一,、 機械系統(tǒng)

圖1

　　該款發(fā)動機（圖1）采用了直列4缸布置、帶有整體式博格華納渦輪增壓器(BWTS)排氣歧管,、雙可變配氣正時機構,、改進的缸體冷卻水道（冷卻第1道氣環(huán)）、鋁合金機油冷卻器,、鑄鐵曲軸及平衡軸,。

二、 燃油噴射系統(tǒng)

　　在過去的燃油噴射系統(tǒng)中,，噴油器在進氣歧管內噴射,，燃油被噴入進氣道，噴射出的燃油會接觸到進氣道表面及噴油器,這會導致燃油凝結到這些元件表面,，從而形成壁膜,，出現壁膜損失。直接噴射系統(tǒng)對燃油流只有很少的阻礙,，這樣壁膜損失也比較低,，對燃油燃燒和廢氣排放產生積極的影響。對于進氣歧管噴射的增壓發(fā)動機,，一個主要問題是如何減少發(fā)動機爆震的趨勢,。廢氣的高溫被額外的噴油減弱，雖然這個措施降低了溫度,，但會導致廢氣過濃增加燃油消耗,，因此產生非常高的廢氣排放。燃燒室的溫度通過燃油的直噴被降低,，與類似的進氣歧管噴射增壓發(fā)動機相比,，這樣提高了幾何壓縮比和發(fā)動機效率。由于燃油直噴系統(tǒng)可以控制進氣凸輪角度,，通過選擇性地改變進氣凸輪角度,，加q2712746745 能夠影響實際的燃燒室壓縮比。在接近全負荷的運行點的時候,，吸入的過量空氣被推回到進氣管,。如果爆震的趨勢再次下降，壓縮比可以繼續(xù)提高，這樣進一步提高部分負荷時的效率,。GDI節(jié)省燃油最高可達20%,，且還有較大的開發(fā)潛力。

　　1．結構組成

　　燃油直噴系統(tǒng)采用無回油形式,，系統(tǒng)由低壓燃油泵,、高壓燃油泵、油壓傳感器,、噴油器及油管組成（圖2）,。

圖2

　　（1）低壓系統(tǒng)

圖3

　　低壓系統(tǒng)的控制邏輯圖如圖3所示,。油泵控制模塊（FPDM）的蓄電池電壓由GEM供應,，PCM發(fā)送低頻信號給FPDM，FPDM發(fā)送高頻信號給油泵（FP）,，通過低壓燃油壓力傳感器實現閉環(huán)控制,。油路中設有單向閥，其在油泵產生的油壓達到125 kPa 時打開,。標準的低壓燃油壓力范圍是380～620 kPa,，加q2712746745 發(fā)動機怠速運轉時，油壓穩(wěn)定在320～340 kPa ,。過壓保護閥在830～930 kPa時打開,，泄放閥被用于除去油管中的燃油蒸氣。

　?。?）高壓系統(tǒng)（圖4）

圖4

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圖5

　　高壓油泵為單缸泵，由排氣凸輪軸驅動,，帶有進油計量閥，泵油油壓為15 MPa,。高壓油泵主要包括活塞,、進油計量閥（IMV）、高壓腔,、油壓限制閥,、充氣式壓力緩沖器及壓力限制閥（圖6）。

圖6

　　a.壓力限制閥（圖7）

圖7

　　在油壓達到20 MPa時,，壓力限制閥將打開泄壓,。

　　b.壓力緩沖器（圖8）

圖8

　　壓力緩沖器衰減低壓管路中由高壓泵產生的脈沖振動，這樣保證了高壓腔在發(fā)動機轉速比較高的情況下也有比較好的充油效果,。壓力緩沖器由2層隔膜組成,，氣墊就在2層隔膜之間。

　　c.進油計量閥

圖9

　　高壓油泵上設有進油計量閥（IMV），以保證進入到油軌當中的燃油壓力與需要的油壓保持一致,，通過油軌壓力傳感器實現閉環(huán)控制（圖9,、圖10）。

圖10

　　另外,，IMV具備省電自適應控制功能,，可以減少IMV開關時的噪聲和在怠速時的電流消耗。減少IMV的地線的負占空比控制電壓,，從而減少了IMV的電流,，加q2712746745 IMV處于打開的不工作狀態(tài)。如果油軌壓力衰減,，IMV在PCM的控制下正常工作。自適應控制的工作條件是發(fā)動機處于怠速工況且油壓保持恒定,。

IMV持續(xù)通電控制的時間超過3 s將導致IMV損壞,，因此不要使用外接電源。

　　燃油計量閥是高壓油泵的一部分,，不能單獨更換,，當閥出現故障時，整個高壓油泵必須整體更換,。斷電情況下燃油計量閥處于打開的狀態(tài),，不能使燃油產生高壓,。IMV失效不工作后高壓油泵仍然可以泵油，但是油壓會低于正常值,。

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　　斷開油軌壓力傳感器后，IMV處于開環(huán)故障模式,，PCM不再對IMV進行控制,，油軌壓力為預設壓力。

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圖11

　　該款發(fā)動機采用的是7孔噴油器（圖11）,，燃油霧化狀態(tài)在形狀和角度上是可以調整的,，燃油以一個精確計算的噴射角度噴射到燃燒室,，因此噴油器上的噴孔采用了偏心設置,。精確的燃油噴射角度防止任何燃油在噴油器打開時霧化，7個圓錐形的油霧都能單獨適應燃燒室的條件,，這樣的燃油霧化狀態(tài)導致混合氣在燃燒室內形成更有利,。

　　當PCM給線圈通電時產生磁場，使得閥針克服彈簧的彈力從閥座中升起,，從而打開燃油噴孔,。由于油軌里的壓力和燃燒室之間存在壓力差，燃油就被噴射到燃燒室中,。斷電時, 閥針在彈簧力的作用下壓回到閥座,，燃油噴射結束。由于缸內直噴發(fā)動機的噴油時刻發(fā)生在進氣行程,，汽油與空氣的混合時間短,，故要求直噴發(fā)動機的噴油持續(xù)時間盡量短。
燃油的噴射量取決于油軌的壓力及噴油器的開啟時間,，PCM通過方波控制信號控制噴油器,。PCM先發(fā)出數字控制信號，數字控制信號經過放大器電路轉換成為模擬控制電壓控制信號傳遞給噴油器,，直流轉換器將控制信號的初始電壓轉換成65 V,，這個65 V的高電壓對于加速噴油器的開啟是必須的。加q2712746745 當噴油器的閥針完全開啟后,，只需要比較低的電壓就可以保持閥針的開啟,。

　　偏心設計的噴孔要求精確的噴油器校正，當安裝噴油器時,，必須注意安裝位置,。每個噴油器的塑料插銷必須插到油軌上的狹槽中，固定夾必須安裝在正確的位置上,。在每個噴油器和各自在油軌上的固定座上都有一個固定夾,，這些固定夾用于固定噴油器，這就保證了噴油器和缸蓋上的燃燒室開口的精確配合,。

　　2．工作模式

　?。?）均質模式（圖12）

圖12

　　當發(fā)動機在正常工作溫度時，混合氣在均質工作模式產生,。在這個模式下，燃油噴射量按照與新鮮空氣的理論比值14.7：1精確計算,，燃油噴射在進氣行程,，這樣有足夠的剩余時間讓全部混合汽混合均勻。在均質工作模式,，燃燒很大程度上相當于一個進氣歧管噴油模式下的燃燒,。

　?。?）催化器加熱工作模式（圖13）

圖13

　　當發(fā)動機溫度低時，催化器加熱工作模式可以用2次噴射為三元催化轉化器提供快速的加熱,。第1次噴射同均質工作模式一樣從進氣行程開始,，第2次發(fā)生在壓縮行程，當進氣門關閉后快速噴射,，這樣形成一個濃的油核圍繞在火花塞周圍,。點火時刻被推遲，這樣盡可能多的燃燒余熱可以進入排氣管,，從而到達三元催化器,。

三、廢氣渦輪增壓系統(tǒng)

圖14

　　該款發(fā)動機采用了與排氣歧管集成在一起的廢氣渦輪增壓系統(tǒng)（圖14）,，其具體結構如圖15所示,。

圖15a

圖15b

　　（1）增壓壓力控制電磁閥

　　廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的增壓壓力受壓力控制電磁閥的控制,，最大增壓壓力為120 kPa,，發(fā)動機控制單元通過占空比信號調節(jié)增壓壓力。真空控制執(zhí)行器上的壓力取決于增壓壓力及電磁閥上通電電壓的占空比,。當占空比在80％～90％: 廢氣風門全開,；當占空比在20％時，廢氣風門全關,。

　?。?）回風閥

　　回風閥是是一個機械裝置，通過壓力差控制,，作用是防止在節(jié)氣門突然關閉的情況下渦輪增壓器的速度下降,。因為突然關閉節(jié)氣門會導致節(jié)氣門和渦輪增壓器葉輪之間的空間內產生背壓，因此增壓器的葉輪會被強烈的制動,，被制動的渦輪增壓器導致大量的增壓壓力損失,，且在下一次需要產生增壓效果的時候損失了動力。采用回風閥后,，可以防止如果突然關閉節(jié)氣門的時候產生背壓,。
回風閥在增壓壓力和進氣歧管的兩側壓力差異超過24 kPa 的時候將會打開。

　?。?）空氣流量計（MAF）

　　空氣流量計用于計量吸入發(fā)動機的進氣量,，PCM用這個信號計算噴油時間、燃油壓力,、點火時刻,、渦輪增壓壓力、發(fā)動機負荷及TCM換擋控制,。如果MAF失效,，系統(tǒng)會采用MAP傳感器的信號作為替代信號用于計算進氣量,。MAF的供電為蓄電池電壓，信號電壓為0～5 V,。加q2712746745

　　PCM通過監(jiān)測信號的頻率來計量空氣的流量,，信號的頻率是隨著空氣流量的增加而提高的。如果信號失效,，PCM將利用25 ℃的固定值替代該信號,。

　　（4）MAPT傳感器

　　MAPT位于中冷器出口處,， PCM通過這個傳感器測量增壓后的空氣壓力和溫度,。如果MAPT傳感器失效，PCM無法得到增壓后的空氣壓力信息,，在這種故障模式下PCM不再對增壓系統(tǒng)進行控制,，增壓電磁閥會一直處于不工作的狀態(tài)。

　　當MAPT失效PCM控制增壓電磁閥控制地線的占空比為恒定的98% ,，這就限制了渦輪增壓器的最大增壓壓力,。

　　（5）進氣管壓力（MAP）傳感器

　　MAP傳感器位于進氣歧管上,，該傳感器與MAFT（空氣流量和進氣溫度傳感器）一起,，用于計算空氣流量。