第1章概論

第1節(jié)引言

第2節(jié)對(duì)汽車動(dòng)力裝置的要求

第3節(jié)汽車能源

返回第1節(jié)引言一、課程概況與要求

——課程的地位與作用汽車動(dòng)力裝置是汽車的重要部分，對(duì)車輛節(jié)能、環(huán)保等性能有著決定性的影響。本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握汽車動(dòng)力裝置的工作原理、性能、以及技術(shù)進(jìn)展等，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)相關(guān)課程與今后從事相關(guān)工作打下必要的基礎(chǔ)。

——主要內(nèi)容

——課程的教學(xué)改革

——課程的學(xué)習(xí)要求二、汽車動(dòng)力裝置的構(gòu)成及作用

汽車中實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換與傳遞功能部件的集成。表1-1汽車中實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換與傳遞的部件化學(xué)能（→）機(jī)械能（→）電能（→）機(jī)械能（←）內(nèi)燃機(jī)變速器等電動(dòng)機(jī)電能（←）燃料電池發(fā)電機(jī)蓄電池等三、熱機(jī)

燃料的化學(xué)能熱能機(jī)械能第2節(jié)對(duì)汽車動(dòng)力裝置的要求一、良好的動(dòng)力性能二、良好的經(jīng)濟(jì)性能（圖）（圖）三、良好的環(huán)保性能（圖）四、其他第3節(jié)汽車能源一、概述主要要求：

——有利于車輛節(jié)能與環(huán)保性能的提高；

——

具有較高的能量/功率密度和比能量/功率；

——燃料供應(yīng)的便捷與安全；

——燃料在生產(chǎn)與儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)中的較高效率.

圖圖汽車能源一次能源能源載體動(dòng)力裝置二、化石燃料三、電能四、氫能五、其他能源（生物質(zhì)能、太陽能等）表1-5不同的石油產(chǎn)品品種碳原子數(shù)沸點(diǎn)相對(duì)分子質(zhì)量石油氣1~4常溫16~58汽油5~1150~20095~120煤油11~19180~300100~180（輕、重）柴油16~23250~360180~200渣油23360以上220~280——

柴油機(jī)和汽油機(jī)作為汽車動(dòng)力歷經(jīng)100多年

技術(shù)不斷進(jìn)步，仍在進(jìn)步中；

性能不斷提高，仍有很大潛力；——

石油資源供需矛盾的出現(xiàn)與發(fā)展

價(jià)格不斷攀升，資源日趨枯竭;

能源利用效率的逐步提高；——

環(huán)境保護(hù)得到重視

有害排放的標(biāo)準(zhǔn)逐漸嚴(yán)格（“零排放”）；

全球氣候變暖促使削減二氧化碳排放；資源枯竭和成本增加的速度節(jié)能技術(shù)的進(jìn)步儲(chǔ)能元件技術(shù)的突破新能源的發(fā)展制造工藝的突破（低能耗、低成本）與內(nèi)燃機(jī)的相互適應(yīng)化石燃料電能合成燃料Futurepowertraintechnology…Manyoptions,evenmoreunknowns.習(xí)題與思考題(一)：1.你希望從本課程的學(xué)習(xí)中有些什么收獲?2.分析對(duì)汽車動(dòng)力裝置的主要要求。

3.你認(rèn)為未來汽車能源會(huì)如何發(fā)展，說明理由。4.比較液體燃料和氣體燃料的異同。返回圖輕型汽車排放試驗(yàn)規(guī)范發(fā)動(dòng)機(jī)空氣阻力2.6（10.9）%滾動(dòng)阻力4.2（7.1）%制動(dòng)消耗5.8（2.2）%傳動(dòng)損耗5.6（5.4）%發(fā)動(dòng)機(jī)損耗62.4（69.2）%怠速消耗17.2（3.6）%附件驅(qū)動(dòng)2.2（1.5）%12.6（20.2）%100%

圖1-6汽車中能源消耗的分析返回能源利用效率=能源生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)效率×能源使用效率能源生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)效率能源使用效率圖返回

圖1-7各種燃料的生產(chǎn)與儲(chǔ)運(yùn)(WelltoPump)效率1-壓縮天然氣2-粗揮發(fā)油（CrudeNaphtha）3-柴油4-汽油5-天然氣制甲醇6-天然氣制粗揮發(fā)油7-天然氣制（氣態(tài)）氫（集中）8-天然氣制（氣態(tài)）氫（分散）9-天然氣制（液態(tài)）氫（集中）10-電能11-纖維素甲醇12-天然氣制（液態(tài)）氫（分散）13-電能制（氣態(tài)）氫14-電能制（液態(tài)）氫Full-CycleEfficiencyAnalysis:Examples

GasolineInternalCombustionEnginefromCrudeOil-CurrentBaseCaseCrudeRecoveryCrudeTransportationCrudeRefiningtoProductsProductStorage&TransportationRetailSiteGasolineVehicleOneAlternative:HydrogenFuelCellfromU.S.ElectricityGridElectricityTransmissionRetailHydrogenProductionfromElectrolysisRetailSiteFuelCellVehicle81%Efficient17%14%EfficientU.S.ElectricityFuelsMix28%Efficient41%11%EfficientElectricityGeneration返回生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)效率

×使用效率返回返回第2章發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)和性能

第1節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)理論循環(huán)

第2節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)

第3節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的兩類指標(biāo)

第4節(jié)機(jī)械損失與熱平衡返回

第1節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)理論循環(huán)一、工程熱力學(xué)基礎(chǔ)

1．狀態(tài)

——指某一時(shí)刻，用以表示工質(zhì)物理特性的總標(biāo)志。

2．過程

——指一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)之間的過渡。

3．循環(huán)

——工質(zhì)在經(jīng)過了一系列的狀態(tài)變化過程后重又回到原來狀態(tài)，稱為完成了一個(gè)熱力循環(huán)，或簡稱為循環(huán)。

4．熱機(jī)的工作

——工質(zhì)從高溫?zé)嵩次崮埽瑢⑵渲械囊徊糠洲D(zhuǎn)化為機(jī)械能做功，并把余下的一部分傳給低溫?zé)嵩吹倪^程。

汽油機(jī)Q1Q2W=Q1-Q2內(nèi)部混合氣的燃燒廢氣等排入大氣環(huán)境中

二、三類典型的理論循環(huán)

簡化條件（理想氣體、典型熱力過程組成的封閉循環(huán)）混合加熱理論循環(huán)定義參數(shù)：

壓縮比：

壓升比：

預(yù)脹比：

ρ=1定容加熱理論循環(huán)

λ=1定壓加熱理論循環(huán)與實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)應(yīng)（特征接近）混合加熱——高速柴油機(jī)定容加熱——汽油機(jī)定壓加熱——低速柴油機(jī)（圖2-1）

三、發(fā)動(dòng)機(jī)理論循環(huán)分析

發(fā)動(dòng)機(jī)理論循環(huán)用循環(huán)熱效率和循環(huán)平均壓力來評(píng)價(jià)。

循環(huán)熱效率--

循環(huán)功W（J）與循環(huán)加熱量Q1（J）的比值，反映了循環(huán)的完善程度。

循環(huán)平均壓力--

單位氣缸工作容積所做的循環(huán)功，用來評(píng)價(jià)循環(huán)的做功能力。

結(jié)論：

1．應(yīng)盡可能地提高壓縮比(ε↑)。

2．燃燒過程應(yīng)盡可能地接近上止點(diǎn)進(jìn)行(λ↑ρ↓)。

3．理論循環(huán)的循環(huán)平均壓力與氣缸內(nèi)壓縮始點(diǎn)的壓力成正比。返回

提示了發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性提高的努力方向，但受到多種因素的限制。

第2節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)

一、概述

1實(shí)際循環(huán)的圖示“示功圖”

p-V圖圖

2對(duì)實(shí)際工作過程的初步了解（自學(xué)）

（圖2-3）二、與理論循環(huán)的差別

1．實(shí)際工質(zhì)差別2．換氣損失3．燃燒損失4．傳熱損失返回

第3節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的兩類指標(biāo)

一、指示指標(biāo)以工質(zhì)對(duì)活塞做功（即指示功）為基礎(chǔ)，用于評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)的好壞。

1．平均指示壓力

(MPa)

2．指示功率

（kW）

3．指示熱效率

4．指示燃油消耗率g/(kW·h)

發(fā)動(dòng)機(jī)單位氣缸工作容積所做的指示功。發(fā)動(dòng)機(jī)單位時(shí)間內(nèi)所做的指示功。發(fā)動(dòng)機(jī)單位指示功的耗油量。燃料低熱值hμ

二、有效指標(biāo)

以發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸對(duì)外輸出功（即有效功）為基礎(chǔ)，用于評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。

動(dòng)力性：

1．有效功率Pe

和有效轉(zhuǎn)矩Ttq2．平均有效壓力pme

3．轉(zhuǎn)速n和活塞平均速度Cm4．強(qiáng)化指標(biāo)：升功率PL

比質(zhì)量me

強(qiáng)化系數(shù)pmeCm

經(jīng)濟(jì)性：

1．有效熱效率ηe2．有效燃料消耗率be（g/kWh）有效熱效率與有效燃料消耗率成反比關(guān)系

三、兩類指標(biāo)的測量

1．發(fā)動(dòng)機(jī)示功圖的測量

2．發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的測量

3．發(fā)動(dòng)機(jī)耗油量的測量返回

第4節(jié)機(jī)械損失與熱平衡

圖2-9發(fā)動(dòng)機(jī)中的能量轉(zhuǎn)換與傳遞一、機(jī)械損失功率與機(jī)械效率機(jī)械損失功率PmPm=Pi–Pe

機(jī)械效率ηm二、機(jī)械損失的組成

1．摩擦損失

2．驅(qū)動(dòng)附件損失

3．泵氣損失1．摩擦損失67%活塞23%活塞環(huán)20%連桿軸承13%主軸承11%2．驅(qū)動(dòng)附件損失16%配氣機(jī)構(gòu)7%冷卻水泵6%潤滑油泵3%3．泵氣損失17%泵氣損失17%實(shí)際測量的1.5L的四沖程汽油機(jī)在4000r/min時(shí)各部分機(jī)械損失

表2-1機(jī)械損失的組成

三、機(jī)械損失隨工況的變化

1．轉(zhuǎn)速n（或活塞平均速度Cm）

2．負(fù)荷

3．潤滑油品質(zhì)和冷卻水溫度四、機(jī)械損失的測定

1．倒拖法

2．停缸法

3．油耗線法（圖2-13）（圖2-14）五、發(fā)動(dòng)機(jī)熱平衡

QT=QE+QS+QR+QB+QL

其它熱量損失

不完全燃燒熱損失

廢氣帶走的熱量

傳遞給冷卻介質(zhì)的熱量

有效功

發(fā)動(dòng)機(jī)所消耗燃油具有的熱量（圖2-15）習(xí)題與思考題(二)：1.收集、了解汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)（排量、壓縮比、功率、轉(zhuǎn)速等）的大致范圍。2.如何理解從發(fā)動(dòng)機(jī)理論循環(huán)的分析中得到的結(jié)論？3.簡述發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部從燃料輸入到有效轉(zhuǎn)矩輸出的能量轉(zhuǎn)化和傳遞過程并分析各個(gè)環(huán)節(jié)的損耗。4.如何通過測試得到發(fā)動(dòng)機(jī)的兩類指標(biāo)？5．平均有效壓力和升功率都是用于評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性的，兩者有何區(qū)別？6.從機(jī)械損失的構(gòu)成來思考其降低措施。7.可否通過測量示功圖和有效轉(zhuǎn)矩來求得機(jī)械損失?說明理由。返回

圖2-1三類典型的理論循環(huán)a)混合加熱理論循環(huán)b)定容加熱理論循環(huán)c)定壓加熱理論循環(huán)返回圖2-3發(fā)動(dòng)機(jī)的p-V圖及p-φ?qǐng)DEo-進(jìn)氣始點(diǎn)Es-進(jìn)氣終點(diǎn)Ao-排氣始點(diǎn)As-排氣終點(diǎn)VC-壓縮終點(diǎn)氣缸容積VS-氣缸工作容積po-大氣壓力pz-最高爆發(fā)壓力返回圖2-13機(jī)械損失隨工況的變化規(guī)律返回圖2-14測定機(jī)械損失的油耗線法返回圖2-15發(fā)動(dòng)機(jī)的熱平衡圖a—從殘余廢氣和排氣中回收的熱量b—由氣缸壁傳給進(jìn)氣的熱量c—排出廢氣傳給冷卻水的熱量d—在摩擦熱中傳給冷卻水的部分熱量e—從排氣系統(tǒng)輻射的熱量f—從冷卻系統(tǒng)和水套壁輻射的熱量g—從曲軸箱壁和其它不冷卻部分輻射的熱量返回返回第3章柴油機(jī)混合氣形成和燃燒

第1節(jié)基礎(chǔ)知識(shí)

第2節(jié)柴油機(jī)混合氣形成

第3節(jié)柴油機(jī)燃燒過程

第4節(jié)柴油機(jī)的有害排放物與控制返回第1節(jié)基礎(chǔ)知識(shí)一、燃料與混合氣形成

機(jī)理：

1空間霧化混合

——在燃燒室空間中利用燃油與空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來形成混合氣。

2油膜蒸發(fā)混合——噴在燃燒室壁面上的燃油形成油膜后，利用受熱蒸發(fā)和空氣相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用形成較均勻的混合氣。

重要參數(shù)：1．1kg燃油完全燃燒所需的理論空氣量L0

C+O2=CO22H2+O2=2H2O

（kg空氣/kg燃油）2．空燃比（A/F）空氣與燃油質(zhì)量的比值。

3．過量空氣系數(shù)αα=L/L0

（A/F）=αL0

主要影響因素：1．發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)

2．燃油性質(zhì)3．工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)和工質(zhì)運(yùn)動(dòng)4.燃油噴射和霧化二、預(yù)混燃燒與擴(kuò)散燃燒預(yù)混燃燒擴(kuò)散燃燒燃燒前混合氣狀態(tài)：已形成可燃混合氣未形成可燃混合氣決定燃燒速率的主要因素：化學(xué)反應(yīng)速率混合氣形成的快慢柴油機(jī)：前期預(yù)混燃燒+后期擴(kuò)散燃燒（主要部分）

汽油機(jī)：預(yù)混燃燒三、燃燒放熱規(guī)律

三要素：燃燒起點(diǎn)曲線形狀燃燒持續(xù)時(shí)間合適起點(diǎn)先緩后急

瞬時(shí)放熱速度和累積放熱百分比隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系。

返回第2節(jié)柴油機(jī)混合氣形成一、基本特征

——混合氣的均勻性較差——要求燃油噴射、空氣運(yùn)動(dòng)以及燃燒室形狀三者的良好配合

——負(fù)荷調(diào)節(jié)為“質(zhì)調(diào)節(jié)”

二、燃油噴射

1．對(duì)燃油噴射系統(tǒng)的要求

1）避免出現(xiàn)不正常噴射現(xiàn)象和穴蝕破壞；

2）在最佳的噴油時(shí)刻，精確提供所需的燃油量;3）盡可能實(shí)現(xiàn)理想的噴油規(guī)律;4）良好的油束特性能滿足具體燃燒室的要求;5）其他……

進(jìn)一步的要求

控制的柔性化+燃油霧化性能的提高

2．燃油的霧化和油束特性油束特性：圖3-3圖3-4

幾何形狀（油束射程（貫穿距離）L和噴霧錐角β）

霧化質(zhì)量（油束中液滴的細(xì)度和均勻度）3.傳統(tǒng)的燃油噴射系統(tǒng)（噴油泵+高壓油管+噴油器+其他）

（自學(xué)）固有缺陷:

周期性的燃油噴射使系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生壓力波動(dòng)導(dǎo)致難以準(zhǔn)確控制噴油規(guī)律4.電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)圖3-8圖3-95.泵噴油器（自學(xué)）

貫穿率：油束的貫穿距離與噴孔口沿噴孔軸線到燃燒室壁距離的比值。三、空氣運(yùn)動(dòng)

“紊流”

1．進(jìn)氣渦流（Swirl）螺旋進(jìn)氣道圖3-11

切向進(jìn)氣道圖3-12

組合形式

2．缸內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)擠壓流動(dòng)（Squish）圖3-15

逆擠壓流動(dòng)

異同？

1）開式燃燒室結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍

圖3-16

缸徑較大（≥140mm），轉(zhuǎn)速較低（≤2000r/min）

2）半開式燃燒室結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍

圖3-17

缸徑80~140mm，轉(zhuǎn)速低于6000r/min

3）直噴式燃燒室柴油機(jī)的性能特點(diǎn)（與非直噴比較）

——燃燒迅速，經(jīng)濟(jì)性好但工作平穩(wěn)性略差；

——結(jié)構(gòu)簡單，散熱、流動(dòng)損失小，冷起動(dòng)性好；

——對(duì)噴射系統(tǒng)要求高，且空氣利用率相對(duì)低；

——對(duì)轉(zhuǎn)速變化較敏感；四、燃燒室直噴式與非直噴式燃燒室五、燃油噴射、空氣運(yùn)動(dòng)以及燃燒室形狀間的配合返回第3節(jié)柴油機(jī)燃燒過程一、正常燃燒過程圖3-21

1．著火延遲期

2．速燃期

3．緩燃期

4．補(bǔ)燃期前期控制燃燒導(dǎo)致的工作粗暴

后期加速混合氣形成二、燃燒過程的影響因素

1．噴油提前角圖3-23圖3-24

——定工況

——變工況2.噴油規(guī)律的控制圖3-25

3．柴油機(jī)轉(zhuǎn)速4．柴油機(jī)負(fù)荷5．燃油性質(zhì)（自燃性能蒸發(fā)性能）三、發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)、噪聲的控制

燃燒噪聲氣體動(dòng)力噪聲機(jī)械噪聲控制噪聲與振動(dòng)的措施

——降低噪聲源自身的聲輻射

——屏蔽、吸收噪聲源的聲輻射

返回返回圖3-3油束的幾何形狀返回

圖3-4油束的霧化質(zhì)量1—噴射壓力為34MPa2—噴射壓力為15MPa圖3-8高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)返回圖

高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)實(shí)物返回圖3-9高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)展（德Bosch公司）圖3-11螺旋進(jìn)氣道返回圖3-12切向進(jìn)氣道返回

圖3-15擠流和逆擠流a)無進(jìn)氣渦流或渦流不強(qiáng)時(shí)的擠流b)進(jìn)氣渦流強(qiáng)時(shí)的擠流c)逆擠流返回返回圖3-16開式燃燒室圖3-17半開式燃燒室圖3-18典型的四氣門半開式燃燒室返回圖3-21柴油機(jī)的燃燒過程

返回圖5-32噴油提前角的影響

返回噴油提前角

圖3-24最佳噴油提前角

返回圖3-25多次噴射返回第4節(jié)柴油機(jī)的有害排放物與控制一、柴油機(jī)有害排放物的生成機(jī)理

1．氮氧化合物（NOx）

2．顆粒物（PM）

二、柴油機(jī)有害排放物與工況的關(guān)系圖3-31有害排放物的濃度隨過量空氣系數(shù)α的變化規(guī)律

圖3-32柴油機(jī)隨工況變化的排放特性三、柴油機(jī)有害排放物的控制措施

1．機(jī)內(nèi)凈化（1）Nox

控制最高燃燒溫度

適當(dāng)減小噴油提前角和采用廢氣再循環(huán)（EGR）（2）微粒

改善混合氣均勻性通過高壓、多噴孔等措施使燃油噴射更趨均勻化和細(xì)化

2．機(jī)外凈化（1）氧化催化轉(zhuǎn)化器（DOC）（2）還原型催化轉(zhuǎn)化器選擇性催化/儲(chǔ)存型后處理技術(shù)（3）顆粒物過濾器（DPF）圖3-36

圖3-37

圖3-38四、柴油機(jī)污染物控制技術(shù)的應(yīng)用圖3-39圖3-33

圖3-34返回返回習(xí)題與思考題：1．簡述高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的工作原理及特點(diǎn)。2．柴油機(jī)的燃燒過程可劃分為幾個(gè)階段？是如何劃分的（要求畫圖說明）？小結(jié)各階段對(duì)性能的影響及其原因。3．理想的放熱規(guī)律是什么？如何去實(shí)現(xiàn)？4．分析柴油機(jī)混合氣形成與燃燒中如何解決動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性與工作平穩(wěn)性之間的矛盾。5．分析柴油機(jī)混合氣形成與燃燒中如何解決動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性與控制有害排放之間的矛盾。6．柴油機(jī)性能測試中，分別出現(xiàn)(1)缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力過高；(2)排氣溫度過高的問題，試分析其原因，并提出可能的改善措施。7．分析圖3-43中柴油機(jī)電控噴射控制策略的原理并總結(jié)其規(guī)律性。（圖中A+B+C表示，A：先導(dǎo)噴射；B：主噴射；C：后噴射）返回氮氧化物選擇性催化還原技術(shù)(SCR)返回氮氧化物儲(chǔ)存型后處理技術(shù)（NSR）氧化：2NO+O2→2NO2儲(chǔ)存：2BaCO3+4NO2+O2→2Ba(NO3)2+2CO2上述化學(xué)反應(yīng)可合成為：2BaCO3+4NO+3O2→2Ba(NO3)2+2CO2分解與釋出：2Ba(NO3)2→2BaO+4NO2+O2還原：CO+0.5NO2→CO2+0.25N2C3H6+7.5NO2→3CO2+3H2O+3O2+3.75N2BaO+CO2→BaCO3上述化學(xué)反應(yīng)可合成為：4Ba(NO3)2+C3H6+CO→4BaCO3+3H2O+4N2+5O2返回圖3-38顆粒物過濾器連續(xù)再生

--熱再生

--催化再生返回圖3-39Ford公司6.7L柴油機(jī)的后處理系統(tǒng)返回第4章汽油機(jī)混合氣形成和燃燒第1節(jié)汽油機(jī)混合氣的形成第2節(jié)汽油機(jī)的燃燒過程第3節(jié)汽油機(jī)的有害排放物與控制第4節(jié)汽油機(jī)的電控技術(shù)第5節(jié)不同混合氣形成和燃燒過程的比較返回第1節(jié)汽油機(jī)混合氣形成一、基本特征

——缸內(nèi)形成均質(zhì)混合氣

——負(fù)荷調(diào)節(jié)為“量調(diào)節(jié)”

二、工況與混合氣濃度汽油機(jī)在不同的工況下，對(duì)混合氣濃度有著不同的要求：

1起動(dòng)工況

2怠速與小負(fù)荷工況

3中等負(fù)荷工況

4大負(fù)荷與全負(fù)荷工況

5急加速與急減速工況圖4-1三、進(jìn)氣道噴射圖4-2組成：傳感元件：空氣流量、節(jié)氣門開度、排氣中氧濃度、轉(zhuǎn)速以及爆震等

執(zhí)行元件：噴油器（同時(shí)噴射，分組噴射和順序噴射）電控單元：控制策略采用汽油噴射的特點(diǎn)：

1）混合氣濃度的精確控制；（主要）

2）滿負(fù)荷時(shí)由于取消了化油器喉管而提高了充氣效率；

3）低速霧化性能的改進(jìn)；

4）多點(diǎn)噴射改善了多缸均勻性；

5）過渡工況性能的提高；

6）制造成本提高，使用、維修要求高。四、缸內(nèi)直接噴射問題

汽油機(jī)與柴油機(jī)相比較，經(jīng)濟(jì)性較差（特別在部分負(fù)荷工況），其主要原因有：——受爆震燃燒的限制，壓縮比較低；——采用量調(diào)節(jié)，節(jié)氣門的存在增加泵氣損失；——按理論空燃比運(yùn)行，中低負(fù)荷時(shí)通過稀燃改善經(jīng)濟(jì)性難實(shí)現(xiàn)。1.稀薄燃燒與分層燃燒

——稀薄燃燒：工作原理；主要缺陷

——分層燃燒：工作原理；主要缺陷圖4-8圖4-92.缸內(nèi)直噴（CDI）汽油機(jī)的混合氣形成

三種實(shí)現(xiàn)方式汽油噴射起重要作用（噴射壓力、噴射時(shí)間等）3.缸內(nèi)直噴汽油機(jī)的變工況控制

——部分負(fù)荷下在壓縮行程后期噴油（較晚噴油），生成分層混合氣，空燃比A/F可達(dá)25以上；——高負(fù)荷下在進(jìn)氣行程早期噴油（較早噴油），生成均質(zhì)混合氣，混合氣變濃。4.與常規(guī)汽油機(jī)的性能比較

5.采用均質(zhì)混合氣按理論空燃比工作的缸內(nèi)直噴汽油機(jī)

圖4-14圖4-11

返回第2節(jié)汽油機(jī)燃燒過程一、正常燃燒過程

1．著火延遲期

2．明顯燃燒期圖4-183．后燃期二、汽油機(jī)的爆震燃燒

控制措施：內(nèi)因方面（使混合氣不易自燃）燃料性質(zhì)，缸內(nèi)的壓力和溫度等

外因方面（縮短火焰?zhèn)鞑サ臅r(shí)間

）圖4-22

縮短火焰?zhèn)鞑ァ奥烦獭焙吞岣呋鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣?/p>

末端混合氣受到壓縮和輻射熱的作用，在火焰前鋒尚未到達(dá)之前產(chǎn)生自燃，使局部壓力、溫度急劇上升，并伴隨有沖擊波的不正常燃燒現(xiàn)象。

圖4-20三、汽油機(jī)的燃燒差異現(xiàn)象1．工作循環(huán)之間的燃燒差異圖4-23

主要是由于點(diǎn)火瞬間火花塞附近混合氣性質(zhì)（濃度、殘余廢氣量）與狀態(tài)的變化造成的。

2．各缸之間的燃燒差異

主要是由于進(jìn)氣充量在質(zhì)量、數(shù)量兩方面存在各缸之間的不均勻造成的。

四、汽油機(jī)燃燒過程的主要影響因素

1．點(diǎn)火提前角圖4-27——定工況下的最佳點(diǎn)火提前角

——最佳點(diǎn)火提前角隨汽油機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷的變化

轉(zhuǎn)速上升-最佳點(diǎn)火提前角加大負(fù)荷提高-最佳點(diǎn)火提前角減小

——最佳點(diǎn)火提前角的控制與調(diào)節(jié)

2．燃料性質(zhì)

抗爆性能蒸發(fā)性能

3．混合氣濃度

混合氣濃度影響著火、火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊葓D4-294．汽油機(jī)轉(zhuǎn)速

轉(zhuǎn)速過高或過低燃燒過程均變差，低速易爆震燃燒。

5．汽油機(jī)負(fù)荷

隨負(fù)荷提高燃燒過程改善，滿負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性及排放差，高負(fù)荷易爆震燃燒。

6．燃燒室

基本要求：1）結(jié)構(gòu)緊湊

2）組織適當(dāng)?shù)墓べ|(zhì)運(yùn)動(dòng)

3）火花塞位置適中

4）有利于充氣效率的提高圖4-31返回第3節(jié)汽油機(jī)的有害排放物與控制一、汽油機(jī)有害排放物的生成機(jī)理

1）碳?xì)浠衔铮℉C）

2）一氧化碳（CO）

3）氮氧化物（NOx）二、汽油機(jī)有害排放物的影響因素

1）混合氣的濃度圖4-332）發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況三、汽油機(jī)有害排放物的控制措施1）三元催化轉(zhuǎn)化器基本原理影響轉(zhuǎn)化效率的主要因素：空燃比和排氣溫度

圖4-352）其他控制措施

氧化型催化轉(zhuǎn)化器點(diǎn)火提前角的調(diào)節(jié)廢氣再循環(huán)（EGR）3）曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)

4）燃油蒸發(fā)污染物的控制返回機(jī)外處理技術(shù)的技術(shù)發(fā)展：提高耐高溫、抗老化、轉(zhuǎn)化效率等性能提高空燃比控制精度圖4-36第4節(jié)汽油機(jī)的電控技術(shù)（自學(xué)）

第5節(jié)不同混合氣形成和燃燒過程的比較汽油機(jī)柴油機(jī)燃料性質(zhì)１蒸發(fā)性較好，粘度較小

90%餾出溫度約為190°C（采用低壓噴射）２分子較小，活化能高，不易自燃（采用點(diǎn)燃）１蒸發(fā)性較差，粘度較大

90%餾出溫度約為350°C（采用高壓噴射）２分子較大，活化能低，易自燃（采用壓燃）混合氣形成時(shí)間較長，從缸外到缸內(nèi)形成均質(zhì)混合氣過量空氣系數(shù)可較小，空氣利用率較高時(shí)間短促，缸內(nèi)形成混合氣不能形成均質(zhì)混合氣過量空氣系數(shù)要求較大，空氣利用率較低著火單點(diǎn)點(diǎn)燃高溫單階段著火多點(diǎn)（帶有隨機(jī)性）壓燃低溫多階段著火汽油機(jī)柴油機(jī)燃燒具有預(yù)混燃燒特征湍流火焰?zhèn)鞑澐譃槿A段（前期）預(yù)混燃燒＋（后期）擴(kuò)散燃燒以擴(kuò)散燃燒為主劃分為四階段對(duì)應(yīng)理論循環(huán)對(duì)應(yīng)等容加熱理論循環(huán)對(duì)應(yīng)混合加熱理論循環(huán)負(fù)荷調(diào)節(jié)“量調(diào)節(jié)”，調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度混合氣數(shù)量變化，濃度基本不變“質(zhì)調(diào)節(jié)”，調(diào)節(jié)循環(huán)噴油量空氣量基本不變，混合氣濃度變化大主要有害排放物碳?xì)浠衔铮℉C）、一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOx）微粒（PM）、氮氧化合物（NOx）工質(zhì)運(yùn)動(dòng)適度主要為提高火焰?zhèn)鞑ニ俣容^強(qiáng)主要為促使混合氣形成壓縮比較小（約10~11）避免產(chǎn)生爆震燃燒較大（約15~18）有利提高經(jīng)濟(jì)性有利自燃和提高起動(dòng)性能習(xí)題與思考題：1．汽油機(jī)的燃燒過程可劃分為幾個(gè)階段？是如何劃分的（要求畫圖說明）？小結(jié)各階段對(duì)性能的影響及其原因。2．汽油機(jī)在轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門開度不變的條件下，改變點(diǎn)火提前角，有效燃油消耗率是如何隨之變化的？分析變化的原因。在轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門開度變化時(shí)，點(diǎn)火提前角一般應(yīng)如何隨之變化？3．說明“爆震燃燒”的概念，并分析控制爆震燃燒的思路。4．你認(rèn)為汽油機(jī)混合氣形成與燃燒中的關(guān)鍵技術(shù)是什么？并說明理由。5．簡述三元催化轉(zhuǎn)化器的工作原理并分析影響轉(zhuǎn)化效率的主要因素。6．比較汽油機(jī)與柴油機(jī)在下列方面的異同并說明原因。

a.過量空氣系數(shù)b.壓縮比c.主要有害排放物及控制措施7．比較缸內(nèi)直噴汽油機(jī)采用均質(zhì)混合氣或非均質(zhì)混合氣的差異。

返回

小結(jié)：1.一些基本概念以及柴油機(jī)與汽油機(jī)的比較（表4-3）。2.對(duì)燃燒過程的了解（圖示、階段劃分及對(duì)性能影響）。3.點(diǎn)火/噴油提前角的控制原理。4.汽油機(jī)爆震燃燒的機(jī)理及控制措施。5.柴油機(jī)電控高壓共軌噴射系統(tǒng)的工作原理。6.燃燒放熱規(guī)律的定義及分析應(yīng)用。7.有害排放的生成機(jī)理及主要控制措施。返回圖4-1高負(fù)荷下的加濃返回圖4-2進(jìn)氣道噴射返回

圖4-8兩類汽油機(jī)的比較(a)進(jìn)氣道燃油噴射

(b)汽油直接噴射返回

圖4-9稀薄燃燒返回圖4-11分層混合氣的實(shí)現(xiàn)方式返回圖4-14不同工況下混合氣的特征返回圖4-18汽油機(jī)燃燒過程中的火焰?zhèn)鞑シ祷貓D4-20汽油機(jī)燃燒過程中的爆震燃燒AB返回圖4-22雙火花塞的汽油機(jī)燃燒室布置方案返回圖4-23汽油機(jī)工作循環(huán)之間的的燃燒差異返回圖4-27最佳的點(diǎn)火提前角返回圖4-29混合氣濃度對(duì)火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊懛祷貓D4-31燃燒室內(nèi)工質(zhì)的宏觀運(yùn)動(dòng)返回圖4-33有害排放物隨混合氣濃度的變化規(guī)律返回圖4-35混合氣濃度與轉(zhuǎn)化效率的關(guān)系

返回圖4-36保證較高排氣溫度的措施

返回第5章發(fā)動(dòng)機(jī)增壓

第1節(jié)增壓技術(shù)基礎(chǔ)第2節(jié)廢氣渦輪增壓器

第3節(jié)車用發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓系統(tǒng)第1節(jié)增壓技術(shù)基礎(chǔ)

一、增壓的基本概念

增壓：以某種方式提高進(jìn)氣充量的密度，從而提高進(jìn)入氣缸的新鮮空氣量。增壓比：二、增壓方式

——廢氣渦輪增壓

——機(jī)械增壓

三、增壓中冷（圖5-1圖5-2）返回第2節(jié)廢氣渦輪增壓器一、基本組成二、壓氣機(jī)的工作原理與特性參數(shù)

圖5-65-8

增壓比πC

流量qmC

轉(zhuǎn)速nC壓氣機(jī)絕熱效率ηad-C三、渦輪的工作原理與特性參數(shù)

圖5-95-10

膨脹比πT

流量qmT

轉(zhuǎn)速nT

渦輪有效效率ηT圖四、壓氣機(jī)與渦輪的關(guān)系

1．轉(zhuǎn)速平衡

2．流量平衡

3．功率平衡五、廢氣渦輪增壓器的特性增壓器效率：ηTC=ηTηTCmηad-C

增壓器轉(zhuǎn)速：nTC=nC=nT

發(fā)動(dòng)機(jī)——壓氣機(jī)

發(fā)動(dòng)機(jī)——渦輪

1．壓氣機(jī)通用特性圖5-12

2．壓氣機(jī)的工作范圍喘振/最高轉(zhuǎn)速/阻塞圖5-11

3．壓氣機(jī)特性曲線的變化規(guī)律圖5-13

流動(dòng)損失：摩擦損失、撞擊損失……

4．氣流脈動(dòng)現(xiàn)象的影響返回第3節(jié)車用發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓系統(tǒng)一、廢氣能量的利用圖5-14

圖5-15

項(xiàng)目排氣能量利用渦輪效率掃氣作用內(nèi)燃機(jī)的加速性結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度適用情況脈沖增壓系統(tǒng)較好較低：渦輪進(jìn)口壓力不穩(wěn)定，不保證在設(shè)計(jì)點(diǎn)工作較好：進(jìn)氣過程恰逢排氣波谷較好：內(nèi)燃機(jī)與增壓器氣動(dòng)聯(lián)系“彈性”小，反應(yīng)較靈敏相對(duì)復(fù)雜較低增壓比：回收廢氣能量多恒壓增壓系統(tǒng)較差較高：渦輪進(jìn)口壓力穩(wěn)定，可工作在設(shè)計(jì)點(diǎn)較差：排氣管內(nèi)始終保持較高恒壓較差：內(nèi)燃機(jī)與增壓器氣動(dòng)聯(lián)系“彈性”大，反應(yīng)較遲鈍相對(duì)簡單較高增壓比：廢氣能量損失少，渦輪效率高二、柴油機(jī)與廢氣渦輪增壓器的匹配

1．廢氣可用能量的調(diào)整

發(fā)動(dòng)機(jī)：排氣提前角、噴油提前角渦輪：流通截面積

2．增壓器的選擇與匹配圖5-18

3．帶廢氣旁通閥的車用發(fā)動(dòng)機(jī)增壓系統(tǒng)圖5-20

4．采用可變幾何參數(shù)增壓器的車用發(fā)動(dòng)機(jī)增壓系統(tǒng)圖5-23-25

5．采用二級(jí)增壓的車用發(fā)動(dòng)機(jī)增壓系統(tǒng)圖5-276.發(fā)動(dòng)機(jī)低速轉(zhuǎn)矩特性與動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的改善

三、增壓柴油機(jī)與自然吸氣柴油機(jī)的差異

1．控制機(jī)械負(fù)荷與熱負(fù)荷的增長

2．進(jìn)、排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3．燃油、潤滑、冷卻等其他方面的考慮四、汽油機(jī)增壓返回習(xí)題與思考題：1．你對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)采用增壓技術(shù)是如何理解的（優(yōu)點(diǎn)、技術(shù)方案及難點(diǎn)）？2．分析應(yīng)用可變技術(shù)改善增壓系統(tǒng)廢氣可用能量供需矛盾的原理。3．分析、比較圖5-22的廢氣旁通閥調(diào)節(jié)方案與常規(guī)方案的差別。4．與柴油機(jī)相比，汽油機(jī)增壓有什么額外的困難？如何解決？5．針對(duì)圖5-35所示的二級(jí)增壓系統(tǒng)，分析、擬定基本的控制策略（各種工況下高壓渦輪端旁通閥、低壓渦輪端旁通閥和高壓壓氣機(jī)端旁通閥的開啟/關(guān)閉規(guī)律）。返回圖5-35二級(jí)增壓圖5-1廢氣渦輪增壓圖5-2機(jī)械增壓返回返回

圖5-6離心式壓氣機(jī)簡圖

1-進(jìn)氣道2-葉輪3-擴(kuò)壓器4-蝸殼圖5-8空氣參數(shù)沿壓氣機(jī)流道的變化

返回圖5-9徑流式渦輪簡圖圖5-10渦輪機(jī)中氣流參數(shù)的變化返回圖5-12壓氣機(jī)特性返回設(shè)計(jì)工況較大流量工況較小流量工況圖5-11壓氣機(jī)葉輪進(jìn)口處不同流量下的流動(dòng)情況返回圖5-13壓氣機(jī)等轉(zhuǎn)速特性線的分析返回圖5-14四沖程增壓柴油機(jī)理論示功圖返回圖5-15兩類增壓系統(tǒng)（a）恒壓增壓系統(tǒng)（b）脈沖增壓系統(tǒng)返回圖5-18增壓器的選擇與調(diào)整返回圖5-20帶廢氣旁通閥的車用發(fā)動(dòng)機(jī)增壓系統(tǒng)

返回返回圖5-23渦輪流通部分的調(diào)節(jié)A-渦輪殼進(jìn)口后B-渦輪葉輪進(jìn)口前C-渦輪殼出口圖5-24可變幾何參數(shù)增壓器的實(shí)例a最小流通截面（單通道）b最大流通截面（雙通道）c最大流通截面+廢氣旁通

圖5-25可變幾何參數(shù)增壓器的實(shí)例（二）返回圖5-27二級(jí)增壓系統(tǒng)Volkswagen1.4TSI返回第6章?lián)Q氣過程

第1節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過程及評(píng)價(jià)

第2節(jié)改善換氣過程的主要措施

第1節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過程及評(píng)價(jià)一、換氣過程概述基本功能：工質(zhì)的更換自由排氣換氣過程：強(qiáng)制排氣排氣氣門疊開進(jìn)氣評(píng)價(jià)：充氣效率換氣損失

+合適的缸內(nèi)工質(zhì)運(yùn)動(dòng)+合適的殘余廢氣量圖6-1二、充氣效率及其影響因素影響因素分析：

流動(dòng)阻力、缸內(nèi)殘余廢氣量、工質(zhì)加熱程度……

殘余廢氣系數(shù)：圖6-3三、充氣效率隨發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化規(guī)律

1發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

2發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷（柴油機(jī)汽油機(jī)的差異）四、換氣損失

定義：發(fā)動(dòng)機(jī)理論循環(huán)中換氣過程耗功與實(shí)際循環(huán)中換氣過程耗功的差值。自由排氣損失組成：強(qiáng)制排氣損失進(jìn)氣損失

增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)返回圖6-5圖6-4第2節(jié)改善換氣過程的主要措施一、減小進(jìn)、排氣系統(tǒng)的阻力

1進(jìn)、排氣門2進(jìn)、排氣道圖6-10

3配氣機(jī)構(gòu)4其他二、合理確定配氣定時(shí)

1進(jìn)氣遲閉角

2排氣提前角

3進(jìn)氣提前角和排氣遲閉角三、動(dòng)態(tài)效應(yīng)的利用

基本原理：波在管內(nèi)傳播，對(duì)于一個(gè)開口端，管外壓力不變時(shí)，反射波的性質(zhì)與入射波相反，即一個(gè)正壓波傳播到開口端后，會(huì)反射回一個(gè)負(fù)壓波；對(duì)于一個(gè)閉口端，反射波的性質(zhì)與入射波相同，即一個(gè)正壓波傳播到閉口端后，會(huì)反射回一個(gè)正壓波。

例：進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)的本循環(huán)波動(dòng)效應(yīng)與上循環(huán)波動(dòng)效應(yīng)圖6-15四、可變技術(shù)

——可變配氣機(jī)構(gòu)插入

——可變進(jìn)氣管

圖6-25

——其他

工質(zhì)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的調(diào)節(jié)圖

增壓可用廢氣能量的調(diào)節(jié)

廢氣再循環(huán)的調(diào)節(jié)

……返回思考題：1.換氣過程應(yīng)如何評(píng)價(jià)？說明評(píng)價(jià)參數(shù)的定義。2.分析充氣效率隨汽油機(jī)工況（轉(zhuǎn)速、負(fù)荷）變化而變化的規(guī)律并畫圖說明。在采用可變技術(shù)時(shí)，說明當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)應(yīng)如何相應(yīng)地調(diào)整進(jìn)氣遲閉角、排氣提前角的大小并簡述理由。3.換氣損失和泵氣損失分別是如何定義的？4.試分析發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)進(jìn)、排氣門提前開啟和遲后關(guān)閉的原因。其數(shù)值的大小與哪些因素有關(guān)？5.分析從“將廢氣盡可能地清除干凈”到“廢氣再循環(huán)”的原因。6．構(gòu)思應(yīng)用電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能的方案。返回第5章+第6章1.廢氣渦輪增壓的工作原理

2.壓氣機(jī)特性（工作范圍及匹配應(yīng)用）

3.增壓系統(tǒng)中廢氣能量的調(diào)節(jié)原理及技術(shù)措施

4.換氣過程的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則5.充氣效率的影響因素及變化規(guī)律

6.換氣過程的改善（配氣定時(shí)、動(dòng)態(tài)效應(yīng)、可變技術(shù)的應(yīng)用）

返回返回圖6-1換氣過程圖6-3汽油機(jī)進(jìn)氣過程終了時(shí)的缸內(nèi)壓力隨工況的變化返回圖6-4四沖程自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣損失返回圖6-5四沖程增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣損失（a）理論循環(huán)（b）實(shí)際循環(huán)返回

圖6-10進(jìn)氣道的三維計(jì)算機(jī)模型返回圖6-15進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)的本循環(huán)波動(dòng)效應(yīng)返回

進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門開啟氣門重疊角氣門升程發(fā)動(dòng)機(jī)高速推遲提早加大加大發(fā)動(dòng)機(jī)低速提早推遲減小減小例:發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化與可變配氣機(jī)構(gòu)提高進(jìn)氣充量合適的缸內(nèi)工質(zhì)運(yùn)動(dòng)合適的殘余廢氣量減小換氣損失關(guān)于配氣機(jī)構(gòu)不同工況-不同最優(yōu)值可變配氣機(jī)構(gòu)技術(shù)“基于凸輪的技術(shù)”“無凸輪發(fā)動(dòng)機(jī)”(Cam-lessEngine)可變氣門升程(VVL)可變氣門正時(shí)(VVT)電控電驅(qū)電控液驅(qū)可變氣門正時(shí)及升程分段調(diào)節(jié)連續(xù)可變(平移)VVT-i的調(diào)節(jié)原理:

配氣相位的“平移”提前:推遲:動(dòng)畫工況調(diào)節(jié)目標(biāo)原理效果怠速工況低負(fù)荷工況掃氣重疊角極小化，防止廢氣倒流入進(jìn)氣側(cè)提高怠速穩(wěn)定性改善燃油經(jīng)濟(jì)性中等負(fù)荷工況增大掃氣重疊角，增加內(nèi)部廢氣再循環(huán)，降低泵氣損失改善燃油經(jīng)濟(jì)性降低氮氧化合物排放中低轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷進(jìn)氣閥早關(guān)防止進(jìn)氣倒流，提高充氣效率提高轉(zhuǎn)矩輸出高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷進(jìn)氣閥遲閉充分利用氣流慣性，提高充氣效率提高轉(zhuǎn)矩輸出啟動(dòng)后暖機(jī)停機(jī)前掃氣重疊角極小化，防止廢氣倒流入進(jìn)氣側(cè)提高快怠速穩(wěn)定性改善燃油經(jīng)濟(jì)性VVT-i的調(diào)節(jié)效果:發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率、轉(zhuǎn)矩和經(jīng)濟(jì)性分別提高了10％、15％和10％

Fiat1.4L渦輪增壓汽油機(jī)MultiAir返回MultiAir“無凸輪”發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)與泵氣損失的減少圖6-23電控電驅(qū)的氣門圖

電控液驅(qū)的氣門返回圖6-25可變進(jìn)氣系統(tǒng)的示例返回返回第7章發(fā)動(dòng)機(jī)的特性

——發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)隨運(yùn)轉(zhuǎn)工況或參數(shù)調(diào)整而變化的規(guī)律。

性能特性調(diào)整特性第1節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)工況第2節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性第3節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性與速度特性第4節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)選型及與車輛的匹配第1節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)工況一、發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工況與過渡工況發(fā)動(dòng)機(jī)的基本動(dòng)力學(xué)方程：

二、發(fā)動(dòng)機(jī)的三類典型工況圖7-21恒速工況n=Const2螺旋槳工況Pe=KnN3車用工況（市內(nèi)交通工況和高速公路工況）圖7-1發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工況返回三、用于分析發(fā)動(dòng)機(jī)特性的關(guān)系式（公式推導(dǎo)自學(xué)）四、功率標(biāo)定與大氣修正

功率標(biāo)定

——考慮發(fā)動(dòng)機(jī)自身的潛力

——考慮實(shí)際用途和使用特點(diǎn)

大氣修正

——制造和使用的需要

返回第2節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性一、基本概念

——反映發(fā)動(dòng)機(jī)各種主要性能參數(shù)間相互關(guān)系的綜合特性。以轉(zhuǎn)速為橫坐標(biāo)，以平均有效壓力（或轉(zhuǎn)矩）為縱坐標(biāo)，在圖上繪出各類參數(shù)的等值線（等有效燃料消耗率be曲線、等有效功率Pe曲線等）。圖7-7

二、分析與應(yīng)用

——汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作范圍圖7-9

——汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳工作范圍

汽車性能仿真/與變速器匹配等/……

第3節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性與速度特性一、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性1基本概念

——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變，其性能指標(biāo)隨負(fù)荷而變化的關(guān)系。2變化規(guī)律圖7-103負(fù)荷特性的應(yīng)用主要用以評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的經(jīng)濟(jì)性

（最低有效燃油消耗率以及曲線變化的平緩程度）性能調(diào)試的比較返回二、發(fā)動(dòng)機(jī)速度特性

——發(fā)動(dòng)機(jī)的油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置不變時(shí)，其性能指標(biāo)隨轉(zhuǎn)速而變化的關(guān)系。圖7-14

三、發(fā)動(dòng)機(jī)外特性（全負(fù)荷速度特性）

——在油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)達(dá)到極限位置時(shí)（/全負(fù)荷時(shí)）測得的速度特性。外特性的變化規(guī)律圖7-16外特性的應(yīng)用——?jiǎng)恿π缘脑u(píng)價(jià)第4節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)選型及與車輛的匹配一、概述圖7-18改善動(dòng)力裝置與整車匹配的主要原則

考慮整車的具體要求與使用特點(diǎn)；處理好經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性（高負(fù)荷率與動(dòng)力儲(chǔ)備）的矛盾；有全局、系統(tǒng)的觀點(diǎn)；

……二、從提高車輛動(dòng)力性的角度改善匹配——比功率保證在一定范圍內(nèi)

（偏大：動(dòng)力性提高，經(jīng)濟(jì)性降低）三、從提高車輛經(jīng)濟(jì)性的角度改善匹配——提高負(fù)荷率四、提高整車性能的技術(shù)發(fā)展

1小排量化與降低轉(zhuǎn)速補(bǔ)充

2停缸控制技術(shù)圖7-24

3快速起停技術(shù)補(bǔ)充返回習(xí)題與思考題：1.發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能特性有哪些?是如何定義的?主要用途是什么?2.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)與整車匹配需考慮哪些問題?3．分析通過提高汽油機(jī)負(fù)荷率來提高整車經(jīng)濟(jì)性的原因。4.可以通過哪些技術(shù)途徑來提高發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的負(fù)荷率？5．分析“停缸并不能僅僅靠切斷燃油噴射來實(shí)現(xiàn)”的原因。返回圖7-2發(fā)動(dòng)機(jī)的典型工況與工作范圍

圖7-7汽油機(jī)的萬有特性返回圖7-9汽油機(jī)萬有特性與汽車運(yùn)行工況返回

發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性

a)柴油機(jī)b)汽油機(jī)返回

圖7-14汽油機(jī)的速度特性返回返回

圖7-16汽油機(jī)的外特性圖7-18不同發(fā)動(dòng)機(jī)類型的乘用車整備質(zhì)量與燃油經(jīng)濟(jì)性返回小排量化（Downsizing）與低轉(zhuǎn)速化（Downspeeding）

小排量化：降低發(fā)動(dòng)機(jī)的單缸排量或/和氣缸數(shù)

要保持原輸出功率：提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速——（不采用）提高平均有效壓力小排量化（Downsizing）

通過增壓、提高增壓比等措施保持原有輸出功率

——降低泵氣損失

——降低摩擦損失

——降低傳熱損失

低轉(zhuǎn)速化（Downspeeding）

——降低摩擦損失

——更完善的工作過程

返回圖7-24停缸控制技術(shù)返回快速啟停功能：車輛起步前，自動(dòng)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，繼續(xù)行駛。

當(dāng)車輛停止且發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)停止發(fā)動(dòng)機(jī)。（無離合器踏板：制動(dòng)踏板換踩油門踏板時(shí)）功率增加、工作次數(shù)也大大增加頻繁瞬時(shí)大電流放電、容量增大“弱”混合動(dòng)力安裝在蓄電池負(fù)極，檢測U、I、T，估算SOC等——電動(dòng)液壓泵

啟停控制基本策略

車輛停止（車速低于一定值）&電池電量充足&制動(dòng)真空度充足&發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)允許停機(jī)（水溫，催化器溫度等）&滿足安全條件（駕駛員在座及前艙蓋閉合）&空調(diào)，除霧狀態(tài)沒被請(qǐng)求

踩下離合器，空擋Or電池電量不足Or制動(dòng)真空度不足Or空調(diào)，除霧被請(qǐng)求&滿足安全起動(dòng)條件（駕駛員在座及前艙蓋閉合）發(fā)動(dòng)機(jī)怠速停機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)返回返回圖7-5發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器的匹配第8章汽車變速系統(tǒng)

§8-1概述

§8-2自動(dòng)變速與無級(jí)變速

§8-3變速系統(tǒng)的匹配與控制

返回§8-1概述

傳動(dòng)：——?jiǎng)恿鲃?dòng)

——運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)汽車變速系統(tǒng)的基本功能：能在各種工況下提供合適的傳動(dòng)比，以適應(yīng)汽車在起步、加速、以及在行駛中克服各種道路障礙等不同條件下對(duì)驅(qū)動(dòng)車輪牽引力和車速的不同要求。對(duì)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性有重要的影響。

理想的變速系統(tǒng)：——無級(jí)變化的傳動(dòng)比

——進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化控制

機(jī)械傳動(dòng)：——嚙合傳動(dòng)

——摩擦傳動(dòng)液體傳動(dòng)：——液力傳動(dòng)

——液壓傳動(dòng)電力傳動(dòng)

復(fù)合傳動(dòng)：——并聯(lián)

——串聯(lián)動(dòng)力源傳動(dòng)裝置1傳動(dòng)裝置2負(fù)載動(dòng)力源傳動(dòng)裝置1傳動(dòng)裝置2負(fù)載圖8-2

復(fù)合傳動(dòng)的并聯(lián)與串聯(lián)形式§8-2自動(dòng)變速與無級(jí)變速

圖8-5發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器的匹配分類：手動(dòng)變速與自動(dòng)變速多擋變速與無級(jí)變速

圖8-6多擋變速與無級(jí)變速的工作原理的比較

——液力自動(dòng)變速器圖8-11

——帶式無級(jí)變速器圖8-12——AMT（機(jī)械式自動(dòng)變速器）

與DCT（雙離合器自動(dòng)變速器）雙離合器變速器（doubleclutchtransmission）DCT換擋步驟：1預(yù)先選擇新?lián)跷唬?離合器1開始分離；3控制離合器的滑摩；4離合器2開始結(jié)合；5控制離合器1、2之間的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)移；6通過轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速控制，滿足牽引力和車速需求；7舊擋位嚙合齒輪脫開。AMT換擋步驟：1離合器分離，從發(fā)動(dòng)機(jī)傳輸來的動(dòng)力中斷；2退擋-選擋-進(jìn)擋，退出原先擋位，選擇新的擋位，并使其接合，進(jìn)擋過程中有同步器的作用；3離合器結(jié)合，從發(fā)動(dòng)機(jī)傳輸來的動(dòng)力恢復(fù)。比較：AMT機(jī)械式自動(dòng)變速器AT液力式自動(dòng)變速器CVT無級(jí)變速器DCT雙離合器變速器傳動(dòng)效率＋＋－＋／－＋駕駛舒適性－＋＋＋＋／－結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度/制造成本＋－＋／－＋／－換擋過程動(dòng)力傳遞有動(dòng)力中斷無動(dòng)力中斷無級(jí)變速無動(dòng)力中斷擋位數(shù)有限有限無限有限表8-2自動(dòng)變速器的比較

圖8-18§8-3變速系統(tǒng)的匹配與控制一、變速系統(tǒng)的匹配變速器傳動(dòng)比范圍的確定道路狀況、發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍最高擋（iMIN）的確定

補(bǔ)充

最低擋（iMAX）的確定

擋位數(shù)的確定多擋化的發(fā)展趨勢二、變速系統(tǒng)的控制1．自動(dòng)換擋的換擋規(guī)律圖8-202．自動(dòng)換擋的換擋品質(zhì)快速平順圖8-233．變速調(diào)節(jié)

速比控制、夾緊力控制、起步離合器控制三、動(dòng)力裝置的集成控制PCM（ECM+TCM）習(xí)題與思考題1.比較變速系統(tǒng)中應(yīng)用各類機(jī)械傳動(dòng)和液體傳動(dòng)的特點(diǎn)。2.分別說明