第1讲第五章汽车发动机辅助控制

1、第一讲第五章 汽车发动机辅助控制怠速控制怠速控制(ISC) 排放污染控制排放污染控制（废气再循环（EGR）和汽油蒸发控制） 进气系统控制进气系统控制（进气谐振增压控制系统、可变进气控制系统多气门、可变气门正时、可变气门升程、进气涡可变气门升程、进气涡流控制流控制、废气涡轮增压系统）稀薄燃烧控制稀薄燃烧控制第一讲第五章 汽车发动机辅助控制 在发动机运转时，如果完全放松油门踏板，这时发动机就处于怠速状态。怠速状态是指发动机空转时一种工作状况。 发动机怠速时的转速被称为怠速转速，是维持发动机没有做功时正常运转的最低转速。怠速时发动机动力消耗在汽车发动机在内的传动系统内部零件的摩擦、空调、电器和动力转

2、向装置。怠速转速可以通过调整怠速时进气量来调整其高低。一般来讲，怠速转速以发动机不抖动时的最低转速为最佳。怠速不稳（阻力变化和进气不稳），过低（易熄火）、过高（增加油耗）。 第一讲第五章 汽车发动机辅助控制怠速控制(ISC)控制的目标： 稳定的最低速度和良好的排放怠速控制(ISC)控制的系统原理： 根据汽车及发动机自身和车载设备的工况，由ECU决定控制目标转速，并与实际转速比较后发出控制信号去调节发动进气量的大小，完成怠速控制。喷油量由ECU计算得到。典型工况怠速控制：起动后、暖机中、负荷变化（如有无空调）和减速过程 第一讲第五章 汽车发动机辅助控制怠速空气量的调节方式： 第一讲第五章 汽车发

3、动机辅助控制怠速控制(ISC)控制方式：反馈控制方法，通过节气门旁通控制和节气门调节控制第一讲第五章 汽车发动机辅助控制第一讲第五章 汽车发动机辅助控制步进电机控制装置第一讲第五章 汽车发动机辅助控制旋转滑阀式怠速控制装置第一讲第五章 汽车发动机辅助控制起动控制暖机控制负荷预测控制学习控制第一讲第五章 汽车发动机辅助控制直接对节气门调节来控制怠速第一讲第五章 汽车发动机辅助控制直接对节气门调节来控制怠速第一讲第五章 汽车发动机辅助控制排放污染控制排放污染控制 废气再循环（EGR） 汽油蒸发污染控制（碳罐吸收） 第一讲第五章 汽车发动机辅助控制废气再循环（废气再循环（EGR）目的：）目的： 排气

4、中的少部分废气经EGR阀进入进气系统，与混合气混合后进入气缸参与燃烧。少部分废气进入气缸参与混合气的燃烧，降低了燃烧时气缸中的温度，因NOX是在高温富氧的条件下生成的，故抑制了NOX的生成，从而降低了废气中的NOX的含量。第一讲第五章 汽车发动机辅助控制废气再循环（废气再循环（EGR）目的：）目的： 排气中的少部分废气经EGR阀进入进气系统，与混合气混合后进入气缸参与燃烧。少部分废气进入气缸参与混合气的燃烧，降低了燃烧时气缸中的温度，因NOX是在高温富氧的条件下生成的，故抑制了NOX的生成，从而降低了废气中的NOX的含量。第一讲第五章 汽车发动机辅助控制废气再循环程度用废气再循环程度用EGR率

5、表示：率表示： 有资料表明EGR率达15%时NOX排放量即可减少60%。100%EGREGREGR流量吸入空气量流量率第一讲第五章 汽车发动机辅助控制废气再循环（废气再循环（EGR）工作原理：）工作原理： 发动机控制电脑即ECU根据发动机的转速、负荷(节气门开度)、温度、进气流量、排气温度控制电磁阀适时地打开，进气管真空度经电磁阀进入EGR阀真空膜室，膜片拉杆将EGR阀门打开，排气中的少部分废气经EGR阀进入进气系统，与混合气混合后进入气缸参与燃烧。第一讲第五章 汽车发动机辅助控制废气再循环（废气再循环（EGR）：）：过度的废气参与再循环，将会影响混合气的着火、性能，从而影响发动机的动力性。

6、特别是在发动机怠速、低速、小负荷及冷机时，再循环的废气会明显地影响发动机性能。 当发动机超过一定的转速、负荷及达到一定的温度时，ECU控制少部分(或关闭）废气参与再循环。 参与再循环的废气量根据发动机转速、负荷、温度及废气温度的不同而不同，以达到废气中的NOX最低。 第一讲第五章 汽车发动机辅助控制闭环废气再循环控制系统：闭环废气再循环控制系统：EGR率实时控制，以用EGR率（检测进气管中氧含量）和EGR阀开度（位置传感器检测开度）反馈。 第一讲第五章第一讲第五章 汽车发动机辅助控制汽车发动机辅助控制n汽油蒸发污染控制汽油蒸发污染控制（碳罐吸收）第一讲第五章 汽车发动机辅助控制进气系统控制：进

7、气系统控制：进气谐振增压控制系统可变进气控制系统（多气门、可变气门正时、可变气门升程、进气涡流控制） 废气涡轮增压系统第一讲第五章 汽车发动机辅助控制进气系统控制：进气谐振增压控制系统（ACIS）第一讲第五章 汽车发动机辅助控制可变进气控制系统可变进气控制系统：多气门控制进气流速和进气涡流控制第一讲第五章 汽车发动机辅助控制可变气门正时技术背景：可变气门正时技术背景： 气门开启相位、气门关闭相位（开、关相位差即为气门开启持续角）和气门升程三气门正时参数影响发动机的功率、排放和油耗。 第一讲第五章 汽车发动机辅助控制可变气门正时技术背景：可变气门正时技术背景： 进气门提前开启，进气时间充足，有利

8、高速时进气门提前开启，进气时间充足，有利高速时提高充气量；气门重叠角（进气和排气同时开启提高充气量；气门重叠角（进气和排气同时开启的区间角）有利废气再循环，但起动困难。怠速的区间角）有利废气再循环，但起动困难。怠速不稳和低速粗暴；高速时推迟进气关闭相位可以不稳和低速粗暴；高速时推迟进气关闭相位可以充分利用高速气流的惯性效应来提高充气效率，充分利用高速气流的惯性效应来提高充气效率，但低速时会把已经吸入气缸新鲜空气重新推回进但低速时会把已经吸入气缸新鲜空气重新推回进气管；气门行程增大，有利高负荷时提高吸入空气管；气门行程增大，有利高负荷时提高吸入空气的体积效率，另一方面在低负荷造成真空度不气的体积

9、效率，另一方面在低负荷造成真空度不够，吸入气缸的流速降低影响气缸充气，因此低够，吸入气缸的流速降低影响气缸充气，因此低负荷时必须关小气门开度。负荷时必须关小气门开度。第一讲第五章 汽车发动机辅助控制改变进气迟闭角可以改变充气效率曲线随转速变化的趋向，以调整发动机扭矩曲线，满足不同的使用要求。不过，更确切地说，加大进气门迟闭角，高转速时充气效率hv增加有利于最大功率的提高，但对低速和中速性能则不利。减小进气迟闭角，能防止气体被推回进气管，有利于提高最大扭矩，但降低了最大功率。 第一讲第五章 汽车发动机辅助控制（1）要提高功率：进气早开晚关并增大升程（2）要提高低俗扭矩：早关进气（3）要改善怠速和

10、低速稳定：晚开进气，减少重叠角。第一讲第五章 汽车发动机辅助控制可变气门正时技术背景：可变气门正时技术背景：所谓可变气门正时技术，是一种旨在通过改变发动机进气门开闭时间或升程来提高发动机充气效率的技术，英文缩写是VVT（variable valve Timing),通过气门正时技术，可以提高内燃机在各个工况下的动力性，经济性，并能够降低排放。 丰田的VVT-i系统可连续调节气门正时 n本田的i-VTEC技术。VTEC全写为：variale valve timing and lift Electronic Control ，全称是可变气门正时和升程电子控制系统 第一讲第五章 汽车发动机辅助控制废

11、气涡轮增压系统第一讲第五章 汽车发动机辅助控制稀薄燃烧控制稀薄燃烧的特点：稀薄燃烧的特点：（1）热效率随空燃比增加而增加，燃烧温度低，完全燃烧的程度高，不易爆震（2）温度低和氧气足够，CO、HC、NOx排放低（3）改善部分负荷工况的负荷特性，有利经常工作在部分负荷下的车辆。稀薄燃烧的关键技术：稀薄燃烧的关键技术：（1）高压缩比：高压缩比：采用紧凑型燃烧室，改进进气口位置使缸内形成强的空气运动旋涡，提高气流速度，将火花塞置燃烧室中央，缩短点火距离；增大压缩比，促进燃烧速度的加快。（2）分层燃烧：分层燃烧：通过缸内空气的运动，先在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，由浓至稀分层燃烧。（3）高能点火：

12、高能点火：高能点火，多火花塞从组织混合气化层的位置分：进气管分层燃烧和缸内直喷分层燃烧n进气管分层燃烧：进气管分层燃烧：n 涡流分层燃烧n 滚流分层燃烧n进气管分层燃烧（稀薄燃烧）控制：进气管分层燃烧（稀薄燃烧）控制：只在部分负荷工况才采用分层燃烧。在起动、怠速、加速和全负荷等工况不能实现稀薄燃烧（分层燃烧）。n稀薄燃烧控制项目：稀薄燃烧控制项目：进气涡流比、喷油正时、点火正时、过量空气系数闭环控制和稀燃极限控制n缸内直喷（缸内直喷（GDIGDI）分层燃烧）分层燃烧n缸内直喷（缸内直喷（GDIGDI）优点：）优点：提高缸内充气系数，降低爆震极限，提高压缩比，改善动力性和燃油经济性。n缸内直喷（

13、缸内直喷（GDIGDI）关键技术：）关键技术：控制缸内气流，使喷射入气缸的汽油和空气形成一种多层次的旋转涡流。采用立式吸气口，弯曲顶面活塞、高压旋转喷射。n缸内直喷式汽油发动机的优点：缸内直喷式汽油发动机的优点：n 油耗量低，升功率大。混合比达到40:1（一般汽油发动机的混合比是15:1），也就是人们所说的“稀燃”。n 机内的活塞顶部一半是球形，另一半是壁面，空气从气门冲进来后在活塞的压缩下形成一股涡流运动，当压缩行程行将结束时，在燃烧室顶部的喷油嘴开始喷油，汽油与空气在涡流运动的作用下形成混合气，这种急速旋转的混合气是分层次的，越接近火花塞越浓，易于点火作功。由于缸内喷注压缩比达到12，与同

14、体积的一般发动机相比功率与扭矩都提高了10。 n缸内直喷（缸内直喷（GDIGDI）燃烧模式：）燃烧模式：n 分层燃烧、均质稀燃和均质燃烧 n1、分层燃烧：热效率高、节流损失少、有限的燃料尽热效率高、节流损失少、有限的燃料尽可能可能多地转化成工作能量。n 分层燃烧模式下节气门不完全打开且开度相对较大，保证进气管内有一定真空度（可以控制废气再循环和碳罐等装置）的同时，减少了一部分节流损失。多气门和可变进气涡流控制装置让进气加速通过，与形活塞顶配合，相成进气涡旋。n 分层燃烧时喷油时间在上止点前60至上止点前45，喷射时刻对混合气的形成有很大影响。混合气形成发生在曲轴转角40至50范围内，如果小于这

15、个范围，混合气无法点燃，若大于，就变成均质状态了。分层燃烧的过量空气系数一般在1.6-3之间。n 点火时，只有火花塞周围混合状态较好的气体被点燃，这时周围的新鲜空气以及来自废气再循环的气体形成了很好的隔热保护，减少了缸臂散热，提升了热效率。点火时刻的控制也很重要，它只在压缩过程终了的一个很窄的范围内。n n 2、均质稀燃模式：、均质稀燃模式：混合气形成时间长，燃烧均匀，通过精确控制喷油，可以达到较低的混合气浓度。均质稀燃的点火时间选择范围宽泛，有很好的燃油经济性。n 均质稀燃与分层燃烧的进气过程相同，油气混合时间加长，形成均质混合气。燃烧发生在整个燃烧室内，对点火时间的要求没分层燃烧那么严格。均质稀燃