第一章　现代汽车新技术概况

10CD1,主编,第一章现代汽车新技术概况第二章汽油机电子控制技术,第一章现代汽车新技术概况,一、汽车节能、环保新技术二、汽车安全新技术,一、汽车节能、环保新技术,1.电控燃油喷射(EFI)技术2.电子点火(ESA)控制技术3.稀燃技术4.再生制动能量回收5.排放控制措施6.电池电动车7.燃料电池电动汽车8.混合动力汽车9.发动机和汽车的轻量化10.闭缸节油技术,1.电控燃油喷射(EFI)技术,2.电子点火(ESA)控制技术,3.稀燃技术,4.再生制动能量回收,5.排放控制措施,6.电池电动车,7.燃料电池电动汽车,8.混合动力汽车,9.发动机和汽车的轻量化,10.闭缸节油技术,二、汽车安全新技术,1.车身电子稳定控制系统2.防碰撞系统3.盲点和车道偏离警告系统4.智能巡航系统5.倒车雷达和倒车影像系统6.轮胎压力报警系统7.事故辅助上传系统8.防侧翻系统9.主动头部约束系统10.双级燃爆气囊1.现代汽车的主要发展方向有哪些?,二、汽车安全新技术,2.汽车发动机电控系统有哪些?3.汽车底盘有哪些新技术应用?,1.车身电子稳定控制系统,2.防碰撞系统,3.盲点和车道偏离警告系统,4.智能巡航系统,5.倒车雷达和倒车影像系统,6.轮胎压力报警系统,7.事故辅助上传系统,8.防侧翻系统,9.主动头部约束系统,10.双级燃爆气囊,1.现代汽车的主要发展方向有哪些?,2.汽车发动机电控系统有哪些?,3.汽车底盘有哪些新技术应用?,第二章汽油机电子控制技术,第一节汽油机电子控制系统结构原理第二节配气机构新技术第三节冷却系统新技术第四节供给系统新技术第五节点火系统新技术第六节起动系统新技术第七节稀薄燃烧与缸内直喷电子控制技术第八节故障诊断与维修,第一节汽油机电子控制系统结构原理,一、汽油机电子控制(微机)系统及其应用二、汽油机电子控制系统的作用三、微机控制系统的组成,一、汽油机电子控制(微机)系统及其应用,二、汽油机电子控制系统的作用,三、微机控制系统的组成,图2-1微机控制点火系统原理框图,三、微机控制系统的组成,图2-2微机控制系统图,第二节配气机构新技术,一、本田V-TEC二、丰田VVT-i,一、本田V-TEC,1.结构及组成2.工作原理,一、本田V-TEC,图2-3本田雅阁可变配气相位控制系统的组成,1.结构及组成,图2-4气门摇臂组结构,1.结构及组成,图2-5V-系统控制过程,1.结构及组成,图2-6V-电磁阀结构,2.工作原理,(1)发动机低速状态(2)发动机高速状态当发动机高速运转时，由于离心力和惯性力的作用，正时板克服弹簧力而取消对正时活塞的锁止。,(1)发动机低速状态,图2-7正时活塞工作情况,(1)发动机低速状态,图2-8摇臂与凸轮工作情况,(2)发动机高速状态当发动机高速运转时，由于离心力和惯性力的作用，正时板克服弹簧力而取消对正时活塞的锁止。,二、丰田VVT-i,1.组成2.VVT-i系统的工作过程,1.组成,(1)叶片式VVT-i控制器(2)螺旋槽式VVT-i控制器螺旋槽式VVT-i控制器(图2-11)包括正时带驱动的齿轮、与进气凸轮轴刚性连接的内齿轮，以及一个位于内齿轮与外齿轮之间的可移动活塞，活塞表面有螺旋形花键，活塞沿轴向移动，会改变内、外齿轮的相位，从而产生气门配气相位的连续改变。,1.组成,图2-9凸轮轴正时机油控制阀示意图,(1)叶片式VVT-i控制器,图2-10叶片式VVT-控制器,(2)螺旋槽式VVT-i控制器螺旋槽式VVT-i控制器(图2-11)包括正时带驱动的齿轮、与进气凸轮轴刚性连接的内齿轮，以及一个位于内齿轮与外齿轮之间的可移动活塞，活塞表面有螺旋形花键，活塞沿轴向移动，会改变内、外齿轮的相位，从而产生气门配气相位的连续改变。,图2-11螺旋槽式VVT-控制器,2.VVT-i系统的工作过程,(1)提前根据ECU电脑发出的提前控制信号，凸轮轴正时机油控制阀处在如图2-12a所示位置，油压作用到正时提前侧叶片室，使凸轮轴向正时提前方向转动。(2)滞后根据ECU电脑发出的滞后控制信号，油压作用到正时滞后侧叶片室，使凸轮轴向正时滞后方向转动，如图2-12b所示。(3)保持发动机ECU根据工况计算出预定的正时角，预定的正时被设置后，使凸轮轴正时机油控制阀处在空格位置，保持气门正时直到移动状况改变，从而改变气门正时，如图2-13所示。,(1)提前根据ECU电脑发出的提前控制信号，凸轮轴正时机油控制阀处在如图2-12a所示位置，油压作用到正时提前侧叶片室，使凸轮轴向正时提前方向转动。,(2)滞后根据ECU电脑发出的滞后控制信号，油压作用到正时滞后侧叶片室，使凸轮轴向正时滞后方向转动，如图2-12b所示。,图2-12VVT-系统气门正时示意图,(2)滞后根据ECU电脑发出的滞后控制信号，油压作用到正时滞后侧叶片室，使凸轮轴向正时滞后方向转动，如图2-12b所示。,图2-13VVT-系统气门正时保持示意图,(3)保持发动机ECU根据工况计算出预定的正时角，预定的正时被设置后，使凸轮轴正时机油控制阀处在空格位置，保持气门正时直到移动状况改变，从而改变气门正时，如图2-13所示。,第三节冷却系统新技术,1.发动机控制单元J3612.温度选择旋钮电位计G267和温度翻板位置开关F2693.冷却液温度传感器G62、G834.温度调节单元F2655.冷却循环控制6.冷却风扇控制,第三节冷却系统新技术,图2-14电子控制冷却系统的组成,1.发动机控制单元J361,2.温度选择旋钮电位计G267和温度翻板位置开关F269,3.冷却液温度传感器G62、G83,图2-15电控节温器结构,4.温度调节单元F265,5.冷却循环控制,图2-16冷却液循环通路,6.冷却风扇控制,第四节供给系统新技术,一、电子控制燃油喷射系统二、奥迪A6L2.0TFSI轿车供油系统介绍,一、电子控制燃油喷射系统,1.电子控制燃油喷射系统的基本概念2.电子控制燃油喷射(EFI)采用的形式3.电控汽油喷射的优点4.电子控制燃油喷射系统的组成,1.电子控制燃油喷射系统的基本概念,(1)空燃比对发动机性能的影响空气和燃料的混合物即可燃混合气。(2)电子控制燃油喷射系统的概念汽油机燃料供给系统的任务是根据发动机各种不同工况的要求，将所需空燃比混合气供给气缸，过去都是用化油器来实现这种功能。(3)汽油喷射与化油器供油的区别,(1)空燃比对发动机性能的影响空气和燃料的混合物即可燃混合气。,1)理论空燃比。2)经济空燃比。3)功率空燃比。,(2)电子控制燃油喷射系统的概念汽油机燃料供给系统的任务是根据发动机各种不同工况的要求，将所需空燃比混合气供给气缸，过去都是用化油器来实现这种功能。,(3)汽油喷射与化油器供油的区别,1)结构。,图2-17化油器供油装置,(3)汽油喷射与化油器供油的区别,图2-18汽油喷射系统结构图,2)燃料供给方法。,2.电子控制燃油喷射(EFI)采用的形式,(1)按进气量的检测方法可分为压感式和流感式两类(2)按喷油器的数量或喷油方法可分多点式和单点式两类单点喷射系统是发动机在原来喉管部位安装一个中央喷射装置，用1个或2个喷油器集中进行喷油。(3)喷油时按喷射位置不同可分为缸内喷射和进气管内喷射两种进气管内喷射即进气管内喷射的多点喷射，汽油通过喷油器喷在气缸外的进气门附近的进气管内。(4)其他形式,(1)按进气量的检测方法可分为压感式和流感式两类,1)压感式(D-EFI)。2)流感式(L-EFI)。,(2)按喷油器的数量或喷油方法可分多点式和单点式两类单点喷射系统是发动机在原来喉管部位安装一个中央喷射装置，用1个或2个喷油器集中进行喷油。,(3)喷油时按喷射位置不同可分为缸内喷射和进气管内喷射两种进气管内喷射即进气管内喷射的多点喷射，汽油通过喷油器喷在气缸外的进气门附近的进气管内。,(4)其他形式,1)按喷油方式不同，分为连续喷射和间歇喷射两种。2)按喷射时序不同，分为同时喷射、分组喷射、次序喷射。3)按喷射装置控制方式不同，分为机械式汽油喷射、机电结合式汽油喷射和电控式汽油喷射。,3.电控汽油喷射的优点,1)采用高压喷射，能与先测定好的空气按比例同时进入气缸燃烧，实现了发动机可燃混合气空燃比及点火提前角的精确控制，使发动机无论在什么工况下都能处于最佳状态进行运转，特别是在过渡工况下进行瞬时控制，这是化油器系统所无法比拟的，发动机功率提高10左右。2)可以燃用稀薄混合气，并配用高能无触点电子点火系统。3)由于燃油雾化好，又能实现高压缩比，能精确控制混合气的比例，所以发动机能在较稀混合气条件下稳定工作，燃油消耗降低8左右，同时有利于降低有害气体的排放。,3.电控汽油喷射的优点,4)整个燃料系统都在油泵提供的压力下处于密封状态，因此在环境温度升高或气压较低时，也没有因燃油大量地在油管内蒸发而引起的气阻问题。5)发动机的供油系统和点火系统故障率降低。6)由于进气温度较低，发动机进行燃烧时不容易产生爆燃，所以可以采用较高的压缩比。7)对桑塔纳2000型轿车来说，装用了汽油电控喷射系统发动机之后，其最大功率可以比传统的化油器系统提高9，最大转矩可以提高69，每百公里耗油量也有所降低，有害气体的排放可以达到当前所执行的最严格的排放法规的要求。,1)采用高压喷射，能与先测定好的空气按比例同时进入气缸燃烧，实现了发动机可燃混合气空燃比及点火提前角的精确控制，使发动机无论在什么工况下都能处于最佳状态进行运转，特别是在过渡工况下进行瞬时控制，这是化油器系统所无法比拟的，发动机功率提高10左右。,2)可以燃用稀薄混合气，并配用高能无触点电子点火系统。,3)由于燃油雾化好，又能实现高压缩比，能精确控制混合气的比例，所以发动机能在较稀混合气条件下稳定工作，燃油消耗降低8左右，同时有利于降低有害气体的排放。,4)整个燃料系统都在油泵提供的压力下处于密封状态，因此在环境温度升高或气压较低时，也没有因燃油大量地在油管内蒸发而引起的气阻问题。,5)发动机的供油系统和点火系统故障率降低。,6)由于进气温度较低，发动机进行燃烧时不容易产生爆燃，所以可以采用较高的压缩比。,7)对桑塔纳2000型轿车来说，装用了汽油电控喷射系统发动机之后，其最大功率可以比传统的化油器系统提高9，最大转矩可以提高69，每百公里耗油量也有所降低，有害气体的排放可以达到当前所执行的最严格的排放法规的要求。,4.电子控制燃油喷射系统的组成,图2-19电控系统总成结构图,二、奥迪A6L2.0TFSI轿车供油系统介绍,1)燃油压力传感器采用压敏电阻桥式电路，将轨道油压的高低以电压信号输入ECU，以便ECU使停供电磁阀动作，使高压油泵及时停止供油。2)停供电磁阀。3)过压阀为柱塞式溢流阀，当轨道油压高于规定值时(10MPa)泄油降压，维持轨道油压，起保护作用。4)高压旋流喷油器采用65V高电压控制，为强劲高频量化控制方式，频率响应性高。5)供油压力和喷油压力可变。6)采用废气涡轮增压，充气效率和空气密度将进一步提高，动力性、经济性和净化性明显提高。,1)燃油压力传感器采用压敏电阻桥式电路，将轨道油压的高低以电压信号输入ECU，以便ECU使停供电磁阀动作，使高压油泵及时停止供油。,2)停供电磁阀。,3)过压阀为柱塞式溢流阀，当轨道油压高于规定值时(10MPa)泄油降压，维持轨道油压，起保护作用。,图2-20奥迪A6L2.0TFSI缸内直喷式供油系统,3)过压阀为柱塞式溢流阀，当轨道油压高于规定值时(10MPa)泄油降压，维持轨道油压，起保护作用。,图2-21奥迪A6L2.0TFSI直喷式汽油机发动机外特性曲线,4)高压旋流喷油器采用65V高电压控制，为强劲高频量化控制方式，频率响应性高。,5)供油压力和喷油压力可变。,6)采用废气涡轮增压，充气效率和空气密度将进一步提高，动力性、经济性和净化性明显提高。,第五节点火系统新技术,一、电子控制点火系统二、点火提前角控制三、双火花塞点火技术,一、电子控制点火系统,1.电子控制点火系的分类2.ECU控制点火系统的组成与优点3.工作原理,1.电子控制点火系的分类,(1)无触点电子点火,1.电子控制点火系的分类,图2-22电子控制点火系统的分类,(1)无触点电子点火,)无触点点火系统由蓄电池、点火信号发生器、点火器、点火线圈和火花塞组成。2)无触点点火系统是由一个触发器去接通或切断一个放大器组件，使点火线圈初级回路通或断。从点火线圈低压负极接线柱获取电信号。发动机运转过程中，点火线圈初级回路时通时断，通断频率除以气缸数再乘以2，就等于曲轴转速。发动机转速上升，电信号频率上升；反之，曲轴转速降低，电信号频率下降。该电信号由交流与直流两部分构成：前者为初级回路断电时初级线圈内产生的约300V的自感电动势；后者是初级线圈断电时负极接线柱对搭铁的直流电压。采用滤波器去除交流成分与尖脉冲，最后得到的即为脉冲电压信号。,(1)无触点电子点火,磁感应式发动机转速传感器。磁感应式传感器可以设在分电器内如图2-23所示，,图2-23分电器内的曲轴转速传感器,(1)无触点电子点火,图2-24位于飞轮上的曲轴转速传感器,霍尔式发动机转速传感器。霍尔式转速传感器由叶轮、永久磁铁、霍尔集成电路等组成，如图2-25所示。,(1)无触点电子点火,叶轮由分电器轴带动旋转，其,图2-25霍尔式曲轴转速传感器图,(1)无触点电子点火,图2-26光电式曲轴转速和曲轴位置传感器,光电式转速传感器。,(1)无触点电子点火,光电式转速传感器设在分电器内，由转盘、发光二极管、光敏晶体管以及放大电路等组成，如图2-26所示。转盘上有360个细缝，用于产生转速信号，由分电器轴驱动。发光二极管固定于转盘上方细缝处，光敏晶体管位于转盘下方与发光二极管对应的位置。当转盘旋转时，发光二极管发出的光透过转盘上的细缝照射到光敏晶体管上，使其导通，转盘转动1周，光敏晶体管导通360次，通过放大后输出，向ECU提供电信号，作为点火正时与喷油脉冲开始的信号。上述磁感应式、光电式曲轴转速传感器均带有曲轴位置传感器，其工作原理相同。,2.ECU控制点火系统的组成与优点,(1)组成(2)ECU控制点火系统的优点,(1)组成,图2-ECU控制点火系统组成,(1)组成,表2-1ECU控制点火系统元件功能表,(2)ECU控制点火系统的优点,由于废除了真空、离心点火提前装置，点火提前角完全由ECU控制，从而使发动机在各种工况下都能获得最佳的点火时刻。可将点火提前到发动机刚好不至于产生爆燃的有利范围。一般不需人工调整和维护。,3.工作原理,图2-28L20E型发动机控制点火时刻的各种信号,3.工作原理,图2-29电源电压与大功率晶体管导通时间关系,二、点火提前角控制,1.日产汽车ECCS系统点火提前角控制2.丰田汽车TCCS系统点火提前角控制,1.日产汽车ECCS系统点火提前角控制,()汽车在正常行驶状态时点火提前角的控制当微机接收到节气门位置传感器的怠速触点打开的信号后，即进入正常行驶时点火提前角的控制模式。()当微机接受到节气门位置传感器怠速触点闭合信号时，微机即进入怠速或减速时的点火提前角控制模式。()起动时点火提前角的控制发动机起动时，起动开关闭合，微机即进入起动时点火提前角的控制模式。,()汽车在正常行驶状态时点火提前角的控制当微机接收到节气门位置传感器的怠速触点打开的信号后，即进入正常行驶时点火提前角的控制模式。,()当微机接受到节气门位置传感器怠速触点闭合信号时，微机即进入怠速或减速时的点火提前角控制模式。,()起动时点火提前角的控制发动机起动时，起动开关闭合，微机即进入起动时点火提前角的控制模式。,2.丰田汽车TCCS系统点火提前角控制,()原始设定点火提前角也称为固定点火提前角。()基本点火提前角基本点火提前角储存在ECU的储存器ROM中，分为怠速的基本点火提前角和正常行驶时的基本点火提前角两种。()修正点火提前角修正点火提前角有暖机和稳定怠速两种点火提前特性。,()原始设定点火提前角也称为固定点火提前角。,()基本点火提前角基本点火提前角储存在ECU的储存器ROM中，分为怠速的基本点火提前角和正常行驶时的基本点火提前角两种。,()修正点火提前角修正点火提前角有暖机和稳定怠速两种点火提前特性。,三、双火花塞点火技术,1.工作原理2.日产双火花塞急速燃烧方式,1.工作原理,图2-30双火花塞点火示意图1活塞2火花塞3进气歧管4排气歧管5废气再循环控制阀,1.工作原理,图2-31双火花塞点火系统简图1点火线圈2高压线3分电器4变速器开关5控制电路阀6真空开关,2.日产双火花塞急速燃烧方式,图2-32日产双火花塞燃烧室,第六节起动系统新技术,一、减速型起动机二、汽车发电/起动一体化技术,一、减速型起动机,图2-33减速型起动机系统原理简图1蓄电池2起动开关3起动继电器线圈4起动继电器触点5电磁开关接线柱6起动机主接线柱7主触点8接触盘9吸引线圈10保持线圈11活动铁心12拨叉13复位弹簧14单向离合器15飞轮16螺旋花键轴17内啮合式减速齿轮18主动齿轮19电枢绕组20磁场绕组,二、汽车发电/起动一体化技术,1.系统组成2.控制原理(以异步电动机为例)3.特点,1.系统组成,2.控制原理(以异步电动机为例),3.特点,(1)优点系统功率435kW，效率大于80%；可在12V/42V两种电源系统下运行，能为新的电器供电；起动快，可瞬间将发动机起动到怠速状态，起动几乎无噪声；起动过程有害物排放少；制动时能量可再回收；在起动停车过程中，可降低燃料消耗；使曲轴扭转振动减小，传动系统振动降低；可提供增压功能，改善柴油发动机的起动性能；可减少柴油的冷凝，使柴油机的功效提高，燃料消耗降低15%30%。(2)存在问题传动系统结构的尺寸加长、质量增加、成本提高，这对起动发电一体化推广应用造成了较大障碍；另外供电电源目前大多采用12V，因此要解决这些问题尚需要一定时间的推进过程。,(1)优点系统功率435kW，效率大于80%；可在12V/42V两种电源系统下运行，能为新的电器供电；起动快，可瞬间将发动机起动到怠速状态，起动几乎无噪声；起动过程有害物排放少；制动时能量可再回收；在起动停车过程中，可降低燃料消耗；使曲轴扭转振动减小，传动系统振动降低；可提供增压功能，改善柴油发动机的起动性能；可减少柴油的冷凝，使柴油机的功效提高，燃料消耗降低15%30%。,(2)存在问题传动系统结构的尺寸加长、质量增加、成本提高，这对起动发电一体化推广应用造成了较大障碍；另外供电电源目前大多采用12V，因此要解决这些问题尚需要一定时间的推进过程。,第七节稀薄燃烧与缸内直喷电子控制技术,一、稀薄燃烧技术二、缸内直喷式汽油机的工作原理,一、稀薄燃烧技术,1.均质稀薄点燃2.缸内直喷稀薄燃烧(GDI)3.均质稀薄压燃(HCCI)4.展望,1.均质稀薄点燃,(1)采用高压缩比燃烧室(2)采用四气门高性能轿车的汽油机大多采用四气门结构，在其上再进一步发展稀薄燃烧。(3)采用可变配气相位机构采用可变配气相位机构，可根据发动机转速和负荷的变化调整气门的开闭时刻，以满足稀薄混合气在不同工况和不同转速下的进、排气效应，从而保证汽油机在各种工况下都能稳定地工作。(4)加装燃烧压力传感器加装燃烧压力传感器，可以精确检测燃烧压力的变化，然后调节各缸的供油量，使空燃比接近燃烧界限。,1.均质稀薄点燃,(5)采用稀薄混合气传感器普通电控汽油机氧传感器的突变空燃比为14.7，稀薄燃烧系统在排气管中安装了稀薄混合气传感器，用以取代氧传感器来检测稀燃界限，使发动机尽可能地接近稀燃极限运行。,(1)采用高压缩比燃烧室,球形高压缩比燃烧室：这种燃烧室的压缩比为16，空燃比可达26。燃烧室主要位于气缸盖上凹入的排气门下方，结构紧凑，能形成较强的挤气紊流，其耗油量比分隔式柴油机还好。但是，采用这种燃烧室必须使用高辛烷值的汽油，且对缸内积炭比较敏感。卡多HRCC燃烧室：这种燃烧室在使用研究法辛烷值为99的汽油时，其压缩比为13，经济空燃比为21.5。这种燃烧室结构紧凑，火焰传播距离较短，挤气面积大，紊流强，火花塞位于凹坑内。,(2)采用四气门高性能轿车的汽油机大多采用四气门结构，在其上再进一步发展稀薄燃烧。,(3)采用可变配气相位机构采用可变配气相位机构，可根据发动机转速和负荷的变化调整气门的开闭时刻，以满足稀薄混合气在不同工况和不同转速下的进、排气效应，从而保证汽油机在各种工况下都能稳定地工作。,(4)加装燃烧压力传感器加装燃烧压力传感器，可以精确检测燃烧压力的变化，然后调节各缸的供油量，使空燃比接近燃烧界限。,(5)采用稀薄混合气传感器普通电控汽油机氧传感器的突变空燃比为14.7，稀薄燃烧系统在排气管中安装了稀薄混合气传感器，用以取代氧传感器来检测稀燃界限，使发动机尽可能地接近稀燃极限运行。,2.缸内直喷稀薄燃烧(GDI),图2-34汽油直接喷射发动机(GDI),2.缸内直喷稀薄燃烧(GDI),图2-35GDI发动机系统布置,3.均质稀薄压燃(HCCI),4.展望,二、缸内直喷式汽油机的工作原理,(1)气缸内的涡流运动在进气过程中，通过直立式进气管，在气缸吸力的作用下，产生强大的下降气流，使充气效率得到提高。(2)高压旋转油雾的产生高压旋流喷油器，在压缩行程的后期(此时气缸内压力为0.61.5MPa)，以5.5MPa的高压喷射出旋转的油雾，卷入滚动涡流中，迅速吸热汽化，以层状混合状态被卷到火花塞附近。,二、缸内直喷式汽油机的工作原理,(3)高速强燃烧涡流的产生“稀包浓”的强燃烧涡流，因未燃物和已燃物温度、密度和离心力的差异，在旋转中逐层地换位和剥离(未燃物温度低、密度大和离心力大，向外移动；已燃物温度高、密度小和离心力小，向内移动)，并从内向外稳定、彻底地分层燃烧(图2-37)。(4)起动性能的提高因燃油直接喷入气缸，无燃油的粘结损耗，又因火花塞处为高浓度混合气，与传统的均质混合方式相比，起动性能得到提高，发动机在一两个循环即可起动运转。(5)中、小负荷工况时的喷油特点轿车在市内行驶的时间为75%85%，多在中、小负荷工况下工作，应在压缩行程后期喷油，以经济超稀薄混合气成分为主，为分层燃烧的混合气。,二、缸内直喷式汽油机的工作原理,(6)大负荷工况时的喷油特点为了获得大负荷时的高功率(包括其他工况)，应加浓可燃混合气，以动力性为主，采用两次喷油方式(图2-39)。(7)高压缩比的实现要提高汽油机的功率输出，一是加大进气量；二是提高压缩比；三是控制燃烧过程。(8)因为采用超稀薄混合气分层燃烧，使有害的NOx生成量加大，故采用存储式双级催化转化器的净化方式，使尾气在催化转化器中有较长的滞留时间(2)，从而使尾气中的CO、HC、NOx成分转化为无害气体CO2、H2O、N2，并加装温度传感器进行监控。,二、缸内直喷式汽油机的工作原理,(9)增装废气涡轮增压系统(如：奥迪A6L2.0TFSI等乘用车)，充气效率进一步提高，空气密度加大，氧含量提高，燃烧条件进一步改善，动力性、经济性和排放性能明显提高。,二、缸内直喷式汽油机的工作原理,图2-36缸内直喷式汽油机工作原理,(1)气缸内的涡流运动在进气过程中，通过直立式进气管，在气缸吸力的作用下，产生强大的下降气流，使充气效率得到提高。,(2)高压旋转油雾的产生高压旋流喷油器，在压缩行程的后期(此时气缸内压力为0.61.5MPa)，以5.5MPa的高压喷射出旋转的油雾，卷入滚动涡流中，迅速吸热汽化，以层状混合状态被卷到火花塞附近。,(3)高速强燃烧涡流的产生“稀包浓”的强燃烧涡流，因未燃物和已燃物温度、密度和离心力的差异，在旋转中逐层地换位和剥离(未燃物温度低、密度大和离心力大，向外移动；已燃物温度高、密度小和离心力小，向内移动)，并从内向外稳定、彻底地分层燃烧(图2-37)。,图2-37分层燃烧过程,(3)高速强燃烧涡流的产生“稀包浓”的强燃烧涡流，因未燃物和已燃物温度、密度和离心力的差异，在旋转中逐层地换位和剥离(未燃物温度低、密度大和离心力大，向外移动；已燃物温度高、密度小和离心力小，向内移动)，并从内向外稳定、彻底地分层燃烧(图2-37)。,图2-38三种涡流的产生,(4)起动性能的提高因燃油直接喷入气缸，无燃油的粘结损耗，又因火花塞处为高浓度混合气，与传统的均质混合方式相比，起动性能得到提高，发动机在一两个循环即可起动运转。,(5)中、小负荷工况时的喷油特点轿车在市内行驶的时间为75%85%，多在中、小负荷工况下工作，应在压缩行程后期喷油，以经济超稀薄混合气成分为主，为分层燃烧的混合气。,(6)大负荷工况时的喷油特点为了获得大负荷时的高功率(包括其他工况)，应加浓可燃混合气，以动力性为主，采用两次喷油方式(图2-39)。,图2-39两次喷油方式,(6)大负荷工况时的喷油特点为了获得大负荷时的高功率(包括其他工况)，应加浓可燃混合气，以动力性为主，采用两次喷油方式(图2-39)。,图2-40空燃比(A/F)变化特性,(7)高压缩比的实现要提高汽油机的功率输出，一是加大进气量；二是提高压缩比；三是控制燃烧过程。,1)因吸入气缸内的空气量大幅度增加，进气冷却效果较好，因而对爆燃的抑制作用加大。2)因直接喷入气缸内的超稀薄混合气燃料的汽化热，可降低气体温度和增大空气密度，因而不易产生爆燃。3)因缸内直喷本来就具有不易产生爆燃的特性，又在压缩行程后期喷油，燃油在燃烧室内滞留时间极短，使大幅度提高压缩比(1213)成为可能。,1)因吸入气缸内的空气量大幅度增加，进气冷却效果较好，因而对爆燃的抑制作用加大。,2)因直接喷入气缸内的超稀薄混合气燃料的汽化热，可降低气体温度和增大空气密度，因而不易产生爆燃。,3)因缸内直喷本来就具有不易产生爆燃的特性，又在压缩行程后期喷油，燃油在燃烧室内滞留时间极短，使大幅度提高压缩比(1213)成为可能。,(8)因为采用超稀薄混合气分层燃烧，使有害的NOx生成量加大，故采用存储式双级催化转化器的净化方式，使尾气在催化转化器中有较长的滞留时间(2)，从而使尾气中的CO、HC、NOx成分转化为无害气体CO2、H2O、N2，并加装温度传感器进行监控。,(9)增装废气涡轮增压系统(如：奥迪A6L2.0TFSI等乘用车)，充气效率进一步提高，空气密度加大，氧含量提高，燃烧条件进一步改善，动力性、经济性和排放性能明显提高。,第八节故障诊断与维修,一、电喷发动机的维修操作步骤二、电喷发动机的维修实例,一、电喷发动机的维修操作步骤,1)车辆进厂时首先向驾驶员了解故障现象、发生故障条件、产生原因、故障发生的过程及是否经过检修，掌握好第一手资料。2)用电子诊断仪调出故障内容，核对故障码。3)确定故障位置，找出故障原因，并加以排除。4)验证故障是否确已排除。5)清除该车的故障码记录(用电子诊断仪中清除故障码的单元进行清除可以节省时间)。6)在故障灯没点亮、电子诊断仪调不出故障时，应详细分析故障，模拟车辆在出现故障时相同或相似的条件和环境，使没有明显故障征兆的故障显现出来。,1)车辆进厂时首先向驾驶员了解故障现象、发生故障条件、产生原因、故障发生的过程及是否经过检修，掌握好第一手资料。,2)用电子诊断仪调出故障内容，核对故障码。,3)确定故障位置，找出故障原因，并加以排除。,4)验证故障是否确已排除。,5)清除该车的故障码记录(用电子诊断仪中清除故障码的单元进行清除可以节省时间)。,6)在故障灯没点亮、电子诊断仪调不出故障时，应详细分析故障，模拟车辆在出现故障时相同或相似的条件和环境，使没有明显故障征兆的故障显现出来。,二、电喷发动机的维修实例,(1)起动困难(2)功率不足(3)排气冒烟一台正常工作的汽油机，消声器中排出的烟基本上无色。1.为何汽油机电子控制(微机)系统发展越来越快？汽车微机有何作用？微机控制的点火系统与一般的电子点火系统相比有哪些优点？2.汽油机电子控制系统的作用有哪些？汽车微机系统有哪些部分组成？工作原理如何？3.什么是本田V-TEC技术？它有什么功能？本田V-TEC技术发动机在低速和高速状态下分别是如何工作的？,二、电喷发动机的维修实例,4.什么是丰田VVT-i5.电子控制发动机冷却系统，最先应用于高尔夫轿车装备的APF型发动机上。6.什么是电子控制燃油喷射系统？汽油喷射与化油器供油有什么区别？7.电子控制燃油喷射系统由哪些部分组成？电控汽油喷射供油优点是什么？8.试比较机械式汽油喷射、机电结合式汽油喷射和电控式汽油喷射异同点。9.试述电子控制点火系统的分类及其特点。,二、电喷发动机的维修实例,10.丰田汽车TCCS系统是如何控制点火提前角的？实际点火提前角是哪几个量之和?11.双火花塞点火技术有哪些优点？12.稀薄燃烧技术主要有均质稀薄点燃、缸内直喷稀薄燃烧(GDI)、均质稀薄压燃(HCCI)等几种，试比较它们的优缺点。13.请谈谈电喷发动机的维修操作步骤。14.电喷发动机起动困难、功率不足或排气冒烟应如何维修。,(1)起动困难,1)检查步骤用手扳动飞轮，检查气缸压缩是否良好。如飞轮转动时无压缩，可能是气缸漏气；如飞轮无法转动可能是活塞、曲轴卡死。,(1)起动困难,检查供油和点火情况。先拆下火花塞，观察火花塞是否潮湿。若有些潮湿，说明汽油机在起动过程中，有汽油进入气缸，则不能起动或起动困难的原因可能在电路系统。此时，可检查火花塞的跳火情况，如无火或火花红黄色且跳成一团，则可确定故障在电路系统；如火花呈蓝白色并有啪啪跳火声，跳火距离可达58mm，说明故障不在电路系统。若火花塞干燥或很潮湿，检查火花也正常，则说明汽油机在起动过程中无汽油进缸或进缸太多。此时，故障原因很可能在油路，应对油路作进一步检查。如电路、油路、压缩情况均良好，汽油机仍不能起动，应对配气相位和点火时间进行详细检查。,(1)起动困难,2)具体故障现象、故障原因及排除方法。拆下火花塞看其表面是否潮湿：如果潮湿应低温烘干或更换。火花塞不跳火或火花不强：根据具体情况，分别调整断电器触点间隙和火花塞间隙。消除污垢及积炭；调整点火相位角；火花塞漏电应予以更换；线圈受潮或损坏应低温烘干或更换。压缩不良：调整气门间隙；如气门烧蚀漏气应进行研磨；活塞卡死或磨损过大应更换。活塞环折断或胶结应更换或清洗：火花塞处漏气，应加装垫片，重新装平并拧紧。,1)检查步骤,用手扳动飞轮，检查气缸压缩是否良好。如飞轮转动时无压缩，可能是气缸漏气；如飞轮无法转动可能是活塞、曲轴卡死。,检查供油和点火情况。先拆下火花塞，观察火花塞是否潮湿。若有些潮湿，说明汽油机在起动过程中，有汽油进入气缸，则不能起动或起动困难的原因可能在电路系统。此时，可检查火花塞的跳火情况，如无火或火花红黄色且跳成一团，则可确定故障在电路系统；如火花呈蓝白色并有啪啪跳火声，跳火距离可达58mm，说明故障不在电路系统。若火花塞干燥或很潮湿，检查火花也正常，则说明汽油机在起动过程中无汽油进缸或进缸太多。此时，故障原因很可能在油路，应对油路作进一步检查。,如电路、油路、压缩情况均良好，汽油机仍不能起动，应对配气相位和点火时间进行详细检查。,2)具体故障现象、故障原因及排除方法。,拆下火花塞看其表面是否潮湿：如果潮湿应低温烘干或更换。,火花塞不跳火或火花不强：根据具体情况，分别调整断电器触点间隙和火花塞间隙。消除污垢及积炭；调整点火相位角；火花塞漏电应予以更换；线圈受潮或损坏应低温烘干或更换。,压缩不良：调整气门间隙；如气门烧蚀漏气应进行研磨；活塞卡死或磨损过大应更换。,活塞环折断或胶结应更换或清洗：火花塞处漏气，应加装垫片，重新装平并拧紧。,(2)功率不足,检查点火时间调整是否准确。严格控制在压缩行程上止点前212内。点火时间过迟或过早，都会使汽油机功率不足。起动时有曲轴反转现象，说明点火时间过早；消声器放炮、工作中机器温度过高，有可能是点火时间过迟。检查混合气比例是否符合要求。汽油机要求空气和汽油的混合比是14.71，如果混合气太浓，燃烧时因氧气不足，就会时断时续或燃烧不完全；混合气太稀会使燃料不足，影响燃烧和燃烧后气体对活塞的压强，出现机体过热。对于使用时间较长的旧机器，还应对使用中因螺钉松动、机件磨损等引起间隙不对、点火时间不准、油路气路堵塞使混合气的比例变化等进行考虑。,检查点火时间调整是否准确。严格控制在压缩行程上止点前212内。点火时间过迟或过早，都会使汽油机功率不足。起动时有曲轴反转现象，说明点火时间过早；消声器放炮、工作中机器温度过高，有可能是点火时间过迟