低 GDI 微粒排放具有参考意义。
%In view of the mechanism and hazard of Particle Emission for Gasoline Direct Injection Engine ,the thesis analyzed influence fac‐tors of the characteristics of particulateemissions .T he results show that particulate emission can be effectively put under control with the correct of ignition timing ,start of injection ,cycles and so on .T he result of the analysis has some important significance in developingElectronic Fuel In‐jection System .【期刊名称】《商丘职业技术学院学报》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】3页(P56-58)【关键词】汽油机;缸内直喷(GDI);微粒排放【作者】荆莹【作者单位】徐州工业职业技术学院，江苏徐州 221140【正文语种】中文【中图分类】TK419缸内直喷汽油机燃烧运行时能有效地降低燃油消耗，同时还具备良好的瞬态性能和全负荷性能，但GDI排放微粒明显高于进气道喷射汽油机，对人体危害很大.欧Ⅴ排放法规已将GDI排放纳入法规测试要求，有效控制GDI发动机排放尤为迫切.1.1 GDI排放微粒的产生机理GDI汽油发动机的排放物包括CO、HC、NOx和排气微粒.排气微粒主要包括核态和积聚态两种[1]613-617.核态粒子粒径在5～30 nm之间，由硫酸盐、未燃烧的HC和部分金属化合物构成.积聚态粒子粒径范围30～1 000 nm之间，由来自燃油严重不完全燃烧的无定形碳及吸附在它表面的碳氢化合物和少量无机化合物构成[2]892-897.缸内直喷发动机混合气的模式有分层混合气、均质稀混合气、均质混合气三种，在不同的工况下采用不同的模式.当GDI切换到分层燃烧模式时，火焰由浓混合气处向稀混合气处传播中极易产生碳烟.此外，由于缸内直喷式汽油机混合气形成时间短，特别是采用壁面引导时燃油会碰壁，从而使微粒排放显著增加.1.2 GDI排放微粒的危害排气微粒中绝大部分为纳米级微粒，对人体危害严重，因为纳米级微粒可以进入肺泡，且不易排出体外；同时，随着粒径的减小，这些粒子的总表面积会迅速增加，其表面可以吸附重金属、毒性成分和致癌可溶性有机成分，导致癌症发病率升高. 合理组织缸内气流运动，精确控制喷油时刻和点火时刻，良好的运行工况和保养是进一步改善缸内混合气的质量、提高汽油机燃烧过程、降低微粒排放的重要途径.2.1 点火时刻点火时刻的变化能显著影响汽油机燃烧过程，对燃油消耗率、扭矩输出和排放特性等具有较大的影响.由图1发现，排气微粒物在核态区域呈现双峰分布.随着延迟点火定时，GDI汽油机微粒物排放量随之降低[3]25-28.因为推迟点火定时，缸内燃油与新鲜空气的混合时间逐渐增加，缸内工质的混合雾化状态逐步改善，缸内燃烧更为充分，减轻了局部过浓区域燃油的热裂解和脱氢倾向，有利于抑制初级碳烟粒子的生成，减少积聚态颗粒物的生成；同时，推迟点火定时使膨胀行程缸内燃烧温度和排气温度升高，增强了高温条件下积聚态颗粒物的氧化速率，导致积聚态颗粒物排放降低.2.2 喷油开始时刻控制喷油时刻对发动机性能的影响尤为重要，正确的喷油策略控制形成合理的混合气分布，有效控制燃油碰壁的出现，降低机油被稀释的可能，进而减少碳烟等颗粒物排放的形成，改善燃油经济性和燃烧稳定性.由图2可见，随着喷油提前角的推迟，燃油碰壁量呈下降趋势.喷油开始时刻为400°曲轴转角时为最佳点，燃烧速率最快且油耗最低；喷油时刻继续推迟，虽然燃油碰壁量进一步降低，但要注意混合气均匀性会变差，燃烧不充分会导致油耗增大且燃烧稳定性恶化[4]565-570.2.3 火花塞通过加长火花塞裙部、改变火花塞的点火高度及观察对缸内汽油直喷发动机油气混合的影响，发现由于火花塞在缸内所占容积很小，火花塞的局部改变，对缸内平均湍动能基本无影响.总体上来说，对点火性能、排放性能影响不大.2.4 不同辛烷值的汽油高辛烷值汽油可以增强发动机的动力性，改善燃油经济性.但在大负荷时，由于使用95 号汽油发动机的点火提前角推迟，使缸内最高燃烧温度降低，生成NOx量减少，随着转速的升高，生成NOx降幅量越大；燃烧相位后移，使排气行程中已燃气体的温度增加，提高了CH、CO后期的氧化速率，THC、CO排放降低.在中低负荷，辛烷值的变化对CO排放影响不大.因此，燃用低辛烷值汽油可以降低THC、CO和NOx的排放量，但影响程度会随负荷和转速不同而变化.2.5 活塞形状对于直喷汽油机，有燃烧室凹坑的活塞燃烧效果要明显优于平顶活塞.以四气门发动机为研究对象，活塞顶部具备4气门对应的凹坑为基本结构，形成以下4种活塞顶：大凹坑(如图3中a)，在活塞顶部添加滚流引导槽(如图3中b)，取消导流槽(如图3中c)或活塞顶面平齐，取消燃烧室凹坑的高背(如图3中d).通过模拟直喷汽油机的进气、喷油和燃烧等工作过程，有研究发现：图3中d的设计有利于加强缸内湍流，促进燃油的蒸发，减少活塞的燃油碰壁量，有利于降低碳烟的排放，但缸内温度和压力峰值更高，增加了 NOx的生成[5]345-352.2.6 良好的运行工况和保养发动机运行工况会影响微粒排放情况.冷机怠速工况微粒排放较高，随着暖机进行，微粒排放减少.这是由于冷车起动时，汽缸的混合气浓度高，混合气氧含量低，排气微粒质量迅速增加，颗粒物的毒性最大.因此，对于缸内直喷汽油机，起动前同样需要预热，特别是冬季及严寒地区.另外缸内直喷发动机具有高压缩比，可达到25∶1，缸内具有高温、高压的特点，因此为保证发动机内部良好的润滑和冷却，降低微粒排放，一般情况下需要加合成机油，个别车型发动机要求加注全合成机油.缸内直喷汽油机以高动力、低油耗、高功率质量比在世界范围内得到认可，但同时要重视缸内直喷汽油机的微粒排放.通过以上的分析发现，适当的延迟点火定时，推迟喷油提前角，选择“平顶+凹坑”的活塞设计、快速暖机、合理控制空燃比等措施，可以优化GDI汽油机燃烧过程，能有效控制GDI微粒排放.【相关文献】[1] 李新令，黄震. 柴油机排气尾流中核模态颗粒数浓度和粒径分布变化特性[J]. 科学通报，2012(01).[2] 裴毅强，张建业，李翔，等.增压直喷汽油机起动怠速及混合气浓度对微粒排放的影响[J].天津大学学报(自然科学与工程技术版),2014(02).[3] 魏传芳，董伟，于秀敏，等.点火提前角对直喷汽油机微粒排放特性的影响[J].车用发动机,2014(04).[4] 韩文艳，许思传，周岳康，等.喷油开始时刻对缸内直喷汽油机性能的影响[J]. 同济大学学报(自然科学版)，2013,41(4).[5] 郑朝蕾,刘春涛,胡铁刚,等.活塞形状对直喷汽油机工作影响的数值模拟[J]. 内燃机学报，2014(04).。
汽车排放及控制技术试题与答案
一、填空题1、汽车排放的污染物主要有_ 一氧化碳_、氮氧化合物_、_ 碳氢化合物__和__微粒____;2、柴油机氮氧化物的生成主要受三个要素的影响,分别是_ 喷油定时_、 放热规律___和 负荷与转速的影响_;3、三元催化转化器的起燃特性有两种评价方法,对于催化剂常用__ 起燃温度 __来评价,而对于整个催化转化系统则用__ 起燃时间 _来评价;4、微粒捕集器的过滤机理存在四种,即_ 扩散机理、 拦截机理_、 惯性碰撞机理_、 重力沉积机理_;5、电控柴油喷射系统已发展了三代,第一代是 位置控制_ 系统,第二代是_ 时间控制__系统,第三代是 电控高压共轨 系统;6、目前控制汽油机氮氧化物排放最主要的措施是_ 废气再循环技术_;7、常用排放污染物取样系统有 直接取样系统___、_稀释取样系统_和_定容取样系统_;8、汽油发动机中未燃HC 的生成主要来源于_ 燃烧室未燃燃料、 窜入曲轴箱的未燃燃料和 燃油系统蒸发的燃油蒸汽_ 三种途径;9、缸内直接喷射汽油机与其它汽油机相比,最大区别是_ 汽油喷射的位置_;10、EGR 率是指 ×100%+返回废气量进气量返回废气量11、为使三元催化转化器的净化效率达到80%以上,其过量空气系数Φa “窗口”应达到的要求是“窗口”很窄,宽度只有_ ~;12、生成氮氧化物的三个要素是_ 混合气浓度_、 温度_和 氧浓度_;13、目前微粒捕集器被动再生的方法主要有 化学催化的方法_;14、排气成分分析中,CO和CO2用_ 不分光红外线气体分析仪_测量,NO用_ 化学发光分析仪_测量,HC用 _ 氢火焰离子型分析仪_测量,氧多用顺磁分析仪_测量;15、烟度的测量方法主要有两类：滤纸法__和消光度法__;16、目前,各国正纷纷开发各种代用燃料以解决未来石油能源枯竭的问题,其中最主要的代用燃料是天然气__、液化石油气_、醇类燃料__和植物油__;17.汽车排放污染主要来源于发动机排出的废气 ;18.柴油机的主要排放污染物是微粒_ 、氮氧化物和碳氢化合物 _;19.发动机排出的NO量主要与负荷、转速_有关;X20开环控制EGR系统主要由__EGR阀__和___EGR电磁阀__等组成;21.在开环控制EGR系统中,发动机工作时,ECU给EGR电磁阀通电停止废气再循环的工况有：高速大负荷_、高速小负荷 _、部分负荷__;22.随发动机转速和负荷减小,EGR阀开度将_增大__;23.三元催化转换器的功能是_ 将发动机排出的废气中的有害气体转变为无害气体,有效地降低废气中的一氧化碳、碳氢化合物及氮氧化物的含量___;24.给发动机控制模块反馈信号的传感器主要有_ 进气压力传感器__ 、转速传感器___;27.废气再循环的主要目的是_ 控制氮氧化合物的排放__;28.减少氮氧化合物的最好方法就是_ 降低进气温度_;29.废气在循环会使混合气的着火性能和发动机输出功率 _降低_;30.目前所用的二次空气供给方法有__空气泵系统__ 、__脉冲空气系统__两种;31.汽油机的主要排放污染物是 CO 、NO、HC ;X系统主要有机械式 EGR系统和电控式 EGR系统;33.二次空气供给系统在一定情况下,将额外的空气送入排气管,以降低CO和HC的排放量;34.装有氧传感器和三元催化转换装置的汽车,禁止使用含铅汽油;35.发动机工作进行废气再循环时,废气再循环量的多少可用 EGR率来表示;是控制中的氧气与氮气在高温、富氧条件下形成的;__的排放;37．三元催化转换器正常起作用是以减少_ HC、CO 、NOX38.催化转换器是安装在排气支管___和__消声器___之间;最好的方法是_ 废气再循环技术__;39.减少NOX二、判断题量越多; X1.气缸内的温度越高,排出的NOX2.催化转换器发生破裂、失效时也会造成发动机动力性下降; X3.燃烧的温度越低,氮氧化合物排出的就越多; X系统会对发动机的性能造成一定的影响; √5.怠速时,CO的排放量最多,NOx最少;X6.加速时,HC排放量最少,NOx增加最显着X ;7.曲轴箱窜气的主要成份是HC和CO; √8.废气再循环的作用是减少HC、CO和NOx的排放量; X9.发动机温度过高不会损坏三元催化转换器; X10.空燃比反馈控制在各种电控发动机上都使用;√11、汽油机的稀燃技术虽能提高指示热效率但会引起氮氧化物排放的增加; X12、炭烟排放是汽油机的主要问题; X13、汽油机的怠速转速越低将导致CO和HC排放越高; √14、喷油提前角过大将导致柴油机工作粗暴,且氮氧化物增加;√15、适当减小点火提前角可降低汽油机氮氧化物的排放;√16、柴油机在采用增压技术时,当低增压时应采用定压增压系统,高增压时则宜采用脉冲涡轮增压系统; X17、催化剂化学中毒主要有铅中毒、硫中毒和磷中毒;√18、利用喷油规律,为提高柴油机的循环热效率,应增大其喷油持续角X19、采用缸内直接喷射能降低氮氧化物的排放; X20、高速小负荷和低速大负荷时,柴油机单位油耗的微粒排放量均较大; X21、采用废气再循环能有效降低汽油发动机的NOx排放,因此EGR率越大越好; X22、提高怠速转速对于改善怠速排放是有利的; √23、对柴油机喷油规律进行改进主要目的是降低NOx的排放;X24、将喷油延迟,颗粒的排放量在各种工况下都会增加; √25、汽油机采用增压技术将受到压缩比的限制√26、车用催化剂的催化反应属于多相催化过程;√27、点火延迟会使HC排放上升; √28、喷油定时的延迟是减少氮氧化物排放浓度的有效措施;X29、考虑到十六烷值对发动机燃烧的影响,当其值较高时可推迟喷油以降低氮氧化物的影响;√包括未燃烧和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化雾; √是燃烧过程中形成的多种氮氧化物,是由于混合气在高温、富氧下燃烧时产生的;√32.只有当混合气的空燃比保持稳定时,三元催化转换器的转换效率才能得到精确控制; X三、名词解释1、EGR 率：废气混入的多少用EGR 率表示,其定义为：EGR 率：×100%+返回废气量进气量返回废气量2、后处理净化：将净化装置串接在发动机的排气系统中,在废气排入大气前;利用净化装置在排气系统中对其进行处理,以减少排入大气的有害成分;3、废气涡轮增压：利用汽油机排出的具有一定能量的废气进入涡轮并膨胀做功,废气涡轮的全部功率用于驱动与涡轮机同轴旋转的压气机,在压气机中将新鲜空气压缩后再送入气缸;4、微粒捕集器再生：除去微粒捕集器内沉积的微粒恢复微粒捕集器性能的过程;5、缸内直喷：将喷油器安装在燃烧室内,汽油直接喷入燃烧室,空气则通过进气门进入燃烧室与汽油混合成混合气被点燃做功;6、分层燃烧：要合理地组织气缸内的混合气分布,使在火花塞周围有较浓的混合气,而在燃烧室内的大部分区域具有很稀的混合气,这样可确保正常点火和燃烧,同时也扩展了稀燃失火极限,并可提高经济性,减少排放;7、 三元催化转化效率：()()()()100%i i i i o i ic c c η-=⨯ —排气污染物在催化器中的转化效率 —排气污染物在催化器进口处的浓度或体积分数 —排气污染物 在催化器出口处的浓度或体积分数 9、机内净化：从有害排放物的生成机理及影响因素出发,以改进汽油机燃烧过程为核心,达到减少和抑制污染物生成的各种技术;10、二次空气法：它通过向废气中吹进额外的空气,增加其氧气的含量;这样可以使废气中未燃烧的有害物质CO 和碳氢化合物在高温下再次燃烧;11、被动再生系统：利用柴油机排气自身的能量使微粒燃烧,达到再生捕集器的效果;四、简答题第5题12分,其余每题8分,共44分()i ηi i ()i ic i ()i oc1、简述增压技术对柴油机排放的影响;P87的排答：①、增压使CO排放进一步降低；②、增压使HC的排放减小；③、增压使NOX的排放减少;放增加；④、增压使微粒的排放减少；⑤、增压使CO22、试对柴油机EGR与汽油机EGR 进行比较;P85答：①、各工况要求的最大EGR率不同；②、EGR率不同；③、柴油机进气管与排气管之间的压差较小,所以柴油机的废气再循环系统要比汽油及复杂;3、汽油机在起动阶段出现较大的初始排放量的主要原因;P31答：在常温启动时汽油机的转速,进气系统和气缸温度较低,空气流动速度也低,汽油很难完全蒸发,较多的汽油沉积在进气系统和汽缸壁面上,形成油膜,导致汽油雾化差,混合气质量欠佳,燃油壁流现象严重,各缸混合气分配不均匀;在低温下,汽油的饱和蒸气压力下降,难以形成在着火界限可燃的混合气,为了顺利启动,必须向汽油机提供很浓的混合气,浓混合气,低的压缩温度和壁面温度等,都使得燃烧不完全,CO和HC的排放浓度增加;另一方面,启动时混合气的过浓及气体温度低,氧气缺乏使得NOx排放浓度低,但呈上升趋势,这可能是由于机体温度升高的造成的;汽油机在热启动时由于其较常温启动时进气量少,混合气浓,CO排放的峰值高,HC排放低,同时热启动时发动机缸盖内混合气温度高于常温启动,NOx的排放在以后的时间都高于常温启动;4、试述柴油机电控高压共轨系统的组成及其基本特点;P81答：组成：主要由电控单元ECU、高压油泵、共轨管和高压油管、电控喷油器以及各种传感器和执行器等组成;基本特点：①共轨系统中的喷油压力柔性可调,对不同工况可确定所需的最佳喷射压力,从而优化柴油机综合性能;和微粒排放同时②可独立地柔性控制喷油正时,配合高的喷射压力120～200MPa,可将NOX控制在较小的数值范围内;③柔性控制喷油速率,实现理想喷油规律,容易实现预喷射和多次喷射,既可降低柴油机NOX,又能保证优良的动力性和经济性;④由电磁阀控制喷油,其控制精度较高,高压油路中不会出现气泡和残压为零的现象,因此在柴油机运转范围内,循环喷油量变动小,各缸供油不均匀性得到改善,从而减轻柴油机的粗暴并降低排放;5、简述汽油机HC的生成机理;P11答：①、火焰在壁面淬冷；②、润滑油膜对燃油蒸汽的吸附与解吸；③、狭隙效应；④、燃烧室内沉积物的影响；⑤、体积淬熄；⑥、碳氢化合物的后期氧化6、汽油机机内净化的主要措施有哪些P34答：①、大力推广汽油喷射电控系统；②、改善点火系统；③、积极开发分层充气及均质稀燃的新型燃烧系统；④、选用结构紧凑和面容比较小的燃烧室；⑤、采用废气再循环技术；⑥、采用增压技术；⑦、采用可变气门正时技术;7、简述有利于柴油机排放的理想喷油规律;P77答：①、滞燃期内的初期喷油量控制了初期放热率,从而影响最高燃烧压力和最大压力升高率；②、为了提高循环热效率,应尽量减小喷油持续角,并使放热中心接近上止点；③、再喷油后期,喷油率应快速下降以避免燃烧拖延,造成烟度及耗油量的加大;8、三效催化转化器的组成和催化反应机理是什么P92答：组成：它由壳体、垫层和催化剂组成;其中,催化剂包括载体、涂层和活性组分反应机理：催化作用的核心是催化剂;催化剂是一种能够改变化学反应达到平衡的速率而本身的质量和组成在化学反应前后保持不变的物质;有催化剂参与的化学反应就称为催化反应;化学动力学过程三个步骤的机理如下：①吸附过程；②表面反应过程；③脱附过程9、汽油机实现稀燃的具体技术措施有哪些P105答：①运用可变涡轮控制系统,在部分负荷工况下,产生较强的涡流,得到高的输出转矩,在全负荷时,为了得到高的充气效率,保证高功率输出,要减小涡流强度甚至不用涡流②采用结构紧凑的燃烧室,提高燃烧速率,减小热损失,并采用尽可能高的压缩比③采用电控顺序喷射系统,扩展稀燃失火极限④采用高精度空燃比控制系统,把NOx排放降到足够低的水平⑤运用分层燃烧技术,在火花塞周围形成较浓混合气,使着火稳定⑥采用废气再循环,使排气中的NOx进一步降低10、试述催化剂的劣化机理;P96答：三效催化剂的劣化机理是一个非常复杂的物理、化学变化过程,除了与催化转化器的设计、制造、安装位置有关外,还与发动机燃烧状况、汽油和润滑油的品质及汽车运行工况等使用过程有着非常密切的关系;影响催化剂寿命的因素主要有四类,即热失活、化学中毒、机械损伤以及催化剂结焦;在催化剂的正常使用条件下,催化剂的劣化主要是由热失活和化学中毒造成的;1热失活：指催化剂由于长时间工作在850以上的高温环境中,涂层组织发生相变,载体烧熔塌陷,贵金属间发生反应,贵金属氧化及其氧化物与载体发生反应而导致催化剂中氧化铝载体的比面积急剧减小,催化剂活性降低的现象;2化学中毒：指一些毒性化学物质吸附在催化剂表面的活性中心不易脱附,导致尾气中的有害气体不能接近催化剂进行反应,是催化转化器对有害排放物的转化效率降低的现象3机械损伤：指催化剂及其载体在受到外界激励负荷的冲击,振动,乃至共振的作用下产生磨损甚至破碎的现象4催化剂结焦：发动机的不正常燃烧产生的炭烟沉积在催化剂上,导致催化剂被沉积物覆盖和堵塞,不能发挥其应有作用的现象11 三效催化器的匹配1三效催化器与电控燃油喷射系统的匹配2三效催化器与排气系统的匹配3催化器与燃料及润滑油的匹配。
缸内直喷式汽油车颗粒物排放试验研究
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此 ，开展缸 内直喷汽油机车辆的颗粒物排放特性研 究具有重要意义。 本文利用颗粒物测量设备对装用缸内直喷式汽 油机的轻型汽车进行颗粒物质量排放和数量排放行
作 者简介：刘晓亮 （ １ ９ ８ ２ 一 ） ，男，工程师 ，从事轻型汽 车排放检 测工作 和排放技 术研 究。Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ：ｘ ｉ ａ ｏ ｌ ｉ ａ ｎ ｇ ． １ ｉ ｕ ＠ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｍ
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燃油泵 (12～35MPa)
燃油泵 (5～10MPa)
燃油共轨
调压阀
喷油器 电磁阀
调压阀
电磁 喷油器
电磁 喷油器 燃油泵 (０.6～0.8MPa)
进气阀
压缩空气 (0.5MPa)
燃油箱
电控单元
燃油箱
燃油箱
电控单元 图13 缸内直喷式汽油机的燃油喷射系统
电控单元
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·April
栏目编辑：范颖
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熟悉，在此只重点介绍缸内直喷式汽油 机所应用的进气滚流阀和涡流阀。
现代缸内直喷式汽油机应用的进气 空气运动方式有两种：进气滚流和进气 涡流。发动机的基本结构对于气体流动 方案的选择起着决定性的作用。在四气 门汽油机上，若气门夹角较大，则大多 采用滚流支持的直喷式燃烧过程比较有 利，而气门夹角较小时则采用涡流支持 的直喷式燃烧过程。对于两气门汽油机 而言，则大多选择涡流支持的直喷式燃 烧过程。总而言之，需视燃烧系统(喷油 器、进气道和火花塞)的布置方式及燃烧 过程的组织如何以利于协调三者之间的 相互配合来选择。充量运动的主要任务 不仅要在宏观范围内支持混合汽的输送 和充量的分层，而且还要在微观油雾油 滴数量和尺度方面使充量均质化。这可 以通过将进气形成的充量运动维持到上 止点后，或者晚些时候转化成局部的扰 动来实现，使得汽缸中所有的混合汽都 能充分混合而完全燃烧，避免形成像柴 油机那样的炭烟和颗粒排放。例如：图
活性炭罐 热膜空气质量
流量计
电控单元
高压燃油泵
燃油箱通风电磁阀
进气管压力 /温度传感器
凸轮轴相位调节器
燃油共轨/ 高压喷油器
燃油压力传感器
电子节气门/位置传感器 EGR阀
滚流阀
EGR管
爆震传感器 (2个)
转速传感器
点火线圈 火花塞
(至ECU)
凸轮轴相 位传感器
(至ECU)
连续变化式氧传感器(LSU)(2个)
(至ECU)
燃油箱/按需调节的电动燃油泵
NOX催化器
图14 缸内直喷式汽油机系统布置图
现代缸内直喷式汽油机经历了这么 多年的不断摸索、改进和发展，至今基 本上形成了比较规范的设计，下文以应 用Bosch公司电控缸内直接喷射系统的 机型为例来介绍各相关系统的基本结构 及特点。
图14是现代缸内直喷式汽油机典型 的系统布置示意图，主要有进气系统、 喷油系统、点火系统、排气后处理系统 和电子控制系统等五大系统，所用的传 感器和执行部件大体上与进气道喷射汽 油机相似，但为适应缸内直喷式汽油机 工作原理的特点而有所不同。图14中示 出了采用Bosch公司Motronic MED7电 控汽油缸内直接喷射系统的主要部件。 这种高压喷油系统是一种共轨蓄压式喷 射系统，因此燃油能够按电控单元的指 令在任何时刻以所需要的压力由电控喷 油器精确计量并直接喷入汽缸，而所要 求的发动机输出扭矩值(即负荷大小)是由 司机根据行驶的需要踩下或松开加速踏 板模块，通过其中的“油门”位置传感 器发出的电信号通知电控单元来调节喷 油量而实现的(即所谓的扭矩控制方式， 将在电子控制系统章节予以介绍)。为了
(至ECU)
冷却水CU)
加速踏板模块
温度传感器
跃变式氧传感器 (LSU)(2个)
诊断灯
诊断接口
防盗锁
气辅助喷射系统，并曾试用于四冲程直 喷式汽油机。阻碍这类低压空气辅助喷 射系统得到广泛应用的主要原因是：虽 然其改善了混合汽的形成，在小缸径的 情况下可避免燃油湿壁现象，但是需要 额外的压缩空气。这非但增加了制造成 本，而且其能量消耗会使汽油机的燃油 耗增加1%～4%，同时相对较低的喷油 压力使得可供选择的喷油终点受到缸内 压力的限制，尤其是在增压发动机上。 至于AVL公司开发的那种空气辅助喷射 系统，则酷似非直喷式柴油机，充量进 出预混合室必将引起流动损失，对燃油 消耗产生不利的影响。
2.缸内直喷式汽油机的结构特点 2.1.系统概述
燃烧系统的设计与燃油喷射系统、 排气后处理以及发动机的电子控制一起 构成了现代缸内直喷式汽油机的核心技 术，而先进的电控喷射系统是发动机能 在不同模式下运行并在分层燃烧与均质 燃烧之间平顺转换的基础。同时，只有 使燃油的压力产生过程与喷射过程脱钩 并采用电子控制技术，才可能达到为此 所必需的调节范围和调节速度。
滚流阀真 空膜盒及 其位置传 感器
共轨压力 传感器
而喷入汽缸。 ⑵ 共轨式喷油系统：这是目前缸内直喷式汽
油机应用最为广泛的一种喷油系统，其工作原理 与当今柴油机使用的高压共轨喷油系统相同，只 是燃油共轨压力要低得多，约为5～12MPa。这 种共轨式喷油系统将燃油的高压产生与油量计量 两大基本功能分离，分别由燃油泵和电控喷油器 承担，这就为灵活而又精确地进行电子控制提供 了前提条件，特别适合于现代缸内直喷式汽油机 需要根据负荷在进气和压缩行程喷射实现分层混 合汽和均质混合汽运行之间的转换，为喷油系统 与充量运动和燃烧过程的匹配提供了极大的自由 度。因此，现代缸内直喷式汽油机几乎无不例外 都采用这种共轨喷油系统，本文将着重以这种喷 油系统为例介绍有关的内容。 1.3.2.低压混合汽直接喷射系统
NOX传感器
使发动机能够实现分层燃烧与均质燃烧 两种运行方式，必须将进气量调节与加 速踏板调节(负荷调节)分开，以便能够在 低负荷工况时节气门全开，实现发动机 无节流运行，而在高负荷工况时又能用 节气门来调节进气空气量。进气空气质 量可由电子节气门(EGAS)自由调节，并 应用热膜空气质量流量计来精确测量汽 缸吸入的空气质量。而混合汽控制由一 个普通的宽带λ传感器来实现，用于进 行λ=1的均质运行或分层稀薄运行调节 以及吸附式降NOx催化器再生的精确控 制(可参见电子控制系统章节)。为了降低 发动机的NOx原始排放，应尽可能采用 高的废气再循环(EGR)率，因此在热力循 环中废气再循环的精确调节是特别重要 的，采用一个进气管压力传感器来进行 废气再循环的测量。 2.2.进气系统
(接上期) 1.3.燃油喷射方面的基本要求和特点
汽油机的缸内直接喷射方式对燃油喷射系统 的要求肯定要明显高于进气道喷射方式，因为前 者不仅要实现高负荷时在进气行程期间的喷射， 而且还要满足部分负荷时在压缩行程后期即活塞 接近上止点时的喷射要求，因此其喷油压力要明 显高于进气道喷射方式，需达到5～12MPa。高压 燃油泵和喷油器是现代缸内直喷式汽油机的重要 部件，特别是喷油器的喷雾品质是保证良好混合 汽形成，以实现分层与稀燃的关键之一，这将在 下文有关喷油系统的章节中专门予以详述。
如图13右所示的澳大利亚奥比特(Orbital)公 司为二冲程汽油机开发的低压空气辅助喷射系统 就是属于这种类型，其燃油以0.6～0.8MPa，压 缩空气以0.5MPa压力喷入预混合室，形成混合汽 后再喷入汽缸。喷雾的油滴直径优于高压喷射系 统，只有10µm左右。为了能应用于四冲程汽油 机，奥地利AVL公司还曾开发过另一种空气辅助 喷射系统，即利用上一循环压缩行程中的高压气 体进入预混合室与喷入的燃油形成混合汽后再喷 入汽缸。美国Ford公司也曾开发过一种类似的空
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现代缸内直喷式汽油机(三) 文/江苏 范明强
范明强 (本刊专家委员会委员)
教授级高级工程 师，曾任中国第一汽车 集团公司无锡研究所发 动机研究室主任、湖南 奔腾动力科技有限公司 轿车柴油机项目部总工 程师、无锡柴油机厂高 级技术顾问和多所高校 客座教授。他有着四十 余年车用发动机研发经 验，曾先后主持过多种 机型的开发工作和国家 “八五”重点科技攻关 项目——“汽车发动机 电子控制技术”，荣获 国家重大科技成果奖、 国家科技进步二等奖和 汽车工业科技进步二等 奖，并出版《汽车发动 机电控汽油喷射技术》 和《现代汽车电子控制 技术和装置》等专著。
从图14可清楚地看到，现代缸内直 喷式汽油机的进气系统包括热膜空气质 量流量计、电子节气门(EGAS)、进气管 压力传感器、废气再循环(EGR)阀和进气 滚流阀(或涡流阀)等。其中前四种部件早 已在电控进气道喷射汽油机上被人们所
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通常，滚流阀及其操纵装置组合 成一个组件，连接在汽缸盖进气道侧。 如图19所示的是大众Lupo轿车1.4-FSI 直喷式汽油机的滚流阀组件。各缸的滚 流阀用螺钉安装在同一根轴上，由杠杆 机构和一个由电磁阀(安装在进气管侧 面)控制的真空膜盒操纵，其功能只局 限于滚流阀纯粹的开/关控制。真空膜 盒通过电磁阀从进气管上的一个单独的 真空罐中获得所需的真空。由于在分层 充气运转时可利用的真空度平均只有 0.01～0.015MPa，因此在日常使用和
直喷式汽油机 FEV滚流燃烧过程
图15 FEV公司直喷式汽油机的正向滚流
排气凸轮轴
进气凸轮轴
滚轮式摇臂
滚流阀板
火花塞 排气门
活塞
喷油器 进气门
连杆
图17 奥迪A3轿车2.0L-FSI直喷式汽油机进气 道及其滚流阀在汽缸盖上的布置
15所示的FEV滚流燃烧过程采用的可变 充量滚流运动，可使得稀薄分层混合汽 运转的特性曲线场范围内的烟度平均为 0.2博世烟度单位，最高不会超过0.5博世 烟度单位，这相当于众所周知的传统进 气道喷射汽油机的水平。