第六講發動機節能技術與裝置一、稀薄燃燒與缸內直噴技術二、增壓技術三、燃油摻水節油技術四、閉缸（斷缸）節油技術五、電子控制技術六、火花塞二次空氣導入環七、磁化節油器1/6/20231第六講發動機節能技術與裝置一、稀薄燃燒與缸內直噴技術1/一、稀薄燃燒與缸內直噴技術當今汽油機的主流技術：閉環電控燃油噴射系統加三效催化轉化器，犧牲了燃油經濟性。對汽油機的要求：降低排放和節約能源兩者同時兼顧。措施：高壓縮比、稀薄燃燒和快速燃燒。1/6/20232一、稀薄燃燒與缸內直噴技術當今汽油機的主流技術：1/6/201、稀燃汽油機分類汽油機的燃燒系統可分為化油器式、進氣道噴射式、缸內直接噴射式三種類型：1/6/202331、稀燃汽油機分類汽油機的燃燒系統可分為化油所謂稀薄燃燒汽油機是一個范圍很廣的概念，只要α＞17，就可以稱為稀薄燃燒汽油機。為了敘述方便，在此將稀燃汽油機分為兩類：一類是，非直噴式汽油機，包括均質稀燃和分層稀燃式汽油機，即使采取一些特殊措施，一般只能在α＜25的范圍內工作；另一類是，缸內直噴式汽油機，可在α＝25～50范圍內穩定工作。注意：只是在部分負荷工況范圍實行稀薄燃燒，啟動、怠速、加速和全負荷都不能實行稀薄燃燒。1/6/20234所謂稀薄燃燒汽油機是一個范圍很廣的概念，只要α2、不同燃燒方式的性能對比如圖所示，表示了傳統、非直噴稀燃和直噴稀燃三種燃燒方式的排放特性和燃油經濟性對比。1/6/202352、不同燃燒方式的性能對比如圖所示，表示了傳1）傳統燃燒方式傳統的汽油機在化學計量比附近工作，其燃油經濟性較差、排放污染較高。通過采用高湍流和高能點火等技術，汽油機的穩定燃燒界限可超過α＝17。但是，隨著α繼續增大，均質混合氣逐漸難以點燃并且燃燒速度也減慢，造成燃燒不穩定和HC排放回升，以致無法正常工作。

1/6/202361）傳統燃燒方式1/6/202362）分層充氣燃燒方式采用分層充氣燃燒，可以提高燃燒界限，并保證即使在平均空燃比α＞20的條件下火花塞周圍也能形成易于著火的濃混合氣，而在周邊區域是較稀混合氣或空氣。如圖所示，分層燃燒的汽油機可穩定工作在α＝20～25的范圍內，燃油消耗率降低13％左右，NOx也有顯著降低。1/6/202372）分層充氣燃燒方式1/6/202373）缸內直噴式燃燒方式－是一種類似于柴油機的非均質混合氣燃燒方式。在空燃比很稀時，可在接近點火的時刻才開始噴油，加上組織合理的混合氣運動，使火花塞周圍的濃混合氣來不及變稀就被點燃。顯然，這只能用缸內直接噴射方式才能實現。目前，已商品化的缸內直噴式汽油機可在α＝25～50范圍內穩定工作，加之進氣阻力的進一步減小，燃油消耗率較傳統汽油機可改善20%以上。1/6/202383）缸內直噴式燃燒方式1/6/202383、非直噴式稀薄燃燒方式實現汽油機稀薄燃燒的關健技術是使濃稀不同的混合氣合理分層，分層住往是通過不同的氣流運動和供油方法實現的。從70年代起，人們就開始在化油器式汽油機上進行分層稀薄燃燒的嘗試。1/6/202393、非直噴式稀薄燃燒方式實現汽油機稀薄燃燒的關健1）CVCC燃燒系統(CompoundVoltexControlledCombustion)如圖所示，是本田公司提出的CVCC燃燒系統：有主、副兩個燃燒室（1和3）和兩個化油器，副室通過火焰通道與主室相通。1/6/2023101）CVCC燃燒系統(CompoundVoltexCon工作原理：向主室供給α＝20～21.5的稀混合氣，而通過輔助進氣門5向副室供給少量濃混合氣。在壓縮過程中，濃稀混合適當混合，在副室內形成α=12.5～13.5的易于著火的混合氣。火花塞首先點燃副室中的混合氣，由副室噴出的火焰點燃主室的稀混合氣。1/6/202311工作原理：1/6/202311優點：NOx排放量較低，僅有一般汽油機的1/3；HC和CO的排放量也較低。缺點：燃油經濟性不佳，并且結構和控制過于復雜。1/6/202312優點：1/6/202312CVCC實際上是一種分區燃燒方式，具有一定的代表性，圍繞這種主、副燃燒室式稀燃系統的研究工作仍在進行。1/6/202313CVCC實際上是一種分區燃燒方式，具有一定的代表2）軸向分層稀燃系統（渦流）1/6/2023142）軸向分層稀燃系統（渦流）1/6/202314工作原理：首先通過進氣造成強烈的進氣渦流；進氣過程后期、進氣門開啟接近最大升程時，通過安裝在進氣道上的噴油器將燃料噴入缸內；燃料在渦流的作用下，沿氣缸軸向產生上濃下稀的分層。這種分層一直維持到壓縮行程后期，以保證在火花塞附近存在較濃的混合氣。1/6/202315工作原理：1/6/2023153）滾流分層稀燃系統（滾流）如圖所示，是三菱公司在1991年開發成功的MVV燃燒系統：1/6/2023163）滾流分層稀燃系統（滾流）如圖所示，是三菱公司工作原理：在進氣道中設置一薄的垂直隔板2，使進氣在氣缸內形成三股獨立的滾流；兩側的滾流全部是空氣，中間的一股是濃混合氣，這樣可以防止它們彼此混合，使燃料和空氣在壓縮過程中維持分層，即使在α＝23～25時，也能保證在火花塞周圍形成易點燃的較濃混合氣。在汽車以40km/h等速行駛時，比普通汽油機節油13%。1/6/202317工作原理：1/6/2023174、缸內直噴式稀薄燃燒方式汽油機的缸內直噴式燃燒（GDI，GasolineDirectInjection)，最早應用于航空發動機。從20世紀40年代開始，歐、美、日等國的一些汽車公司推出了一些各具特色的方案。但是，直到1995年以后，才使GDI稀燃系統實用化。1/6/2023184、缸內直噴式稀薄燃燒方式汽油機的缸內直噴式燃燒GDI燃燒系統的分類通常GDI燃燒系統可根據主宰混合氣生成的機理分成三類：油束控制燃燒系統壁面控制燃燒系統氣流控制燃燒系統1/6/202319GDI燃燒系統的分類通常GDI燃燒系統可根據主宰油束控制燃燒系統在油束控制的燃燒系統中，噴油器安裝在氣缸中央，火花塞必須布置在噴油器附近。1/6/202320油束控制燃燒系統在油束控制的燃燒系統中，噴油壁面控制燃燒系統在壁面控制的燃燒系統中，噴油器和火花塞相隔較遠，噴油器將油束噴到活塞凹坑中，然后油氣流將燃油送往火花塞。1/6/202321壁面控制燃燒系統在壁面控制的燃燒系統中，噴油氣流控制燃燒系統在氣流控制的燃燒系統中，利用輪廓分明的缸內氣流與油束相互作用，在發動機的大部分工況范圍內都能實行恰當的充量分層和混合氣均質化。1/6/202322氣流控制燃燒系統在氣流控制的燃燒系統中，利用1）福特PROCO系統PROCO系統，已有20年以上的歷史，屬于GDI稀燃方式中較早期的例子。如圖所示，汽油經噴油器直接噴入燃燒室內，噴油器兩側各裝有1只火花塞，利用渦流和滾流進行油氣混合。

1/6/2023231）福特PROCO系統PROCO系統，已有202）豐田D-4缸內直噴系統如圖所示，是豐田公司于1996年開發并商品化的D-4缸內直噴式稀燃發動機：1/6/2023242）豐田D-4缸內直噴系統如圖所示，是豐田公司于燃燒室為半球屋頂形，活塞頂部設有唇型深皿凹坑，與進氣渦流旋向以及高精度的噴油時間和噴油方向控制相配合，在火花塞周圍形成較濃的易點燃混合氣區域。

1/6/202325燃燒室為半球屋頂形，活塞頂部設有唇型深皿凹坑，與靈活的電噴控制系統，可實現對不同的工況范圍采用不同的燃燒方式，以保證所有工況下都能穩定燃燒。比同排量的傳統汽油機節油35％。1/6/202326靈活的電噴控制系統，可實現對不同的工況范圍采用不3）三菱4G系列缸內直噴稀燃發動機如圖所示，是三菱公司于1996年在世界上最先商品化的缸內直噴式稀燃發動機：1/6/2023273）三菱4G系列缸內直噴稀燃發動機如圖所示，是三主要設計參數：型號4G93缸內直噴4G93傳統型缸徑×行程/mm81.0×89.081.0×89.0總排量/mL18341834氣缸數直列4氣缸直列4氣缸進排氣閥形式DOHCDOHC閥數2進2排2進2排壓縮比12.010.5燃燒室單坡屋頂型（彎曲頂面活塞）單坡屋頂型進氣道立式普通方式燃料供應方式缸內直接噴射進氣道噴射噴油壓力/Mpa5.00.331/6/202328主要設計參數：型號4G93缸內直噴4G93傳統型缸徑×行程/三菱公司GDI發動機相對于同系列的進氣道噴射式汽油機的性能改善效果：1/6/202329三菱公司GDI發動機相對于同系列的進氣道噴射式汽4）大眾E111型缸內直噴發動機大眾公司1999年推出了E111型1.4升GDI發動機，其燃燒系統的特點是采用雙滾流混合氣形成方式：低負荷時，可燃混合氣僅在進氣門一側的滾流區形成；中負荷時，噴油可到達包括排氣門在內的區域，混合氣在兩個滾流區域都可生成。排氣后處理系統中也采用了吸附還原型催化劑，并用NOx傳感器來控制催化劑的還原反應時間。1/6/2023304）大眾E111型缸內直噴發動機大眾公司1995、二沖程缸內直噴稀燃發動機二沖程汽油機低速轉矩特性好、升功率高，可實現發動機的小型輕量化，但是，傳統機型HC排放高、燃油經濟性差，目前在汽車上應用很少。近年來，在混合氣形成和燃燒方面的研究進展以及電控技術的進步，特別是缸內直噴稀燃技術的實現，使其能夠適應當今節能與環保的要求。因此，二沖程汽油機作為車用發動機的可能性再次被提出。1/6/2023315、二沖程缸內直噴稀燃發動機二沖程汽油機低速轉矩如圖所示，是澳大利亞奧必托公司開發的OCP-2型缸內直噴式二沖程稀燃汽油機：1/6/202332如圖所示，是澳大利亞奧必托公司開發的OCP-2OCP-2型二沖程汽油機的排放特性：這是排量為0.8L的三缸發動機在1500r/min時的測試結果。1/6/202333OCP-2型二沖程汽油機的排放特性：這是排量為0內燃機缸內的空氣運動包括渦流、擠流、滾流和湍流。軸向分層稀燃系統、滾流分層稀燃系統1/6/202334內燃機缸內的空氣運動包括渦流、擠流、滾流和湍二、增壓技術所謂內燃機增壓就是利用增壓器將空氣或可燃混合氣進行預壓縮，再送入氣缸的過程。車用發動機的增壓方式很多，按實現增壓所提供能量的方式可分為：（一）機械增壓（二）廢氣渦輪增壓（三）復合增壓（四）氣波增壓1/6/202335二、增壓技術所謂內燃機增壓就是利用增壓器將空氣或三、燃油摻水節油技術20世紀初，為了減少汽油機的爆燃傾向和降低燃燒室平均溫度，已經有人將水引入汽油機中。60年代初期，我國曾經采用過柴油摻水技術，但是沒有收到明顯的節油效果。70年代初期至1996年，人們對燃油乳化技術進行了更為深入的研究，取得了一些經驗，并申請了500多項專利，卻無法使乳化油穩定使用。1/6/202336三、燃油摻水節油技術20世紀初，為了減少汽油機的目前，法國埃爾夫公司研制出了一種特殊的乳化劑，可將柴油或汽油穩定混合乳化，稱為Aquazole乳化燃料油。1/6/202337目前，法國埃爾夫公司研制出了一種特殊的乳化劑，可成品微乳化油拒水試驗

加水后劇烈搖晃試驗加水5天后1/6/202338成品微乳化油拒水試驗加水后劇烈搖晃試驗加水5天后1/6/1/6/2023391/6/2023391、摻水乳化節油原理目前，人們普遍用原蘇聯B.M.伊萬諾夫的微爆理論來解釋摻水乳化節油原理：燃油摻水乳化后，油為連續相，水為分散相，水以微小的顆粒分散地懸浮在油中，形成油包水。在化油器（或噴油器）中，被一次霧化；在氣缸內中，水珠的微爆效應引起二次霧化。1/6/2023401、摻水乳化節油原理目前，人們普遍用原蘇聯B.2、摻水乳化方法摻水乳化油的效果，取決于乳化的質量，即取決于油包水型粒徑的大小、均勻度和穩定性。目前，常用的乳化方法有機械混合法、超聲波法、乳化劑法。而大多采用超聲波和乳化劑配合使用的方法生產乳化油，如日本研制的乳化油是摻25％的水、1.3％斯潘和0.2％特威溫。1/6/2023412、摻水乳化方法摻水乳化油的效果，取決于乳化的質3、存在的問題乳化油大面積推廣還存在以下一些課題：在生產上水珠的進一步細化和均勻、延長穩定期；使用上對發動機的磨損、腐蝕及和發動機的最佳匹配還需要進行深入的研究。1/6/2023423、存在的問題乳化油大面積推廣還存在以下一些4、柴油乳化工藝過程1/6/2023434、柴油乳化工藝過程1/6/202343四、閉缸（斷缸）節油技術車用發動機大部分時間在部分負荷工況下工作，其比油耗顯著增加，浪費了大量能源。為了提高發動機的負荷率，可以采用閉缸的方法：一部分氣缸始終工作，另一部分氣缸只在高負荷時工作。這樣，發動機的排量將隨負荷的大小而變化，既不影響汽車的動力性能，又能提高了整個發動機的工作效率，改善的燃油經濟性。1/6/202344四、閉缸（斷缸）節油技術車用發動機大部分時間閉缸節油裝置的組成：由往復離合器式的氣門挺桿、彈性離合選擇器、組合氣路驅動器和電子控制系統組成。1/6/202345閉缸節油裝置的組成：1/6/2023451、往復離合器式的氣門挺桿1/6/2023461、往復離合器式的氣門挺桿1/6/2023462、彈性離合選擇器1/6/2023472、彈性離合選擇器1/6/2023473、三菱公司MD型發動機閉缸控制系統通過傳感器來檢測發動機的工況，根據工況要求自動實現四缸工作與兩缸工作之間的切換。1/6/2023483、三菱公司MD型發動機閉缸控制系統通過傳感器來在三菱Mirage－Ⅱ型轎車上實驗，在不改變動力性的情況下，按10工況行駛，平均節油20％。國內也對閉缸節油技術進行了研究，對DJ2030汽車發動機采用閉缸方法后，通過試驗得到，平均節油近10％。閉缸技術是一種行之有效的節油效果較高的節油措施，其推廣的關鍵在于設計一套能自動變換的轉換裝置。1/6/202349在三菱Mirage－Ⅱ型轎車上實驗，在不改變動力五、電子控制技術詳細內容見：汽油機電子控制技術柴油機電子控制技術1/6/202350五、電子控制技術詳細內容見：1/6/202350六、火花塞二次空氣導入環火花塞二次空氣導入環簡稱節油環，使發動機氣缸能第二次吸入空氣，提高混合氣的燃燒速度，使燃燒更加完全，具有增加發動機動力、節省燃油、減少污染等顯著優點。1/6/202351六、火花塞二次空氣導入環火花塞二次空氣導入環簡稱1、節油環的構造和工作原理如圖所示，節油環是套裝在長螺紋火花塞上的環形體，由環體、鋼球和卡環三個主要零件組成的。

1/6/2023521、節油環的構造和工作原理如圖所示，節油環是套裝在發動機的進氣過程中，經過節油環（真空度），給氣缸內增加5%～10％的充量，這樣就產生以下作用：1）提高了發動機在怠速和低負荷時的工作穩定性，改善了啟動性能；2）汽油霧化更加完善，加快了火焰傳播速度，延長了火花塞和氣門的使用壽命；3）起動、加速、行駛和爬坡的能力加強；4）降低了爆燃傾向；5）改善了排放性能。

1/6/202353在發動機的進氣過程中，經過節油環（真空度），給氣2、節油環的試驗與應用試驗和應用的結果表明：1）采用三孔、孔徑為0.8mm的節油環，裝在長型火花塞上，進行臺架試驗，測得平均節油率為3.1％，低效率時節油效果尤為顯著。2）采用二孔、孔徑為0.8mm的節油環，裝在長型火花塞上，進行臺架和道路試驗，測得平均節油率為5％。3）發動機裝用節油環后，動力性無明顯改變，有時略有提高，排氣中CO含量有明顯下降。1/6/2023542、節油環的試驗與應用試驗和應用的結果表明：1/3、使用中需要注意的問題1）節油環一定要配裝在長型火花塞上；2）要定期清理火花塞螺紋間隙；3）必須經常進行拆卸、清洗等保養工作。

1/6/2023553、使用中需要注意的問題1）節油環一定要配裝在長型火花塞上；七、磁化節油器磁化節油器的節油效果比較明顯：經臺架和道路試驗測定，可平均節油6～7％以上，減少黑煙50％左右，提高發動機功率10％左右。磁化節油器安裝使用方便，不損傷機體，汽油機、柴油機都可以安裝使用。1/6/202356七、磁化節油器磁化節油器的節油效果比較明顯：1/1、工作原理當燃油從磁化節油器內部的磁極中間通過時，燃油受到磁化處理，物理性能發生變化，變成磁化油：磁化油的顆粒之間同極相斥，在磁場的作用下定向運動，使大粒度變為小粒度，并改變了燃油分子的排布，使其密度減小。因此，燃油經磁化后，燃油粒度減小，與空氣接觸的面積變大，提高了霧化質量，促進了燃燒，減少了排氣污染，達到了節能的目的。1/6/2023571、工作原理當燃油從磁化節油器內部的磁極中間通過磁化節油器就是靠磁性原理，改善燃油霧化，減少炭煙，節約燃料的。1/6/202358磁化節油器就是靠磁性原理，改善燃油霧化，減少2、安裝和使用方法安裝、油路連接和電源1/6/2023592、安裝和使用方法安裝、油路連接和電源1/6/2023591/6/2023601/6/2023603、使用注意事項1）節油減煙器要安裝在低溫位置上，防止溫度高而產生氣阻現象；2）節油器可以呈立式安裝，但是，通油孔部位要保持水平，不能傾斜；3）安裝磁化節油器后，并不能立即顯現其效果，而在運行數十小時后，發動機的燃油經濟性和排放性能才有所改善。在此基礎上，更換新機油，節油和減煙效果更加明顯。1/6/2023613、使用注意事項1）節油減煙器要安裝在低溫位置上4、幾種磁化節油凈化器的節油、排氣凈化數據磁化節油凈化器臺架試驗節油率/（％）怠速排放下降/（％）備注市區模式城間模式快速公路模式COHC劍云牌JS－A型高效節油凈化器3.32.63.439.010.0試驗使用EQ6100－1型汽油機WB－1溢流式高效節油凈化器3.73.72.9全負荷煙度下降27試驗使用CA6110A－1型汽油機4.13.20.7－－試驗使用492Q－1A型汽油機NZ型強化燃油增能器2.32.52.9314試驗使用EQ6100－1型汽油機1/6/2023624、幾種磁化節油凈化器的節油、排氣凈化數據臺架試驗節油率/（凱迪拉克概念車Sixteen1/6/202363凱迪拉克概念車Sixteen1/6/2023631/6/2023641/6/202364第六講發動機節能技術與裝置一、稀薄燃燒與缸內直噴技術二、增壓技術三、燃油摻水節油技術四、閉缸（斷缸）節油技術五、電子控制技術六、火花塞二次空氣導入環七、磁化節油器1/6/202365第六講發動機節能技術與裝置一、稀薄燃燒與缸內直噴技術1/一、稀薄燃燒與缸內直噴技術當今汽油機的主流技術：閉環電控燃油噴射系統加三效催化轉化器，犧牲了燃油經濟性。對汽油機的要求：降低排放和節約能源兩者同時兼顧。措施：高壓縮比、稀薄燃燒和快速燃燒。1/6/202366一、稀薄燃燒與缸內直噴技術當今汽油機的主流技術：1/6/201、稀燃汽油機分類汽油機的燃燒系統可分為化油器式、進氣道噴射式、缸內直接噴射式三種類型：1/6/2023671、稀燃汽油機分類汽油機的燃燒系統可分為化油所謂稀薄燃燒汽油機是一個范圍很廣的概念，只要α＞17，就可以稱為稀薄燃燒汽油機。為了敘述方便，在此將稀燃汽油機分為兩類：一類是，非直噴式汽油機，包括均質稀燃和分層稀燃式汽油機，即使采取一些特殊措施，一般只能在α＜25的范圍內工作；另一類是，缸內直噴式汽油機，可在α＝25～50范圍內穩定工作。注意：只是在部分負荷工況范圍實行稀薄燃燒，啟動、怠速、加速和全負荷都不能實行稀薄燃燒。1/6/202368所謂稀薄燃燒汽油機是一個范圍很廣的概念，只要α2、不同燃燒方式的性能對比如圖所示，表示了傳統、非直噴稀燃和直噴稀燃三種燃燒方式的排放特性和燃油經濟性對比。1/6/2023692、不同燃燒方式的性能對比如圖所示，表示了傳1）傳統燃燒方式傳統的汽油機在化學計量比附近工作，其燃油經濟性較差、排放污染較高。通過采用高湍流和高能點火等技術，汽油機的穩定燃燒界限可超過α＝17。但是，隨著α繼續增大，均質混合氣逐漸難以點燃并且燃燒速度也減慢，造成燃燒不穩定和HC排放回升，以致無法正常工作。

1/6/2023701）傳統燃燒方式1/6/202362）分層充氣燃燒方式采用分層充氣燃燒，可以提高燃燒界限，并保證即使在平均空燃比α＞20的條件下火花塞周圍也能形成易于著火的濃混合氣，而在周邊區域是較稀混合氣或空氣。如圖所示，分層燃燒的汽油機可穩定工作在α＝20～25的范圍內，燃油消耗率降低13％左右，NOx也有顯著降低。1/6/2023712）分層充氣燃燒方式1/6/202373）缸內直噴式燃燒方式－是一種類似于柴油機的非均質混合氣燃燒方式。在空燃比很稀時，可在接近點火的時刻才開始噴油，加上組織合理的混合氣運動，使火花塞周圍的濃混合氣來不及變稀就被點燃。顯然，這只能用缸內直接噴射方式才能實現。目前，已商品化的缸內直噴式汽油機可在α＝25～50范圍內穩定工作，加之進氣阻力的進一步減小，燃油消耗率較傳統汽油機可改善20%以上。1/6/2023723）缸內直噴式燃燒方式1/6/202383、非直噴式稀薄燃燒方式實現汽油機稀薄燃燒的關健技術是使濃稀不同的混合氣合理分層，分層住往是通過不同的氣流運動和供油方法實現的。從70年代起，人們就開始在化油器式汽油機上進行分層稀薄燃燒的嘗試。1/6/2023733、非直噴式稀薄燃燒方式實現汽油機稀薄燃燒的關健1）CVCC燃燒系統(CompoundVoltexControlledCombustion)如圖所示，是本田公司提出的CVCC燃燒系統：有主、副兩個燃燒室（1和3）和兩個化油器，副室通過火焰通道與主室相通。1/6/2023741）CVCC燃燒系統(CompoundVoltexCon工作原理：向主室供給α＝20～21.5的稀混合氣，而通過輔助進氣門5向副室供給少量濃混合氣。在壓縮過程中，濃稀混合適當混合，在副室內形成α=12.5～13.5的易于著火的混合氣。火花塞首先點燃副室中的混合氣，由副室噴出的火焰點燃主室的稀混合氣。1/6/202375工作原理：1/6/202311優點：NOx排放量較低，僅有一般汽油機的1/3；HC和CO的排放量也較低。缺點：燃油經濟性不佳，并且結構和控制過于復雜。1/6/202376優點：1/6/202312CVCC實際上是一種分區燃燒方式，具有一定的代表性，圍繞這種主、副燃燒室式稀燃系統的研究工作仍在進行。1/6/202377CVCC實際上是一種分區燃燒方式，具有一定的代表2）軸向分層稀燃系統（渦流）1/6/2023782）軸向分層稀燃系統（渦流）1/6/202314工作原理：首先通過進氣造成強烈的進氣渦流；進氣過程后期、進氣門開啟接近最大升程時，通過安裝在進氣道上的噴油器將燃料噴入缸內；燃料在渦流的作用下，沿氣缸軸向產生上濃下稀的分層。這種分層一直維持到壓縮行程后期，以保證在火花塞附近存在較濃的混合氣。1/6/202379工作原理：1/6/2023153）滾流分層稀燃系統（滾流）如圖所示，是三菱公司在1991年開發成功的MVV燃燒系統：1/6/2023803）滾流分層稀燃系統（滾流）如圖所示，是三菱公司工作原理：在進氣道中設置一薄的垂直隔板2，使進氣在氣缸內形成三股獨立的滾流；兩側的滾流全部是空氣，中間的一股是濃混合氣，這樣可以防止它們彼此混合，使燃料和空氣在壓縮過程中維持分層，即使在α＝23～25時，也能保證在火花塞周圍形成易點燃的較濃混合氣。在汽車以40km/h等速行駛時，比普通汽油機節油13%。1/6/202381工作原理：1/6/2023174、缸內直噴式稀薄燃燒方式汽油機的缸內直噴式燃燒（GDI，GasolineDirectInjection)，最早應用于航空發動機。從20世紀40年代開始，歐、美、日等國的一些汽車公司推出了一些各具特色的方案。但是，直到1995年以后，才使GDI稀燃系統實用化。1/6/2023824、缸內直噴式稀薄燃燒方式汽油機的缸內直噴式燃燒GDI燃燒系統的分類通常GDI燃燒系統可根據主宰混合氣生成的機理分成三類：油束控制燃燒系統壁面控制燃燒系統氣流控制燃燒系統1/6/202383GDI燃燒系統的分類通常GDI燃燒系統可根據主宰油束控制燃燒系統在油束控制的燃燒系統中，噴油器安裝在氣缸中央，火花塞必須布置在噴油器附近。1/6/202384油束控制燃燒系統在油束控制的燃燒系統中，噴油壁面控制燃燒系統在壁面控制的燃燒系統中，噴油器和火花塞相隔較遠，噴油器將油束噴到活塞凹坑中，然后油氣流將燃油送往火花塞。1/6/202385壁面控制燃燒系統在壁面控制的燃燒系統中，噴油氣流控制燃燒系統在氣流控制的燃燒系統中，利用輪廓分明的缸內氣流與油束相互作用，在發動機的大部分工況范圍內都能實行恰當的充量分層和混合氣均質化。1/6/202386氣流控制燃燒系統在氣流控制的燃燒系統中，利用1）福特PROCO系統PROCO系統，已有20年以上的歷史，屬于GDI稀燃方式中較早期的例子。如圖所示，汽油經噴油器直接噴入燃燒室內，噴油器兩側各裝有1只火花塞，利用渦流和滾流進行油氣混合。

1/6/2023871）福特PROCO系統PROCO系統，已有202）豐田D-4缸內直噴系統如圖所示，是豐田公司于1996年開發并商品化的D-4缸內直噴式稀燃發動機：1/6/2023882）豐田D-4缸內直噴系統如圖所示，是豐田公司于燃燒室為半球屋頂形，活塞頂部設有唇型深皿凹坑，與進氣渦流旋向以及高精度的噴油時間和噴油方向控制相配合，在火花塞周圍形成較濃的易點燃混合氣區域。

1/6/202389燃燒室為半球屋頂形，活塞頂部設有唇型深皿凹坑，與靈活的電噴控制系統，可實現對不同的工況范圍采用不同的燃燒方式，以保證所有工況下都能穩定燃燒。比同排量的傳統汽油機節油35％。1/6/202390靈活的電噴控制系統，可實現對不同的工況范圍采用不3）三菱4G系列缸內直噴稀燃發動機如圖所示，是三菱公司于1996年在世界上最先商品化的缸內直噴式稀燃發動機：1/6/2023913）三菱4G系列缸內直噴稀燃發動機如圖所示，是三主要設計參數：型號4G93缸內直噴4G93傳統型缸徑×行程/mm81.0×89.081.0×89.0總排量/mL18341834氣缸數直列4氣缸直列4氣缸進排氣閥形式DOHCDOHC閥數2進2排2進2排壓縮比12.010.5燃燒室單坡屋頂型（彎曲頂面活塞）單坡屋頂型進氣道立式普通方式燃料供應方式缸內直接噴射進氣道噴射噴油壓力/Mpa5.00.331/6/202392主要設計參數：型號4G93缸內直噴4G93傳統型缸徑×行程/三菱公司GDI發動機相對于同系列的進氣道噴射式汽油機的性能改善效果：1/6/202393三菱公司GDI發動機相對于同系列的進氣道噴射式汽4）大眾E111型缸內直噴發動機大眾公司1999年推出了E111型1.4升GDI發動機，其燃燒系統的特點是采用雙滾流混合氣形成方式：低負荷時，可燃混合氣僅在進氣門一側的滾流區形成；中負荷時，噴油可到達包括排氣門在內的區域，混合氣在兩個滾流區域都可生成。排氣后處理系統中也采用了吸附還原型催化劑，并用NOx傳感器來控制催化劑的還原反應時間。1/6/2023944）大眾E111型缸內直噴發動機大眾公司1995、二沖程缸內直噴稀燃發動機二沖程汽油機低速轉矩特性好、升功率高，可實現發動機的小型輕量化，但是，傳統機型HC排放高、燃油經濟性差，目前在汽車上應用很少。近年來，在混合氣形成和燃燒方面的研究進展以及電控技術的進步，特別是缸內直噴稀燃技術的實現，使其能夠適應當今節能與環保的要求。因此，二沖程汽油機作為車用發動機的可能性再次被提出。1/6/2023955、二沖程缸內直噴稀燃發動機二沖程汽油機低速轉矩如圖所示，是澳大利亞奧必托公司開發的OCP-2型缸內直噴式二沖程稀燃汽油機：1/6/202396如圖所示，是澳大利亞奧必托公司開發的OCP-2OCP-2型二沖程汽油機的排放特性：這是排量為0.8L的三缸發動機在1500r/min時的測試結果。1/6/202397OCP-2型二沖程汽油機的排放特性：這是排量為0內燃機缸內的空氣運動包括渦流、擠流、滾流和湍流。軸向分層稀燃系統、滾流分層稀燃系統1/6/202398內燃機缸內的空氣運動包括渦流、擠流、滾流和湍二、增壓技術所謂內燃機增壓就是利用增壓器將空氣或可燃混合氣進行預壓縮，再送入氣缸的過程。車用發動機的增壓方式很多，按實現增壓所提供能量的方式可分為：（一）機械增壓（二）廢氣渦輪增壓（三）復合增壓（四）氣波增壓1/6/202399二、增壓技術所謂內燃機增壓就是利用增壓器將空氣或三、燃油摻水節油技術20世紀初，為了減少汽油機的爆燃傾向和降低燃燒室平均溫度，已經有人將水引入汽油機中。60年代初期，我國曾經采用過柴油摻水技術，但是沒有收到明顯的節油效果。70年代初期至1996年，人們對燃油乳化技術進行了更為深入的研究，取得了一些經驗，并申請了500多項專利，卻無法使乳化油穩定使用。1/6/2023100三、燃油摻水節油技術20世紀初，為了減少汽油機的目前，法國埃爾夫公司研制出了一種特殊的乳化劑，可將柴油或汽油穩定混合乳化，稱為Aquazole乳化燃料油。1/6/2023101目前，法國埃爾夫公司研制出了一種特殊的乳化劑，可成品微乳化油拒水試驗

加水后劇烈搖晃試驗加水5天后1/6/2023102成品微乳化油拒水試驗加水后劇烈搖晃試驗加水5天后1/6/1/6/20231031/6/2023391、摻水乳化節油原理目前，人們普遍用原蘇聯B.M.伊萬諾夫的微爆理論來解釋摻水乳化節油原理：燃油摻水乳化后，油為連續相，水為分散相，水以微小的顆粒分散地懸浮在油中，形成油包水。在化油器（或噴油器）中，被一次霧化；在氣缸內中，水珠的微爆效應引起二次霧化。1/6/20231041、摻水乳化節油原理目前，人們普遍用原蘇聯B.2、摻水乳化方法摻水乳化油的效果，取決于乳化的質量，即取決于油包水型粒徑的大小、均勻度和穩定性。目前，常用的乳化方法有機械混合法、超聲波法、乳化劑法。而大多采用超聲波和乳化劑配合使用的方法生產乳化油，如日本研制的乳化油是摻25％的水、1.3％斯潘和0.2％特威溫。1/6/20231052、摻水乳化方法摻水乳化油的效果，取決于乳化的質3、存在的問題乳化油大面積推廣還存在以下一些課題：在生產上水珠的進一步細化和均勻、延長穩定期；使用上對發動機的磨損、腐蝕及和發動機的最佳匹配還需要進行深入的研究。1/6/20231063、存在的問題乳化油大面積推廣還存在以下一些4、柴油乳化工藝過程1/6/20231074、柴油乳化工藝過程1/6/202343四、閉缸（斷缸）節油技術車用發動機大部分時間在部分負荷工況下工作，其比油耗顯著增加，浪費了大量能源。為了提高發動機的負荷率，可以采用閉缸的方法：一部分氣缸始終工作，另一部分氣缸只在高負荷時工作。這樣，發動機的排量將隨負荷的大小而變化，既不影響汽車的動力性能，又能提高了整個發動機的工作效率，改善的燃油經濟性。1/6/2023108四、閉缸（斷缸）節油技術車用發動機大部分時間閉缸節油裝置的組成：由往復離合器式的氣門挺桿、彈性離合選擇器、組合氣路驅動器和電子控制系統組成。1/6/2023109閉缸節油裝置的組成：1/6/2023451、往復離合器式的氣門挺桿1/6/20231101、往復離合器式的氣門挺桿1/6/2023462、彈性離合選擇器1/6/20231112、彈性離合選擇器1/6/2023473、三菱公司MD型發動機閉缸控制系統通過傳感器來檢測發動機的工況，根據工況要求自動實現四缸工作與兩缸工作之間的切換。1/6/20231123、三菱公司MD型發動機閉缸控制系統通過傳感器來在三菱Mirage－Ⅱ型轎車上實驗，在不改變動力性的情況下，按10工況行駛，平均節油20％。國內也對閉缸節油技術進行了研究，對DJ2030汽車發動機采用閉缸方法后，通過試驗得到，平均節油近10％。閉缸技術是一種行之有效的節油效果較高的節油措施，其推廣的關鍵在于設計一套能自動變換的轉換裝置。1/6/2023113在三菱Mirage－Ⅱ型轎車上實驗，在不改變動力五、電子控制技術詳細內容見：汽油機電子控制技術柴油機電子控制技術1/6/2023114五、電子控制技術詳細內容見：1/6/202350六、火花塞二次空氣導入環火花塞二次空氣導入環簡稱節油環，使發動機氣缸能第二次吸入空氣，提高混合氣的燃燒速度，使燃燒更加完全，具有增加發動機動力、節省燃油、減少污染等顯著優點。1/6/2023115六、火花塞二次空氣導入環火花塞二次空氣導入環簡稱1、節油環的構造和工作原理如圖所示，節油環是套裝在長螺紋火花塞上的環形體，由環體、鋼球和卡環三個主要零件組成的。

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