汽车电控技术精品课程电子教案 章节号：第七章 课题名称：电控汽油发动机辅助控制系统 课时安排：6学时 教学方式：课堂讲授 教学过程： 1、了解可变气门正时系统常见类型和工作原理： 2、了解可变气门升程系统的结构和工作原理： 学习目标 3、认识各种类型可变进气系统的结构： 4、熟悉废气涡轮增压和超级增压的工作原理： 5、了解巡航控制系统的作用和工作原理。 1、可变配气相位控制系统结构及工作原理 2、智能可变气门正时系统的组成及功能： 3、智能可变气门升程系统的组成及工作原理： 知识要点 4、可变进气歧管系统结构及工作原理： 5、废气涡轮增压系统的结构及其工作原理： 6、巡航控制系统的组成及工作原理。 1、智能可变气门正时技术的结构及工作原理： ★重点分析 2、废气涡轮增压技术结构及其工作原理。 1、可变进气正时及升程控制技术 1)、可变讲气系统的概念 可变进气系统是利用发动机工作时进气管道的进气动态效应来提高充气效率，以达到在发动机 转速范围内增大发动机扭矩和功率的目的。充分满足汽车的行驶要求。 进气系统最重要的部分就是进气歧管，它就是一支引导气流的管子，空气经过滤清器之后，在 教学内容 此进行油气混合，并输送到汽缸进行燃烧。由于混合气是具有质量的流体，在进气管中的流动千变 万化，工程上往往要运用流体力学来优化进气管的内部设计，例如将进气歧管内壁打磨光滑减少阳 力，或者刻意制造粗桅面营造汽缸内的涡流运动。但是，正如前面所说，汽车发动机的工作转速高 达每分钟数千转，各工作状态下的进气需求不尽相同。于是，天才的工程师们对进气歧管进行了深 层次的开发一一让它也能“变”起来 可变进气系统的种类：长度可变的进气管系统：通道面积可变的进气系统：可变配气相位技术 2)、可变气门正时技术
汽车电控技术精品课程电子教案 章节号：第七章 课题名称： 电控汽油发动机辅助控制系统 课时安排：6 学时 教学方式：课堂讲授 教学过程： 学习目标 1、了解可变气门正时系统常见类型和工作原理； 2、了解可变气门升程系统的结构和工作原理； 3、认识各种类型可变进气系统的结构； 4、熟悉废气涡轮增压和超级增压的工作原理； 5、了解巡航控制系统的作用和工作原理。 知识要点 1、可变配气相位控制系统结构及工作原理； 2、智能可变气门正时系统的组成及功能； 3、智能可变气门升程系统的组成及工作原理； 4、可变进气歧管系统结构及工作原理； 5、废气涡轮增压系统的结构及其工作原理； 6、巡航控制系统的组成及工作原理。 ★ 重点分析 1、智能可变气门正时技术的结构及工作原理； 2、废气涡轮增压技术结构及其工作原理。 教学内容 1、可变进气正时及升程控制技术 1）、可变进气系统的概念 可变进气系统是利用发动机工作时进气管道的进气动态效应来提高充气效率，以达到在发动机 转速范围内增大发动机扭矩和功率的目的。充分满足汽车的行驶要求。 进气系统最重要的部分就是进气歧管，它就是一支引导气流的管子，空气经过滤清器之后，在 此进行油气混合，并输送到汽缸进行燃烧。由于混合气是具有质量的流体，在进气管中的流动千变 万化，工程上往往要运用流体力学来优化进气管的内部设计，例如将进气歧管内壁打磨光滑减少阻 力，或者刻意制造粗糙面营造汽缸内的涡流运动。但是，正如前面所说，汽车发动机的工作转速高 达每分钟数千转，各工作状态下的进气需求不尽相同。于是，天才的工程师们对进气歧管进行了深 层次的开发——让它也能“变”起来 可变进气系统的种类：长度可变的进气管系统；通道面积可变的进气系统；可变配气相位技术。 2）、可变气门正时技术
目的是为了改变进气涡流强度、提高充气效率：或是为了形成谐振及进气脉冲惯性效应，以 适应低速及中高速工况都能提高性能的需要。其中：奔驰称之为“双T连续可变气门正时技术”， 本田称之为“i-VTEC”,日产称之为“CvTC”。而宝马的另外一项独门绝技叫作“Valve Tronic”连 续可变气门升程技术，这是能连续改变气门升程的技术，本田的i-VTEC也只能做到对气门升程的两 级调节。 3)本田可变气门正时技术 田汽车公司80年代推出的VTEc(Variable Valve Timing&Valve Lift Electronic Control 可变气门正时和升程电子控制系统(VTC),可使发动机在高速时，改变气门正时和升程，并由ECM 电控组件控制，同时也可改变高速时进排气门开启的“重叠时间”，使发 动机在高速范围时输出更大的功率。后来又推出了智能可变气门正时及升程控制系统(1-VTC),可使 发动机中低转速时，提高发动机扭矩：高转速时，保持发动机最大功率：改善发动机排放，减少尾 气污染。 4)VTC:(Variable Timing Control)可变正时控制 VTC主要控制进气门的开启和关闭正时(Timing),也就是控制进气门打开和关闭的最大提前角和 最大迟闭角。可以根据发动机不同的负荷状态，连续地调节进气门的闭合角度，使发动机运转更加 顺畅，获得最佳的动力性、经济性和排放的综合性能。 2、长度可变的进气管系统 1)系统作用：可随负载变化调节进气路程长短，来提高低速区的扭矩和高速区时保持最大功率。 2)工作原理：可变长度进气歧管不仅可以提高汽油机在中、低速和中、小负荷时的动力性，还提高 有效输出扭矩：还由于它提高了汽油机在中、低速运转时的进气速度，增强了气缸内的气流强度， 从而改善了燃烧过程，使汽油机中、低速的最低燃油消耗率下降，燃油经济性有所提高。 3、废气涡轮增压技术 1)概述 废气涡轮增压器则是利用发动机排出的废气能量来驱动增压器的涡轮，并带动同轴上的压气机叶 轮旋转，将空气压缩并送入发动机气缸。由于废气涡轮增压器利用排气能量驱动，与发动机之间没 有任何机械传动连接，使得它的机械效率更好。同时，它不需要复杂的传动机构，而通过不断的技 术积累，传统废气涡轮增压器的涡轮迟滞现象也得到了很好的控制。因此成为目前应用最为广泛的 发动机增压装置。 2)工作原理 涡轮机叶轮与压气机叶轮通过增压器轴刚性连接，这部分称作增压器转子。增压器转子通过浮动 轴承（转子高速旋转时可保证摩擦阻力矩较小）固定在增压器中。发动机工作时，排出的废气以一 定角度高速冲击涡轮机叶轮，使增压器转子高速旋转（最高可达20104低转/分钟）。压气机叶轮的 高速旋转使得发动机进气管内的气压升高，达到增压效果。如此，在进气过程中，空气会受到较大 的压力，从而使更多的、密度更大的空气进入气缸。这样，燃油就可以更加充分的燃烧，发动机的 性能使更上一层楼。 3)类型分类 废气涡轮增压器根据增压器的数量可分为单级增压和双级复合增压。普通车型常用单级增压系 统，即采用一个废气涡轮增压器：而双级增压系统采用两个废气涡轮增压器，主要用于大排量车用
目的是为了改变进气涡流强度 、提高充气效率；或是为了形成谐振及进气脉冲惯性效应 ，以 适应低速及中高速工况都能提高性能的需要。其中：奔驰称之为“双 VVT 连续可变气门正时技术”， 本田称之为“i-VTEC”，日产称之为“CVTC”。而宝马的另外一项独门绝技叫作“Valve Tronic”连 续可变气门升程技术，这是能连续改变气门升程的技术，本田的 i-VTEC 也只能做到对气门升程的两 级调节。 3）本田可变气门正时技术 田汽车公司 80 年代推出的 VTEC（Variable Valve Timing & Valve Lift Electronic Control） 可变气门正时和升程电子控制系统（VTC），可使发动机在高速时，改变气门正时和升程，并由 ECM 电控组件控制，同时也可改变高速时进排气门开启的“重叠时间”，使发 动机在高速范围时输出更大的功率。后来又推出了智能可变气门正时及升程控制系统(i-VTEC),可使 发动机中低转速时，提高发动机扭矩；高转速时，保持发动机最大功率；改善发动机排放，减少尾 气污染。 4）VTC:（Variable Timing Control)可变正时控制 VTC 主要控制进气门的开启和关闭正时 (Timing)，也就是控制进气门打开和关闭的最大提前角和 最大迟闭角。可以根据发动机不同的负荷状态，连续地调节进气门的闭合角度，使发动机运转更加 顺畅，获得最佳的动力性、经济性和排放的综合性能。 2、长度可变的进气管系统 1）系统作用：可随负载变化调节进气路程长短，来提高低速区的扭矩和高速区时保持最大功率。 2）工作原理：可变长度进气歧管不仅可以提高汽油机在中、低速和中、小负荷时的动力性，还提高 有效输出扭矩；还由于它提高了汽油机在中、低速运转时的进气速度，增强了气缸内的气流强度， 从而改善了燃烧过程，使汽油机中、低速的最低燃油消耗率下降，燃油经济性有所提高。 3、废气涡轮增压技术 1）概述 废气涡轮增压器则是利用发动机排出的废气能量来驱动增压器的涡轮，并带动同轴上的压气机叶 轮旋转，将空气压缩并送入发动机气缸。由于废气涡轮增压器利用排气能量驱动，与发动机之间没 有任何机械传动连接，使得它的机械效率更好。同时，它不需要复杂的传动机构，而通过不断的技 术积累，传统废气涡轮增压器的涡轮迟滞现象也得到了很好的控制。因此成为目前应用最为广泛的 发动机增压装置。 2）工作原理 涡轮机叶轮与压气机叶轮通过增压器轴刚性连接，这部分称作增压器转子。增压器转子通过浮动 轴承（转子高速旋转时可保证摩擦阻力矩较小）固定在增压器中。发动机工作时，排出的废气以一 定角度高速冲击涡轮机叶轮，使增压器转子高速旋转（最高可达 20104 低转/分钟）。压气机叶轮的 高速旋转使得发动机进气管内的气压升高，达到增压效果。如此，在进气过程中，空气会受到较大 的压力，从而使更多的、密度更大的空气进入气缸。这样，燃油就可以更加充分的燃烧，发动机的 性能便更上一层楼。 3）类型分类 废气涡轮增压器根据增压器的数量可分为单级增压和双级复合增压。普通车型常用单级增压系 统，即采用一个废气涡轮增压器；而双级增压系统采用两个废气涡轮增压器，主要用于大排量车用
柴油机。根据两个增压器的连接方式不同，双级增压方式可分为直列双级复合增压和并列双级复合 增压两种系统：根据所用涡轮不同，废气涡轮增压器分为径流式和轴流式两种。径流式涡轮增压器 采用径流式涡轮和离心式压气机，流量较小，适用于中小功率内燃机：轴流式涡轮增压器采用轴流 式涡轮和离心式压气机，流量较大，适用于大型柴油机。 4、巡航控制系统 1)巡航控制系统的功能 巡航控制系统(CCS)又称恒速行驶系统。巡航控制系统工作时，ECU根据各种传感器输送来的 信号判断汽车的运行工况，通过执行元件自动调节节气门的开度，使汽车的行驶速度与设定的车速 保持一致。 2)巡航控制系统的组成 巡航控制系统主要由操纵开关、安全开关、传感器、巡航控制ECU和执行元件等组成， 1、废气涡轮增压工作转速是多少？ 思考与练习 2、气门重叠角与可变气门技术的应用及共性？ 补充材料 备注
柴油机。根据两个增压器的连接方式不同，双级增压方式可分为直列双级复合增压和并列双级复合 增压两种系统；根据所用涡轮不同，废气涡轮增压器分为径流式和轴流式两种。径流式涡轮增压器 采用径流式涡轮和离心式压气机，流量较小，适用于中小功率内燃机；轴流式涡轮增压器采用轴流 式涡轮和离心式压气机，流量较大，适用于大型柴油机。 4、巡航控制系统 1）巡航控制系统的功能 巡航控制系统（CCS）又称恒速行驶系统。巡航控制系统工作时，ECU 根据各种传感器输送来的 信号判断汽车的运行工况，通过执行元件自动调节节气门的开度，使汽车的行驶速度与设定的车速 保持一致。 2）巡航控制系统的组成 巡航控制系统主要由操纵开关、安全开关、传感器、巡航控制 ECU 和执行元件等组成。 思考与练习 1、废气涡轮增压工作转速是多少？ 2、气门重叠角与可变气门技术的应用及共性？ 补充材料 备注：