第1講第五章汽車發(fā)動機(jī)輔助控制

1、第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制怠速控制怠速控制(ISC) 排放污染控制排放污染控制（廢氣再循環(huán)（EGR）和汽油蒸發(fā)控制） 進(jìn)氣系統(tǒng)控制進(jìn)氣系統(tǒng)控制（進(jìn)氣諧振增壓控制系統(tǒng)、可變進(jìn)氣控制系統(tǒng)多氣門、可變氣門正時、可變氣門升程、進(jìn)氣渦可變氣門升程、進(jìn)氣渦流控制流控制、廢氣渦輪增壓系統(tǒng)）稀薄燃燒控制稀薄燃燒控制第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制 在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，如果完全放松油門踏板，這時發(fā)動機(jī)就處于怠速狀態(tài)。怠速狀態(tài)是指發(fā)動機(jī)空轉(zhuǎn)時一種工作狀況。 發(fā)動機(jī)怠速時的轉(zhuǎn)速被稱為怠速轉(zhuǎn)速，是維持發(fā)動機(jī)沒有做功時正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速。怠速時發(fā)動機(jī)動力消耗在汽車發(fā)動機(jī)在內(nèi)的傳動系統(tǒng)內(nèi)部零件的摩擦、空調(diào)、電器和動力轉(zhuǎn)

2、向裝置。怠速轉(zhuǎn)速可以通過調(diào)整怠速時進(jìn)氣量來調(diào)整其高低。一般來講，怠速轉(zhuǎn)速以發(fā)動機(jī)不抖動時的最低轉(zhuǎn)速為最佳。怠速不穩(wěn)（阻力變化和進(jìn)氣不穩(wěn)），過低（易熄火）、過高（增加油耗）。 第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制怠速控制(ISC)控制的目標(biāo)： 穩(wěn)定的最低速度和良好的排放怠速控制(ISC)控制的系統(tǒng)原理： 根據(jù)汽車及發(fā)動機(jī)自身和車載設(shè)備的工況，由ECU決定控制目標(biāo)轉(zhuǎn)速，并與實際轉(zhuǎn)速比較后發(fā)出控制信號去調(diào)節(jié)發(fā)動進(jìn)氣量的大小，完成怠速控制。噴油量由ECU計算得到。典型工況怠速控制：起動后、暖機(jī)中、負(fù)荷變化（如有無空調(diào)）和減速過程 第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制怠速空氣量的調(diào)節(jié)方式： 第一講第五章 汽車發(fā)

3、動機(jī)輔助控制怠速控制(ISC)控制方式：反饋控制方法，通過節(jié)氣門旁通控制和節(jié)氣門調(diào)節(jié)控制第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制步進(jìn)電機(jī)控制裝置第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速控制裝置第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制起動控制暖機(jī)控制負(fù)荷預(yù)測控制學(xué)習(xí)控制第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制直接對節(jié)氣門調(diào)節(jié)來控制怠速第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制直接對節(jié)氣門調(diào)節(jié)來控制怠速第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制排放污染控制排放污染控制 廢氣再循環(huán)（EGR） 汽油蒸發(fā)污染控制（碳罐吸收） 第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制廢氣再循環(huán)（廢氣再循環(huán)（EGR）目的：）目的： 排氣

4、中的少部分廢氣經(jīng)EGR閥進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)，與混合氣混合后進(jìn)入氣缸參與燃燒。少部分廢氣進(jìn)入氣缸參與混合氣的燃燒，降低了燃燒時氣缸中的溫度，因NOX是在高溫富氧的條件下生成的，故抑制了NOX的生成，從而降低了廢氣中的NOX的含量。第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制廢氣再循環(huán)（廢氣再循環(huán)（EGR）目的：）目的： 排氣中的少部分廢氣經(jīng)EGR閥進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)，與混合氣混合后進(jìn)入氣缸參與燃燒。少部分廢氣進(jìn)入氣缸參與混合氣的燃燒，降低了燃燒時氣缸中的溫度，因NOX是在高溫富氧的條件下生成的，故抑制了NOX的生成，從而降低了廢氣中的NOX的含量。第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制廢氣再循環(huán)程度用廢氣再循環(huán)程度用EGR率

5、表示：率表示： 有資料表明EGR率達(dá)15%時NOX排放量即可減少60%。100%EGREGREGR流量吸入空氣量流量率第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制廢氣再循環(huán)（廢氣再循環(huán)（EGR）工作原理：）工作原理： 發(fā)動機(jī)控制電腦即ECU根據(jù)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷(節(jié)氣門開度)、溫度、進(jìn)氣流量、排氣溫度控制電磁閥適時地打開，進(jìn)氣管真空度經(jīng)電磁閥進(jìn)入EGR閥真空膜室，膜片拉桿將EGR閥門打開，排氣中的少部分廢氣經(jīng)EGR閥進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)，與混合氣混合后進(jìn)入氣缸參與燃燒。第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制廢氣再循環(huán)（廢氣再循環(huán)（EGR）：）：過度的廢氣參與再循環(huán)，將會影響混合氣的著火、性能，從而影響發(fā)動機(jī)的動力性。

6、特別是在發(fā)動機(jī)怠速、低速、小負(fù)荷及冷機(jī)時，再循環(huán)的廢氣會明顯地影響發(fā)動機(jī)性能。 當(dāng)發(fā)動機(jī)超過一定的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷及達(dá)到一定的溫度時，ECU控制少部分(或關(guān)閉）廢氣參與再循環(huán)。 參與再循環(huán)的廢氣量根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度及廢氣溫度的不同而不同，以達(dá)到廢氣中的NOX最低。 第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制閉環(huán)廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)：閉環(huán)廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)：EGR率實時控制，以用EGR率（檢測進(jìn)氣管中氧含量）和EGR閥開度（位置傳感器檢測開度）反饋。 第一講第五章第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制汽車發(fā)動機(jī)輔助控制n汽油蒸發(fā)污染控制汽油蒸發(fā)污染控制（碳罐吸收）第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制進(jìn)氣系統(tǒng)控制：進(jìn)

7、氣系統(tǒng)控制：進(jìn)氣諧振增壓控制系統(tǒng)可變進(jìn)氣控制系統(tǒng)（多氣門、可變氣門正時、可變氣門升程、進(jìn)氣渦流控制） 廢氣渦輪增壓系統(tǒng)第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制進(jìn)氣系統(tǒng)控制：進(jìn)氣諧振增壓控制系統(tǒng)（ACIS）第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制可變進(jìn)氣控制系統(tǒng)可變進(jìn)氣控制系統(tǒng)：多氣門控制進(jìn)氣流速和進(jìn)氣渦流控制第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制可變氣門正時技術(shù)背景：可變氣門正時技術(shù)背景： 氣門開啟相位、氣門關(guān)閉相位（開、關(guān)相位差即為氣門開啟持續(xù)角）和氣門升程三氣門正時參數(shù)影響發(fā)動機(jī)的功率、排放和油耗。 第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制可變氣門正時技術(shù)背景：可變氣門正時技術(shù)背景： 進(jìn)氣門提前開啟，進(jìn)氣時間充足，有利

8、高速時進(jìn)氣門提前開啟，進(jìn)氣時間充足，有利高速時提高充氣量；氣門重疊角（進(jìn)氣和排氣同時開啟提高充氣量；氣門重疊角（進(jìn)氣和排氣同時開啟的區(qū)間角）有利廢氣再循環(huán)，但起動困難。怠速的區(qū)間角）有利廢氣再循環(huán)，但起動困難。怠速不穩(wěn)和低速粗暴；高速時推遲進(jìn)氣關(guān)閉相位可以不穩(wěn)和低速粗暴；高速時推遲進(jìn)氣關(guān)閉相位可以充分利用高速氣流的慣性效應(yīng)來提高充氣效率，充分利用高速氣流的慣性效應(yīng)來提高充氣效率，但低速時會把已經(jīng)吸入氣缸新鮮空氣重新推回進(jìn)但低速時會把已經(jīng)吸入氣缸新鮮空氣重新推回進(jìn)氣管；氣門行程增大，有利高負(fù)荷時提高吸入空氣管；氣門行程增大，有利高負(fù)荷時提高吸入空氣的體積效率，另一方面在低負(fù)荷造成真空度不氣的體積

9、效率，另一方面在低負(fù)荷造成真空度不夠，吸入氣缸的流速降低影響氣缸充氣，因此低夠，吸入氣缸的流速降低影響氣缸充氣，因此低負(fù)荷時必須關(guān)小氣門開度。負(fù)荷時必須關(guān)小氣門開度。第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制改變進(jìn)氣遲閉角可以改變充氣效率曲線隨轉(zhuǎn)速變化的趨向，以調(diào)整發(fā)動機(jī)扭矩曲線，滿足不同的使用要求。不過，更確切地說，加大進(jìn)氣門遲閉角，高轉(zhuǎn)速時充氣效率hv增加有利于最大功率的提高，但對低速和中速性能則不利。減小進(jìn)氣遲閉角，能防止氣體被推回進(jìn)氣管，有利于提高最大扭矩，但降低了最大功率。 第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制（1）要提高功率：進(jìn)氣早開晚關(guān)并增大升程（2）要提高低俗扭矩：早關(guān)進(jìn)氣（3）要改善怠速和

10、低速穩(wěn)定：晚開進(jìn)氣，減少重疊角。第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制可變氣門正時技術(shù)背景：可變氣門正時技術(shù)背景：所謂可變氣門正時技術(shù)，是一種旨在通過改變發(fā)動機(jī)進(jìn)氣門開閉時間或升程來提高發(fā)動機(jī)充氣效率的技術(shù)，英文縮寫是VVT（variable valve Timing),通過氣門正時技術(shù)，可以提高內(nèi)燃機(jī)在各個工況下的動力性，經(jīng)濟(jì)性，并能夠降低排放。 豐田的VVT-i系統(tǒng)可連續(xù)調(diào)節(jié)氣門正時 n本田的i-VTEC技術(shù)。VTEC全寫為：variale valve timing and lift Electronic Control ，全稱是可變氣門正時和升程電子控制系統(tǒng) 第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制廢

11、氣渦輪增壓系統(tǒng)第一講第五章 汽車發(fā)動機(jī)輔助控制稀薄燃燒控制稀薄燃燒的特點：稀薄燃燒的特點：（1）熱效率隨空燃比增加而增加，燃燒溫度低，完全燃燒的程度高，不易爆震（2）溫度低和氧氣足夠，CO、HC、NOx排放低（3）改善部分負(fù)荷工況的負(fù)荷特性，有利經(jīng)常工作在部分負(fù)荷下的車輛。稀薄燃燒的關(guān)鍵技術(shù)：稀薄燃燒的關(guān)鍵技術(shù)：（1）高壓縮比：高壓縮比：采用緊湊型燃燒室，改進(jìn)進(jìn)氣口位置使缸內(nèi)形成強(qiáng)的空氣運(yùn)動旋渦，提高氣流速度，將火花塞置燃燒室中央，縮短點火距離；增大壓縮比，促進(jìn)燃燒速度的加快。（2）分層燃燒：分層燃燒：通過缸內(nèi)空氣的運(yùn)動，先在火花塞周圍形成易于點火的濃混合氣，由濃至稀分層燃燒。（3）高能點火：

12、高能點火：高能點火，多火花塞從組織混合氣化層的位置分：進(jìn)氣管分層燃燒和缸內(nèi)直噴分層燃燒n進(jìn)氣管分層燃燒：進(jìn)氣管分層燃燒：n 渦流分層燃燒n 滾流分層燃燒n進(jìn)氣管分層燃燒（稀薄燃燒）控制：進(jìn)氣管分層燃燒（稀薄燃燒）控制：只在部分負(fù)荷工況才采用分層燃燒。在起動、怠速、加速和全負(fù)荷等工況不能實現(xiàn)稀薄燃燒（分層燃燒）。n稀薄燃燒控制項目：稀薄燃燒控制項目：進(jìn)氣渦流比、噴油正時、點火正時、過量空氣系數(shù)閉環(huán)控制和稀燃極限控制n缸內(nèi)直噴（缸內(nèi)直噴（GDIGDI）分層燃燒）分層燃燒n缸內(nèi)直噴（缸內(nèi)直噴（GDIGDI）優(yōu)點：）優(yōu)點：提高缸內(nèi)充氣系數(shù)，降低爆震極限，提高壓縮比，改善動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。n缸內(nèi)直噴（

13、缸內(nèi)直噴（GDIGDI）關(guān)鍵技術(shù)：）關(guān)鍵技術(shù)：控制缸內(nèi)氣流，使噴射入氣缸的汽油和空氣形成一種多層次的旋轉(zhuǎn)渦流。采用立式吸氣口，彎曲頂面活塞、高壓旋轉(zhuǎn)噴射。n缸內(nèi)直噴式汽油發(fā)動機(jī)的優(yōu)點：缸內(nèi)直噴式汽油發(fā)動機(jī)的優(yōu)點：n 油耗量低，升功率大。混合比達(dá)到40:1（一般汽油發(fā)動機(jī)的混合比是15:1），也就是人們所說的“稀燃”。n 機(jī)內(nèi)的活塞頂部一半是球形，另一半是壁面，空氣從氣門沖進(jìn)來后在活塞的壓縮下形成一股渦流運(yùn)動，當(dāng)壓縮行程行將結(jié)束時，在燃燒室頂部的噴油嘴開始噴油，汽油與空氣在渦流運(yùn)動的作用下形成混合氣，這種急速旋轉(zhuǎn)的混合氣是分層次的，越接近火花塞越濃，易于點火作功。由于缸內(nèi)噴注壓縮比達(dá)到12，與同

14、體積的一般發(fā)動機(jī)相比功率與扭矩都提高了10。 n缸內(nèi)直噴（缸內(nèi)直噴（GDIGDI）燃燒模式：）燃燒模式：n 分層燃燒、均質(zhì)稀燃和均質(zhì)燃燒 n1、分層燃燒：熱效率高、節(jié)流損失少、有限的燃料盡熱效率高、節(jié)流損失少、有限的燃料盡可能可能多地轉(zhuǎn)化成工作能量。n 分層燃燒模式下節(jié)氣門不完全打開且開度相對較大，保證進(jìn)氣管內(nèi)有一定真空度（可以控制廢氣再循環(huán)和碳罐等裝置）的同時，減少了一部分節(jié)流損失。多氣門和可變進(jìn)氣渦流控制裝置讓進(jìn)氣加速通過，與形活塞頂配合，相成進(jìn)氣渦旋。n 分層燃燒時噴油時間在上止點前60至上止點前45，噴射時刻對混合氣的形成有很大影響?；旌蠚庑纬砂l(fā)生在曲軸轉(zhuǎn)角40至50范圍內(nèi)，如果小于這

15、個范圍，混合氣無法點燃，若大于，就變成均質(zhì)狀態(tài)了。分層燃燒的過量空氣系數(shù)一般在1.6-3之間。n 點火時，只有火花塞周圍混合狀態(tài)較好的氣體被點燃，這時周圍的新鮮空氣以及來自廢氣再循環(huán)的氣體形成了很好的隔熱保護(hù)，減少了缸臂散熱，提升了熱效率。點火時刻的控制也很重要，它只在壓縮過程終了的一個很窄的范圍內(nèi)。n n 2、均質(zhì)稀燃模式：、均質(zhì)稀燃模式：混合氣形成時間長，燃燒均勻，通過精確控制噴油，可以達(dá)到較低的混合氣濃度。均質(zhì)稀燃的點火時間選擇范圍寬泛，有很好的燃油經(jīng)濟(jì)性。n 均質(zhì)稀燃與分層燃燒的進(jìn)氣過程相同，油氣混合時間加長，形成均質(zhì)混合氣。燃燒發(fā)生在整個燃燒室內(nèi)，對點火時間的要求沒分層燃燒那么嚴(yán)格。均質(zhì)稀燃