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1、第4单元 汽油直接喷射课文A 汽油直接喷射（GDI）和线控油门 1.汽油直接喷射普通的汽油机设计用电子控制燃油喷射系统替代传统机械汽化系统。目前，将燃油喷入各个进气道口的多点喷射系统（MPI）是应用最为广泛的系统之一。尽管MPI大大提高了响应性和燃烧质量，但是由于燃油和空气在进入气缸之前进行混合而形成混合气，这种优越性也会受到限制。为了进一步提高响应性和燃烧效率，同时降低燃油消耗，提高输出，系统可以采用直接喷射。汽油直接喷射发动机被设计成将汽油直接喷射进气缸内，喷射的方法与直接喷射式柴油机相似。直接喷射可设计成具有更大的控制灵活性和更高的精确度，因而提高了燃油经济性。这一点是通过使许多工况下能
2、够进行超稀薄混合气的燃烧来实现的。直接喷射的设计还允许采用更高的压缩比，因而提高了动力性，并降低了燃油消耗。目前，直接喷射汽油机在全世界范围正在在轿车上得到推广应用。1）三菱GDI三菱汽车公司的目标是取得低油耗、高输出。MMC（三菱汽车公司）是世界上缸内直接喷射汽油机开发的先驱者。它的缸内直接喷射汽油机叫做“GDI”，最早安装在1996年款戈兰特轿车上。GDI系统将燃油直接输送到气缸内。随着喷油定时的变化，就能形成各种各样的空气-燃油混合气。利用三菱独到的方法和技术，GDI发动机及降低了燃油消耗，同时又提高了输出。这种看来相互矛盾而又难以实现的目标通过采用两种燃烧模式而得到实现。三菱独辟蹊经，
3、使喷油定时的变化与发动机负荷相匹配。（1）超稀薄燃烧模式在大多数正常行驶条件（车速最高达120km/h）下，三菱GDI发动机运行在超稀薄燃烧模式，从而降低了燃油消耗。在这种模式时，燃油喷射发生在压缩冲程的后期，点火发生在空燃比3040（包括EGR时为555）的超稀薄混合气中。（2）高输出模式当GDI发动机在高负荷或高转速工作时，在进气行程中进行喷油。这样，确保混合气更加均匀且温度较低（减小爆燃的倾向），使燃烧得到了优化。这两种工作模式如图4-1所示。GDI发动机的活塞如图4-2所示。另外，2000年款兰瑟轿车上首次装用的GDI-CVT动力总成采用了综合控制，充分利用了GDI的特性，因而大大降低
4、了能量损失。高精度转矩控制和宽广的低油耗转速范围，以及CVT大传动比的快速、连续控制的特性，是实现最高水平的燃油经济性和特别平稳的乘坐舒适性成为可能。2）MED-Motronic系统 MED-Motronic（“D”表示直接喷射）系统是一种由ME-Motronic系统演变的，适用于直接喷射特定条件和要求的Motronic系统。MED-Motronic汽油直喷工作模式工作模式有：分层充气工作模式。均质充气工作模式。均质稀薄工作模式。均质分层工作模式。均质防爆燃工作模式。分层充气催化剂加热工作模式。这些工作模式相互配合，才能在各种不同的工况下，优化混合气的形成和燃烧。控制系统必须确保，在汽车工作期
5、间，当从一种工作模式转变为另一种工作模式时，不能明显感觉到功率和转矩的变动。1）分层充气模式。在较低转矩和最高达大约3000r/min以下的转速范围，可能采用分层充气工作模式。这样，在压缩行程期间、就要点火时，将燃油喷入燃烧室。由于在点火前仅有很短的时间，所以在燃烧室内燃料不能与空气均匀混合。燃烧室内的空气涡流将燃油雾带向火花塞附近，见图12-78。在油雾云团内部，混合气的过量空气系数约为0.951。在油雾云团以外的区域，混合气非常稀薄。为了降低因为稀薄混合气所引起的NOX的形成,必须让大量的废气循环回燃烧室。由于在分层充气工作期间，节气门全开，所以在此期间发动机转矩的产生采用质调节。如果在这
6、个工作模式工作时，发动机的转矩需求变得过高，增加喷油量会引起颗粒物的形成。转速过高会使燃烧室内形成紊流，这将不利于=1的油雾云团的稳定。这样的结果是燃烧不正常，出现失火。2）均质充气工作模式。在高转矩和高转速时，发动机以=1的均质混合气工作，或者为了获得最大功率，以1的均质混合气工作。为此，将喷油开始时刻提前到进气行程。这样，在点燃混合气之前的可用时间增加，从而使燃油能够与进入的空气充分地混合，并在燃烧室各处均匀分布。在均质模式工作时，发动机转矩采用量调节。换言之，用节气门调节进气量。混合气的形成及燃烧与进气歧管喷射一样。3）均质稀薄工作模式。在分层充气与均质充气两种模式之间的过渡阶段，发动机
7、可以使用均质稀薄混合气来工作。与=1的均质充气模式相比，在11.2的情况下工作，燃油消耗降低。4）均质分层工作模式。在这种工作模式时，通过在进气行程中提前喷油（喷射约75%），就会在燃烧室内形成均质稀薄混合气。第二次喷射出现在压缩行程（双喷），这就在火花塞附近的区域内形成浓混合气。这些混合气极易被点燃，并确保在燃烧室内的彻底燃烧。选用这个模式，能使发动机在从均质充气模式到分层充气模式转换的过程中，获得更好的转矩特性。5）均质防爆燃工作模式。由于采用了双喷，在满负荷时，就有可能不用推迟点火的方法即可实现防止爆燃。充气分层能避免出现危险的自行点火现象。6）分层充气催化剂加热工作模式。另一种双喷能使
8、催化剂快速升温。与分层充气模式一样，这种模式也形成稀薄混合气。在点火之后，在做功行程期间再喷射一次燃油。这部分燃油燃烧很晚，因而对排气系统的催化转化器进行迅速加热。2.电子节气门线控油门有些最新的Motronic系统采用了电子节气门（也叫做线控油门系统）。电子节气门在加速器踏板与节气门之间没有机械联系。的确，如图4-3所示，加速传感器检测到加速踏板的运动即位置，然后将关于踏板运动的信号发送给控制单元。电子节气门（博世将其称之为EGAS）听起来好像是某种我们都不需要的东西，但是它却具有许多优点。节气门开度信号可以按照发动机转速和发动机温度进行调整。电子节气门还能提供简化的巡航控制功能，还能控制最
9、低转速（替代怠速稳定器）和控制最高转速（替代喷油器的交替断油）。然而，还有更多的优点。为了实现牵引力控制，电子节气门会与ABS（防抱死制动系统）进行通信。同样的ABS轮速传感器也为ASR（防滑调节装置）提供信号。当任何一只车轮开始打滑时，略施制动即可阻止这个车轮打滑。当一个车轮打滑严重时，差速器就不再将功率传送给另一个车轮。如果两个驱动车轮都出现打滑的迹象，电子节气门就减小功率，以便获得最大牵引力。牵引力控制能使汽车获得最大加速度。如果让轮胎产生尘土飞扬的场面是你的乐趣，那么就要关闭ASR。但是为了得到最快的起步加速，你就不要关闭ASR。你能相信电子节气门吗？他会产生意料之外的加速吗？在汽车起步前，该系统首先对安全电路进行检查，并将故障报告给驾驶员。如果发现一个故障，故障安全电路就会关闭某些功能，但是，仍然能够让你将车开回家，或者开到维修店。电子节气门比某些拉索操纵的节气门更加可靠。
