第二章 车用发动机.ppt

本章基本内容及要求,了解车用发动机的分类掌握车用汽油机的结构和工作原理了解电控燃油喷射系统的分类、组成和工作原理掌握汽油机点火系统的组成和工作原理掌握若干相关的重要概念车用发动机新技术索引,2.1车用发动机的分类,普通型车用发动机汽油机柴油机代用燃料发动机LPG、CNG、LNG、甲醇裂解燃料、乙醇裂解燃料、乙醇重整燃料、二甲醚（DME）、生物燃料、原油新型车用发动机（动力系统）ZEVZero-EmissionvehicleFCEVFuelCellElectricVehicleHEVHybridElectricVehicle太阳能,,,,车用发动机,2.2四冲程汽油机工作原理,,内燃机的整个工作过程是有若干个工作循环组成的；一个工作循环包括,以p-v示功图（内燃机工作过程中，气缸容积与缸内气体压力的变化关系），说明内燃机的工作原理,2.3车用汽油机总体构造,,曲柄连杆机构配气机构供给系点火系冷却系润滑系起动系,,车用汽油机,车用柴油机,四系二机构,,,,,,,,,,,2.4汽油机燃料供给系,1.可燃混合气浓度的表示方法空燃比A/F（AF）质量空燃比m/m体积空燃比v/v过量空气系数,柴油14.5汽油14.8NG16.75,柴油84.2汽油58.4NG9.52,2.4汽油机燃料供给系,1理论混合气1稀混合气1浓混合气0.4着火上限1.4着火下限,,与AF的数值对应关系,2.4汽油机燃料供给系,汽油机燃料供给系统发展历程,化油器Carburetor,电控燃油喷射EFIElectronicFuelInjection,汽油直接喷射GDIGasolineDirectInjection,1893-1995-2001.9；机械；AF11-18,1957-美-Bendix；1967-德-Bosch–至今；电控；AF14.7,1952-德-Bosch；1996-日-Mitsubishi、Toyota、大众、Ford、Benz；分层-超稀薄；AF13-40,2.4汽油机燃料供给系,2.电控燃油喷射系统-EFIEFI的优点（与化油器相比）能实现各稳定工况的最佳AF控制充气效率高，动力性好油耗低、有害排放低起动容易，过渡工况性能良好为其它新技术的进一步应用提供了可能,2.4汽油机燃料供给系,EFI概况1957年，〔美〕Bendix发明；〔德〕Bosch公司购买其专利生产EFI的核心以ECU为控制中心，以多个传感器检测到的发动机参数为基础，按ECU控制程序闭环控制喷油量，从而得到各种工况的最佳AF目前，所有的汽油发动机均采用了EFI,2.4汽油机燃料供给系,EFI分类按喷油器数量分单点喷射（SPI）﹠多点喷射（MPI）按喷射方式分连续喷射﹠间隙喷射按喷射时序分同时喷射﹠逐缸（次序）喷射﹠分组喷射,2.4汽油机燃料供给系,按喷射部位分向进气歧管内（朝进气门）喷向缸内喷（GDI）按控制方式分机械控制（K-Jetronic）机械电子控制（KE-Jetronic）电子控制（EFI）,D-EFIL-EFILH-EFIMONO-EFI,2.4汽油机燃料供给系,典型EFI系统介绍（三大类）机械控制汽油喷射系统（K-Jetronic）,2.4汽油机燃料供给系,K-Jetronic要点〔德〕Bosch公司1967年生产两大特点以机械液力方式控制混合气的调节和配制采用定压多点连续喷射应用情况Benz200系列、一汽Audi100五缸机、Audi2001B,2.4汽油机燃料供给系,机械电子控制汽油喷射系统（KE-Jetronic）,2.4汽油机燃料供给系,KE-Jetronic要点〔德〕Bosch公司1982年生产主要特点机械液力控制电子开环或闭环控制应用情况Benz380sel、500sl、190E、Audi400S,2.4汽油机燃料供给系,电子控制汽油喷射系统（EFI）D-EFI（D-Jetronic）,,2.4汽油机燃料供给系,主要特点电子控制﹠多点间隙分组喷射﹠脉宽控制以发动机进气管压力和转速作为基本控制参数，控制基本循环喷油量结构简单、工作可靠。但控制精度稍差（开环）应用情况最早（1967年）目前汽车上使用的是改良型（闭环）的D-JetronicVolkswagen1600、Benz250CE、280SE、TOYOTAHIACE、CROWN、CAMRY、ACCORD,2.4汽油机燃料供给系,L-EFI,,,,2.4汽油机燃料供给系,主要特点电子控制﹠多点间隙分组喷射﹠脉宽控制以发动机进气量和转速作为基本控制参数采用翼子板（叶片）式空气流量计，精度较高应用情况（主要用在中低档车上）广泛被欧洲、日本汽车公司采用如〔德〕BMW、OPEL（奥贝尔、欧宝）〔意〕ALFAROMEO、FIAT〔法〕RENAULT〔日〕TOYOTA、NISSAN、MAZDA,2.4汽油机燃料供给系,LH-EFI（L-EFI的变型系统）,,2.4汽油机燃料供给系,主要特点与L型不同之处电子控制﹠多点间隙分组喷射﹠脉宽控制采用热线式或热膜式空气流量计，测量精度高采用大规模数字集成电路，运算速度快、控制范围广，功能更完善应用情况（主要是中高档轿车）〔德〕BENZ600SE〔瑞〕VOLVO240系列〔日〕NISSAN、MAZDA626、LS400（凌志）,如怠速控制、λ传感器闭环排放控制,2.4汽油机燃料供给系,SPITBI系统GM公司CFI系统FORD公司ECI系统MITSUBISHI公司Mono-JetronicBOSCH公司,,典型的SPI有,,ThrottleBodyInjection节气门体燃油喷射,CenterFuelInjection中央燃油喷射,ElectronicallyControlledInjection,2.4汽油机燃料供给系,主要特点用一个或二个安装在节气门体上的喷油器，向节气门前方进气管喷控制原理与多点喷射系统相似喷射压力低0.1MPa左右，对燃油系统要求低性能上优于电控化油器但不及MPI应用情况（主要用在中、普及型轿车上）〔美〕GM塞维利亚V8FORD马克7型V8CHRYSLER帝国L4〔日〕TOYOTA光冠L4MITSUBISHI华丽格兰特L4,2.4汽油机燃料供给系,Motronic（Bosch-M型）,2.4汽油机燃料供给系,主要特点L-EFI电子点火系统（一个ECU同时控制两个系统）具有良好的起动性、怠速稳定性、加速性、经济性、排放性（含λ传感器闭环控制、超速运转切断供油、发动机输出扭矩动态控制、爆震控制、EGR、排温监视等）应用情况（主要用在高级轿车上）〔美〕FORD〔日〕TOYOTA、NISSAN〔德〕Audi五缸20气门、AudiV8/32气门BMW535i,2.4汽油机燃料供给系,EFI系统的组成及其主要装置,2.4汽油机燃料供给系,空气供给子系统作用向发动机提供最佳空燃比所需的洁净空气。组成,2.4汽油机燃料供给系,*空气流量传感器AFS（AirFlowSensor）,间接测量法,直接测量法,2.4汽油机燃料供给系,翼片式AFS组成工作原理,2.4汽油机燃料供给系,主要特点结构简单、工作可靠测量精度恒定（不随测量板转角而变化）有一定的进气阻力，动态响应慢、易磨损所测量的是空气的体积流量，需对温度和压力进行修正应用情况中、低档轿车（L-EFI上）,2.4汽油机燃料供给系,Karman涡流式AFS组成工作原理,2.4汽油机燃料供给系,主要特点Karman涡流频率的检测方式有反光镜式和超声波式两种信号反应快所测量的是空气的体积流量，需对温度和压力进行修正应用情况中、高档轿车（LH-EFI上），现少用,2.4汽油机燃料供给系,热线式AFS组成铂金热线电阻RH温度补偿电阻Rc精密电阻RA电桥（高阻值）电阻RB控制电路（混合电路）,2.4汽油机燃料供给系,工作原理流经的空气质量流量被带走的热量，此时电桥失去平衡必须通过RH的电流IH。即,再通过RA转变为电压降，并作为电压输出信号传给ECU,2.4汽油机燃料供给系,主要特点结构简单进气阻力小、响应快、测量精度高所测量的是空气的质量流量，无需进行温度和压力修正ECU中设有“自洁电路”（发动机熄火后，自动将铂热线加热至1000℃，并维持1s2s，烧掉沾附在铂热线上的灰尘，维持高的测量精度）应用情况中、高档轿车（LH-EFI上）应用越来越广泛,,2.4汽油机燃料供给系,热膜式AFS结构和工作原理与热线式AFS基本相同。只是将热线换成热膜（由发热金属铂固定在薄的树脂上制成）主要特点使用寿命比热线式长不会被空气中的灰尘所沾附,2.4汽油机燃料供给系,燃油供给子系统作用向发动机供给燃烧所需的汽油组成电动燃油泵*滤清器燃油压力调节器*喷油器*,2.4汽油机燃料供给系,*电动燃油泵作用提供0.20.3Mpa的汽油结构与工作原理滚柱泵齿轮泵涡轮泵双级泵,,2.4汽油机燃料供给系,*燃油压力调节器作用保证喷油器喷油压力与进气管压力之差为恒定值。结构,2.4汽油机燃料供给系,工作原理P△px＞F时阀开回油油压P△px＜F时阀关回油量油压P△pxF时阀开度一定，油压恒定。,2.4汽油机燃料供给系,作用根据ECU指令将汽油在恒压下（≈0.25Mpa）定时、定量地以雾状喷入进气门上方的进气管中结构电磁/轴针式注意每缸一个为一次性使用，不可拆,主喷油器,,还有球阀式和片阀式结构,*喷油器分为主喷油器冷起动喷油器,2.4汽油机燃料供给系,作用冷起动时，额外加大喷油量，使混合气变浓，改善冷起动性能结构注意只有一个安装在总进气管上、节气门后方由热限时开关控制,一般持续10s。水温↓→加浓时间↑,2.4汽油机燃料供给系,电子控制子系统作用检测发动机工作状况，精确控制喷油量、喷油正时和点火正时组成传感器*ECU*执行器*,2.4汽油机燃料供给系,空气流量传感器AFS（AirFlowSensor）进气歧管压力传感器MAP（ManifoldAbsolutePressure）曲轴位置传感器CPS（CrankshaftPositionSensor）节气门位置传感器TPS（ThrottlePositionSensor）转速传感器SP（Speed）水温传感器CTS（CoolantTemperatureSensor）进气温度传感器ATS（AirTemperatureSensor）氧传感器车速传感器VSS（VehicleSpeedSensor）爆震传感器KS（KnockSensor）,,2.4汽油机燃料供给系,中央处理器（CPU）随机存储器（RAM）只读存储器（ROM）输入、输出回路输入/输出接口（I/O）,,2.4汽油机燃料供给系,电动燃油泵FP（FuelPump）油压调节器电磁喷油器怠速空气调节器IAC（IdleAirController）废气再循环EGR（ExhaustGasRecirculation）点火器,,2.5汽油机点火系,1.点火系的作用点燃混合气点火顺序必须满足汽油机的工作顺序点火时间（）必须满足汽油机不同工况的要求,,,关键如何才能点燃混合气思考,2.5汽油机点火系,2.点火系分类,2.5汽油机点火系,3.传统蓄电池点火系的工作原理,,2.5汽油机点火系,关键知识点（2个）点火能量的影响因素（8个方面）自感电流容电器的作用发动机转速点火线圈温度热敏电阻的作用断电器张开间隙,--提高次级电压--保护断电触点不被烧蚀,保持任何转速下初级电流的基本稳定,2.5汽油机点火系,发动机缸数蓄电池（电瓶）电压火花塞积炭其它如断电器凹凸不平、火花塞间隙等,检查方法走“吊火”,与“触点”关系密切,2.5汽油机点火系,点火提前角何谓点火提前角在压缩过程中，当火花塞跳火时，活塞顶部距上止点之间的距离所对应的曲轴转角。点火提前角需要多大过大过小合适的应是使出现在上止点后1015CA,,2.5汽油机点火系,的影响因素（3个）转速nn离心式点火提前角自动调节装置负荷Pen一定，Pe↗节气门开度一定，Pe↗汽油的品质（辛烷值）辛烷值抗暴性辛烷值效正器,,真空式点火提前角自动调节装置,2.5汽油机点火系,离心式点火提前角自动调节装置,2.5汽油机点火系,真空式点火提前角自动调节装置,2.5汽油机点火系,4.电子点火系,,2.5汽油机点火系,5.微机控制的电子点火系MCI,2.6车用发动机新技术索引,先进热机技术,新能源技术,新型动力系统,燃烧控制技术燃料供给技术进排气技术电控点火技术智能化技术,气体燃料含氧燃料生物燃料氢,电力推进混合动力燃料电池风帆动力系统,,,,,2.6车用发动机新技术索引,,2.6车用发动机新技术索引,共轨系统（CRS）CommonRailSystem,,,电控；中压共轨；高压共轨,2.6车用发动机新技术索引,涡轮增压中冷（TCI）TurboChargerwithInter-cooling,可变进气歧管,可变气门正时和气门升程电子控制系统（VTEC）VariablveTimingandValveLifeElectronicControlSystem,进排气技术,,,,进气脉冲；低速-长；高速-短；,增大充量系数；提高功率；降低油耗,1989.Honda；首次同时控制气门正时/升程,可变气门正时（VVT）VariablveTiming,,,废气再循环（EGR）,排气后处理,,,三元催化净化,选择催化还原（SCR）,微粒捕捉器,2.6车用发动机新技术索引,,气体燃料LPG、CNG、LNG,单一燃料,两用燃料,双燃料,微油引燃,2.6车用发动机新技术索引,,含氧燃料,生物燃料,甲醇（CH3OH）；乙醇（C2H5OH）；二甲醚（CH3OCH3）,沼气（CH4）；酒精（C2H5OHH2O）；动植物油；地沟油,氢,水,最清洁燃料；制备-储存,掺水；喷水,,,,,本章小结,几个重要概念车用汽油机的结构和工作原理；车用汽油机与柴油机的主要差别电控燃油喷射系统的优点、分类、组成、作用和工作原理点火系种类、传统蓄电池点火系的组成和工作原理、电子点火系与之不同之处,,