解：化油器采用机械控制的燃油雾化方式，因为难以对空燃比实现精确地控制。而采用进气道喷射或者缸内直喷的电控汽油喷射方式可以实现对空燃比的精确控制。另外，化油器和进气道喷射的瞬态响应特性都不是很理想；而缸内直喷方式具有最好的喷油控制精度和响应特性，将成为未来汽油机混合气形成的主流方式。

8-11 简述电控汽油喷射系统的组成与各部分的主要功用。

解：电控汽油喷射系统由传感器、控制单元和执行器三部分组成。传感器包括曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、空气质量流量计、曲轴转速传感器、节气门开度传感器等，其作用是获得燃油喷射所需的各项发动机运行状况的参数，并传输给控制单元。控制单元ECU在传感器采集发动机与车辆相关参数的基础上，计算出相应的控制信号，如喷油时刻、喷油脉宽等，并传输给执行器。执行器即喷油器，根据ECU的控制信号，执行电控喷油。

8-12 对发动机运行工况进行分析，简要说明各工况的控制目标。 解：发动机的运行工况及各工况下的控制目标：

（1）起动。发动机冷起动时需要根据进气温度来对燃油量进行启动加浓补偿，同时在起动工况，点火角也需要不断调整，随着发动机温度、进气温度和发动机转速而变化。

（2）暖机和TWC的加热。暖机阶段需要对进气量、燃油喷射量和点火角进行相应的控制，以补偿发动机低温时的转矩要求。另外，为了使TWC尽早开始工作，一般用排气对TWC进行加热，使其尽快达到工作温度。

（3）怠速。怠速时控制系统要在满足各种转矩需求的基础上，维持发动机稳定运转。 （4）全负荷。全负荷时，发动机应在给定的转速下产生最大功率，因此，需要进行功率加浓控制。

（5）瞬态工况。对于进气道喷射发动机，加速时，由于燃油形成油膜的部分远大于油膜蒸发量，所以必须喷射一定的补充燃油量对其补偿，防止混合气在加速时变稀。同样，减速时应减少喷油量，防止混合气过浓。

（6）倒拖断油、恢复供油。在倒拖或牵引工况，应切断喷油以减少燃油消耗和废气排放；当转速下降到特定转速时，喷油系统需要重新供油。

8-13 简述空燃比闭环控制逻辑与作用。

解：空燃比闭环控制逻辑：ECU根据发动机排气管中的氧传感器信号判断混合气的浓稀状况，然后由比例积分调节器对喷油脉宽进行调节，从而形成闭环控制。

空燃比闭环控制的作用是使发动机工作在理论空燃比附近，从而使TWC具有很高的转化效率，降低有害排放物。

8-14 根据三效催化转化器及氧传感器的工作原理，分析催化器劣化的诊断逻辑。 解：TWC劣化诊断：

对TWC劣化的诊断是通过检测TWC的储氧能力来探测催化器的转化效率。对储氧能力的检测可以通过在怠速工况下改变空燃比（由稀至浓），比较前后氧传感器对空燃比变化的响应时间，从而获得催化器储氧能力的信息。如果诊断结果表明催化器储氧能力减弱，说明TWC劣化。

氧传感器劣化诊断：

氧传感器劣化的主要表现为响应的周期变长。劣化诊断通过检测它的平均响应时间来实现。如果平均响应时间过长，说明氧传感器劣化。

49

8-15 均质当量比GDI和分层稀燃GDI各有什么特点？这两种缸内直喷汽油机的应用前景如何？

解：分层稀燃GDI的主要优点：

（1）由于燃油在缸内气化的冷却效果，高负荷的爆燃倾向降低，因此可以提高压缩比，改善燃油消耗率。同时，气化冷却作用以及进气只有新鲜空气可以提高充量系数，从而提高最大转矩。

（2）稀薄燃烧使气体的比热容比增大，可以提高循环热效率。 （3）部分负荷取消节气门节流，减少泵气损失。

（4）稀薄燃烧降低燃烧温度，从而减少壁面传热损失，降低油耗。

（5）采用分层混合气和提高压缩比可以提高燃烧放热速率，改善燃油消耗率。 （6）GDI的瞬态工况控制更灵敏，冷启动过程的HC排放容易控制。

（7）在二冲程汽油机上采用GDI技术，能够解决扫气过程中油气混合气逃逸的问题，降低油耗。

均质当量比GDI采用化学计量比的均质混合气，在所有工况下均采用进气冲程早喷的混合方式，而不采用分层稀燃。由于燃油直喷雾化吸热可以降低缸内温度，提高充气系数，动力性有所提高；爆燃倾向的降低可以提高压缩比，燃油经济性改善。同时，均质当量比GDI可以使用三效催化器。

分层稀燃GDI发动机在燃油经济性方面优势明显，但由于汽油机稀燃时不能使用三效催化器，在后处理方面有待改进；均质当量比GDI发动机能够兼顾降低油耗和满足排放法规两个目标，但节油效果不如稀燃GDI明显，尚需进一步改进提高。因此，目前均质当量比GDI是GDI发动机的主流。分层稀燃GDI发动机尚需在汽油机稀燃催化剂方面取得突破性进展。

8-16 一台汽油机的工作转速为2400 r/min，在此转速下火花塞在上止点前20 °CA时跳火。火焰传播过程从上止点前10 °CA时开始，并持续0.001667s，计算：

（1）以曲轴转角计的火焰传播持续时间； （2）以s计的滞燃期长度；

（3）火焰传播过程结束时所对应的曲轴转角（°CA ATDC）。 解：（1）发动机转速为2400r/min，火焰传播时间为0.001667s，转化为曲轴转角为：

2400?60?0.001667?360?24?CA （2）滞燃期为10°CA，即0.000695s。 （3）火焰传播从10°CA BTDC开始，火焰传播持续时间为24°CA，故火焰传播过程结束时对应的曲轴转角为14°CA ATDC。

8-17 一台2.0 L排量的4缸汽油机采用开式燃烧室，其工作转速为3500 r/min，燃用化学计量比的汽油燃料。在该转速下，发动机的充量系数为93%，燃烧效率为98%，指示热效率是47%，机械效率是86%。计算：

（1）有效功率（单位 kW）；

（2）平均有效压力BMEP（单位 kPa）；

（3）从发动机中排出的未燃燃料的质量流量（单位 kg/h）； （4）有效燃油消耗率BSFC（单位 g/kW·h）。 解：（1）

50