汽車節(jié)能技術(shù)第四章

1、汽車節(jié)能技術(shù)第四章第1頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五汽油機(jī)高溫單級(jí)點(diǎn)燃 壓縮的是燃料與空氣的混合氣體, 在此過程中, 已經(jīng)進(jìn)行了一些化學(xué)反應(yīng)。 火花點(diǎn)火, 局部溫度高達(dá)3000K以上, 該處燃料分子直接分裂成大量的自由原子與自由基, 迅速反應(yīng)出現(xiàn)熱火焰, 瞬間擴(kuò)大到整個(gè)燃燒室內(nèi)。所以, 汽油機(jī)著火過程： 壓縮混合氣 點(diǎn)火 （經(jīng)短暫著火延遲期） 熱火焰 發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿倪^程。進(jìn)入氣缸的燃料燃燒完全的程度，直接影響到熱量產(chǎn)生的多少和排出廢氣的成分，而燃燒時(shí)間或燃燒相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角的位置，又關(guān)系到熱量的利用和氣缸壓力的變化，所以燃燒過程是影響發(fā)動(dòng)

2、機(jī)經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和排氣污染的主要過程，與噪聲、振動(dòng)、起動(dòng)性能和使用壽命也有重大關(guān)系。第2頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五一、汽油機(jī)的燃燒過程1、正常燃燒過程1)正常燃燒過程進(jìn)行情況 汽油機(jī)典型的展開示功圖如圖所示。為分析方便，按其壓力變化持點(diǎn)，人為地將燃燒過程分成三個(gè)階段。(1)著火延遲期 從火花塞點(diǎn)火至氣缸壓力明顯脫離壓縮線而急劇上升時(shí)的時(shí)間或曲軸轉(zhuǎn)角。 火花塞放電時(shí)兩極電壓達(dá)10-15kV，擊穿電極間隙的混合氣，造成電極間電流通過。電火花能量多在40-80mJ，局部溫度可達(dá)3000K，使電極附近的混合氣立即點(diǎn)燃，形成火焰中心，火焰向四周傳播，氣缸壓力脫離壓縮線開始

3、急劇上升。第3頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、正常燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程 I-著火延遲期 II-明顯燃燒期 III-補(bǔ)燃期 1-開始點(diǎn)火 2-形成火焰中心 3-最高壓力點(diǎn)第4頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、正常燃燒過程 著火延遲期長(zhǎng)短與混合氣成分(=0.8-0.9時(shí)最短)、開始點(diǎn)火時(shí)的缸內(nèi)氣體溫度和壓力、缸內(nèi)氣體流動(dòng)、火花能量及殘余廢氣量等因素有關(guān)。它對(duì)每一循環(huán)都可能有變動(dòng)，有時(shí)最大值可達(dá)最小值的數(shù)倍。希望盡量縮短著火延遲期并保持穩(wěn)定。(2)明顯燃燒期 從形成火焰中心到火焰?zhèn)鞅檎麄€(gè)燃燒室，常指壓力達(dá)到

4、最高點(diǎn)。在均質(zhì)混合氣中，當(dāng)火焰中心形成之后，火焰向四周傳播，形成一個(gè)近似球面的火焰層，即火焰前鋒，從火焰中心升始層層向四周未燃混合氣傳播，直到連續(xù)不斷的火焰前鋒掃過整個(gè)燃燒室。火餡前鋒相對(duì)于未燃混合氣向前推進(jìn)的速度稱為火焰速度，用UT表示。 UT的大小取決于層流火焰速度(約在每秒幾十厘米到幾米之間)和混合氣紊流狀態(tài)。 因?yàn)榻^大部分燃料在這一階段燃燒，此時(shí)活塞又靠近上止點(diǎn)，所以氣缸壓力迅速上升。常用平均壓力上升速度P/MPa/(),表征壓力變化的急劇程度。汽油機(jī)的燃燒過程第5頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、正常燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程

5、 I-著火延遲期 II-明顯燃燒期 III-補(bǔ)燃期 1-開始點(diǎn)火 2-形成火焰中心 3-最高壓力點(diǎn)第6頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、正常燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程式中P2、P3 第二階段終點(diǎn)和起點(diǎn)的壓力（MPa）2、3第二階段終點(diǎn)和起點(diǎn)相對(duì)上止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角()。汽油機(jī)在0.2-0.4MPa/()的范圍。 明顯燃燒期是汽油機(jī)燃燒的主要時(shí)期，燃燒期愈短，愈靠近上止點(diǎn)，汽油機(jī)經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性愈好，但可能導(dǎo)致P/值過高，噪聲、振動(dòng)大，工作粗暴，對(duì)排污亦不利。一般明顯燃燒期約占2040曲軸轉(zhuǎn)角，燃燒最高壓力出現(xiàn)在上止點(diǎn)后1215曲軸轉(zhuǎn)角，P/=0.1750.25 MPa/()

6、為宜。第7頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五(3)后燃期(圖中3點(diǎn)以后) 它是指明顯燃燒期以后的燃燒，主要有火焰前鋒后末及燃燒的燃料再燃燒，貼附在缸壁上未燃混合氣層的部分燃燒以及高溫分解的燃燒產(chǎn)物(H2, CO等)重新氧化。這種燃燒已經(jīng)遠(yuǎn)離上止點(diǎn)，應(yīng)該盡量避免。 綜上所述，汽油機(jī)正常燃燒過程是唯一地定時(shí)的火花點(diǎn)火開始，且火焰前鋒以一定的正常速度傳遍整個(gè)燃燒室。1、正常燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程第8頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、正常燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程第9頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、正常燃燒過程2）燃燒速

7、度 燃燒速度是指單位時(shí)間燃燒的混合氣量，可以表達(dá)為 汽油機(jī)的燃燒過程式中： 火焰前鋒面積 火焰速度 未然混合氣密度 控制燃燒速度就能控制明顯燃燒期的長(zhǎng)短及其相對(duì)曲軸轉(zhuǎn)角的位置。現(xiàn)代汽油機(jī)轉(zhuǎn)速很高，一般在50008000r/min，燃燒時(shí)間極短，僅0.0010.002s，這就需要有足夠快的燃燒速度，并希望它合理地變化。 由上式可見，影響燃燒速度的因素如下所述。第10頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、正常燃燒過程（1） 火焰速度UT 火焰速度UT是決定明顯燃燒期長(zhǎng)短的主要因素。現(xiàn)代汽油機(jī)的UT可高達(dá)5080m/s。影響UT的主要因素是：燃燒室中氣體的紊流運(yùn)動(dòng)、混合氣成分

8、和混合氣初始溫度。 a、紊流運(yùn)動(dòng)由具有一定運(yùn)動(dòng)方向的渦流運(yùn)動(dòng)和無數(shù)小氣團(tuán)的無規(guī)則脈動(dòng)運(yùn)動(dòng)所組成，這些由氣體質(zhì)點(diǎn)所組成的小氣團(tuán)大小不一，流動(dòng)的速度、方向也不相同，但宏觀流動(dòng)方向則是一致的。這種紊流運(yùn)動(dòng)使平整的火焰前鋒表面嚴(yán)重扭曲，甚至分隔成許多燃燒中心，導(dǎo)致火焰前鋒燃燒區(qū)的厚度增加，火焰速度加快。汽油機(jī)的燃燒過程第11頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五 圖示出紊流強(qiáng)度與火焰速度比的關(guān)系。紊流強(qiáng)度指的是各點(diǎn)速度的均方根值，火焰速度比是紊流火焰速度與層流火焰速度之比。可見，加強(qiáng)燃燒室的紊流尤其是微渦流運(yùn)動(dòng)，會(huì)使火焰速度有效地增加，這是提高汽油機(jī)燃燒速度最重要的手段。1、正常燃

9、燒過程汽油機(jī)的燃燒過程第12頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、正常燃燒過程b、混合氣成分不同，火焰?zhèn)鞑ニ俣纫裁黠@不同。圖4-5為試驗(yàn)所得火焰速度與過量空氣系數(shù)的關(guān)系。由圖可知： 當(dāng)=0.850.95時(shí)，火焰速度最大，汽油機(jī)用這種濃混合氣工作，燃燒速度最快，功率也最大，故這種混合比稱為功率混合比汽油機(jī)的燃燒過程 當(dāng)=1.031.1時(shí)，火焰速度降低不多，又因有足夠的氧氣而使燃燒完全，因此用這種濃度的混合氣工作，汽油機(jī)經(jīng)濟(jì)性最好，故此混合比稱為經(jīng)濟(jì)混合比。第13頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、正常燃燒過程 當(dāng)繼續(xù)增大，由于火焰速度下降，燃燒過

10、程拖長(zhǎng)，熱效率和功率均降低。當(dāng)1.3-1.4時(shí)，火焰難以傳播，汽油機(jī)不能工作，此種混合比稱為火焰?zhèn)鞑ハ孪蕖Ｍ瑯樱?.4-0.5時(shí)，由于嚴(yán)重缺氧，也使火焰不能傳播，這種混合比稱為火焰?zhèn)鞑ド舷蕖Ｆ蜋C(jī)的燃燒過程第14頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、正常燃燒過程 實(shí)際上，為了保證可靠地工作，汽油機(jī)的在0.6-1.2范圍，即空燃比A/F=9-18。 應(yīng)注意，混合氣火焰?zhèn)鞑ソ缦薏⒎且粋€(gè)常數(shù)，它是隨條件而變化的，如混合氣溫度高，點(diǎn)火能量大，氣體紊流強(qiáng)等，火焰?zhèn)鞑ソ缦蘧蛿U(kuò)大；混合氣中廢氣含量多，界限就變窄。 c、混合氣初始溫度高，火焰速度增加。（2）火焰前鋒面積AT 利用燃燒室

11、幾何形狀及其與火花塞位置的配合，可以改變不同時(shí)期火焰前鋒掃過的面積，以調(diào)整燃燒速度。圖4-6為不同燃燒室火焰前鋒面積變化的情況。它直接影響到明顯燃燒期相當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)角的位置及燃燒速度變化的情況，與壓力上升密切相關(guān)。汽油機(jī)的燃燒過程第15頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、正常燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程燃燒室形狀與粗暴性的關(guān)系第16頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、正常燃燒過程（3）可燃混合氣密度T 增大未燃混合氣密度，可以提高燃燒速度，因此增大壓縮比和進(jìn)氣壓力等，均可加大燃燒速度。3）汽油機(jī)不規(guī)則燃燒 汽油機(jī)不規(guī)則燃燒是指在穩(wěn)定正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，

12、各循環(huán)之間的燃燒變動(dòng)和各氣缸之間的燃燒差異。這是汽油機(jī)燃燒過程的一大特征。（1）各循環(huán)間的燃燒變動(dòng) 圖N和Pmax值隨循環(huán)數(shù)的變動(dòng)。從中可以看到變化較大，是不應(yīng)忽視的，低負(fù)荷時(shí)情況還要嚴(yán)重。這種循環(huán)間的燃燒變動(dòng)使汽油機(jī)空燃比和點(diǎn)火提前角調(diào)整對(duì)每一循環(huán)都不可能處于最佳狀態(tài)，因而油耗上升，功率下降，不正常燃燒傾向增加，整個(gè)汽油機(jī)性能下降。汽油機(jī)的燃燒過程第17頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、正常燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程n和 隨循環(huán)數(shù)的變動(dòng) 產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是：火花塞附近混合氣的混合比和氣體紊流性質(zhì)、程度在各循環(huán)均有變動(dòng)，致使火焰中心形成的時(shí)間不同，即由有效著火時(shí)

13、間變動(dòng)而引起。第18頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、正常燃燒過程 對(duì)各循環(huán)間燃燒變動(dòng)現(xiàn)象的機(jī)理至今尚不十分清楚，但可以肯定：當(dāng)=0.8-0.9時(shí)循環(huán)燃燒變動(dòng)最小，混合氣加濃或減稀，變動(dòng)均增大。因此，為減少排氣中的CO而運(yùn)用稀混合氣時(shí)，即使在較高負(fù)荷也容易發(fā)生循環(huán)變動(dòng)，成為用稀混合氣的障礙。在中等負(fù)荷以上變動(dòng)較小，低負(fù)荷時(shí)，殘余廢氣相對(duì)量多，變動(dòng)更為明顯。加強(qiáng)紊流有助于減少變動(dòng)，因此轉(zhuǎn)速增加，一般變動(dòng)減小。加大點(diǎn)火能量，采用多點(diǎn)點(diǎn)火，情況可有所改善。點(diǎn)火時(shí)刻和點(diǎn)火位置對(duì)燃燒變動(dòng)很敏感。（2）各缸間燃燒差異 汽油機(jī)由于是外部混合，在汽油機(jī)進(jìn)氣管內(nèi)存在著空氣、燃料蒸氣、

14、各種比例的混合氣、大小不一的霧化油粒以及沉積在進(jìn)氣管壁上厚薄不同的油膜，要均勻分配到各個(gè)氣缸是很困難的。各缸進(jìn)氣歧管的差別，各缸間進(jìn)氣重疊引起的干涉等現(xiàn)象，導(dǎo)致各缸進(jìn)氣量、進(jìn)氣速度以及氣流的紊流狀態(tài)等不能完全一致。因此，在多缸汽油機(jī)上，各缸混合氣成分存在差異。各缸混合氣成分不同，使得各缸不可能在最佳調(diào)整狀況下工汽油機(jī)的燃燒過程第19頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、正常燃燒過程 作，即各缸不可能都處于經(jīng)濟(jì)混合氣或功率混合氣濃度，從而整個(gè)汽油機(jī)功率下降，耗油率上升，排放性能惡化。 進(jìn)氣系統(tǒng)所有零件的設(shè)計(jì)和安裝位置，任何不對(duì)稱和流動(dòng)阻力不同的情況都會(huì)破壞均勻分配，其中影

15、響最大的是進(jìn)氣管的設(shè)計(jì)。4）燃燒室壁面的熄火作用 在火焰?zhèn)鞑ミ^程中，燃燒室壁對(duì)火焰具有熄火作用，即緊靠壁面附近的火焰不能傳播。這樣，在熄火區(qū)內(nèi)存在大量未燃燒的烴，它是汽油機(jī)排氣中HC的主要來源之一。一般解釋缸壁熄火是由鏈反應(yīng)中斷和冷缸壁使接近缸壁的一層氣體冷卻所造成。根據(jù)試驗(yàn)觀察可知，當(dāng)=1左右，熄火厚度最小，混合氣加濃或減稀，此厚度均增加；負(fù)荷減小時(shí)，熄火厚度顯著增加；燃燒室溫度、壓力提高，氣缸紊流加強(qiáng)，熄火厚度均減小。 根據(jù)熄火厚度可以推定熄火領(lǐng)域的容積，從而可以說明排氣中HC的濃度。應(yīng)盡量減小熄火厚度及燃燒室的面容比F/V以降低汽油機(jī)的HC排出量。汽油機(jī)的燃燒過程第20頁，共123頁，2

16、022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五2、不正常燃燒1）爆燃 汽油機(jī)發(fā)生爆燃時(shí)的外部特征是：氣缸發(fā)出特別尖銳的金屬敲擊聲，亦稱之敲缸。輕微敲缸時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率上升，油耗下降，但嚴(yán)重時(shí)，會(huì)產(chǎn)生冷卻水過熱，功率下降，耗油率上升。 爆燃產(chǎn)生的原因是：在正常火焰?zhèn)鞑サ倪^程中，處在最后燃燒位置上的那部分未燃混合氣(常稱末端混合氣)，進(jìn)一步受到壓縮和輻射熱的作用，加速了先期反應(yīng)。如果在火焰前鋒尚未到達(dá)之前，末端混合氣已經(jīng)自燃，則這部分混合氣燃燒速度極快，火焰速度可達(dá)每秒百米甚而數(shù)百米以上，使局部壓力、溫度很高，并伴隨有沖擊波。壓力沖擊波反復(fù)撞擊缸壁，發(fā)出尖銳的敲缸聲，使發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲加大，發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，功率下降

17、。 汽油機(jī)的燃燒過程第21頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五2、不正常燃燒汽油機(jī)的燃燒過程 火焰以正常的傳播速度20-60m/s 向前推進(jìn),若發(fā)生爆燃，終端混合氣最適于發(fā)火的部位形成一個(gè)或幾個(gè)火焰中心。以遠(yuǎn)大于正常燃燒火焰前鋒面推進(jìn)的速度向周圍傳播。 輕微爆燃火焰速度= 100-300 m/s 強(qiáng)烈爆燃火焰速度= 800-2000 m/s 若自燃區(qū)占整個(gè)燃燒室容積的5%為強(qiáng)烈爆燃。第22頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五2、不正常燃燒汽油機(jī)的燃燒過程第23頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五2、不正常燃燒 根據(jù)末端混合氣是否

18、易于自燃來分析，影響爆燃的因素為：a、燃料性質(zhì) 辛烷值高的燃料、抗爆燃能力強(qiáng)。四乙鉛添加劑能有效地提高燃料的抗爆燃能力，但這會(huì)排出有毒的含鉛顆粒，污染大氣并影響催化劑的使用，因此近年來各國(guó)都對(duì)含鉛汽油的使用加以控制。b、末端混合氣的壓力和溫度 末端混合氣的壓力和溫度增高，則爆燃傾向增大。例如，提高壓縮比，則氣缸內(nèi)壓力、溫度升高，爆燃易發(fā)生；又如，氣缸蓋、活塞的材料使用輕金屬，由于其導(dǎo)熱性好，末端混合氣壓力、溫度低，爆燃傾向小，可提高壓縮比0.40.7單位。汽油機(jī)的燃燒過程第24頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五2、不正常燃燒c、火焰前鋒傳播到末端混合氣的時(shí)間 提高火焰?zhèn)?/p>

19、播速度、縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，都會(huì)減少火焰前鋒傳播到末端混合氣的時(shí)間，這有利于避免爆燃。例如，氣缸直徑大時(shí)，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x增加，爆燃傾向增大，故沒有很大缸徑的汽油機(jī)。2）表面點(diǎn)火 在汽油機(jī)中，凡是不靠電火花點(diǎn)火而由燃燒室內(nèi)熾熱表面(如排氣門頭部、火花塞絕緣體或零件表面熾熱的沉積物等)點(diǎn)燃混合氣的現(xiàn)象，統(tǒng)稱表面點(diǎn)火。它的點(diǎn)火時(shí)刻是不可控制的，多發(fā)生在=9以上的強(qiáng)化汽油機(jī)上。 早燃是指在火花塞點(diǎn)火之前，熾熱表面就點(diǎn)燃混合氣的現(xiàn)象。由于它提前點(diǎn)火而且熱點(diǎn)表面比火花大，使燃燒速率快，氣缸壓力、溫度增高，發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴，并且由于壓縮功增大，向缸壁傳熱增加，致使功率下降，汽油機(jī)的燃燒過程第25頁，共123頁，2

20、022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五2、不正常燃燒火花塞、活塞等零件過熱。 下圖給出汽油機(jī)早燃示功圖情況。汽油機(jī)的燃燒過程 凡是能促使燃燒室溫度和壓力升高以及促使積炭等熾熱點(diǎn)形成的一切條件，都能促成表面點(diǎn)火。第26頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五2、不正常燃燒 早燃會(huì)誘發(fā)爆燃，爆燃又會(huì)讓更多的熾熱表面溫度升高，促使更劇烈的表面點(diǎn)火，兩者互相促進(jìn)，危害可能更大。 表面點(diǎn)火一般是在正常火焰燒到之前由熾熱物點(diǎn)燃混合氣所致，沒有壓力沖擊波，“敲缸聲”比較沉悶，主要是由活塞、連桿、曲軸等運(yùn)動(dòng)件受到?jīng)_擊負(fù)荷產(chǎn)生振動(dòng)面造成。各種燃燒示功圖的比較如圖所示。汽油機(jī)的燃燒過程第27頁

21、，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五3、使用因素對(duì)燃燒的影響1） 混合氣濃度 混合氣濃度對(duì)汽油機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性的影響如圖所示。 汽油機(jī)的燃燒過程功率及耗油率隨供油量B的變化（節(jié)氣門、轉(zhuǎn)速保持一定）第28頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五3、使用因素對(duì)燃燒的影響 在=0.80.9時(shí)，由于燃燒溫度最高，火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲?，因此PZ、TZ、P/、Pe均達(dá)最高值，且爆燃傾向增大。 在=1.031.1時(shí)，由于燃燒完全，be最低。但此時(shí)缸內(nèi)溫度最高且有富?？諝?，NOx排放量大。 使用1的濃混合氣工作，由于必然會(huì)產(chǎn)生不完全燃燒，所以CO排放量明顯上升。 當(dāng)1.2時(shí)，

22、火焰速度緩慢，部分燃料可能來不及完全燃燒，因而經(jīng)濟(jì)件差HC排放量增多且工作不穩(wěn)定。 可見，在均質(zhì)混合氣燃燒中，混合氣濃度對(duì)燃燒影響極大，必須嚴(yán)格控制。汽油機(jī)的燃燒過程第29頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五3、使用因素對(duì)燃燒的影響2） 點(diǎn)火提前角 點(diǎn)火提前角是從發(fā)出電火花到上止點(diǎn)間的曲軸轉(zhuǎn)角。受轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、過量空氣系數(shù)等因素影響。 當(dāng)汽油機(jī)保持節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速以及混合氣濃度一定時(shí)，汽油機(jī)功率和耗油率隨點(diǎn)火提前角改變而變化的關(guān)系稱為點(diǎn)火提前角調(diào)整特性。對(duì)應(yīng)于每一工況都存在一個(gè)“最佳”點(diǎn)火提前角，電噴發(fā)動(dòng)機(jī)可保證始終工作在最佳提前角附近。這時(shí)汽油機(jī)功率最大，耗油率最低。點(diǎn)火

23、角過大，則大部分混合氣在壓縮過程中燃燒，活塞所消耗的壓縮功增加，且最高壓力升高，末端混合氣燃燒前的溫度較高，爆燃傾向加大。點(diǎn)火過遲，則燃燒延長(zhǎng)到膨脹過程，燃燒最高壓力和溫度下降，傳熱損失增多，排溫升高，功率、熱效率降低，但爆燃傾向減小，NO排放量降低。汽油機(jī)的燃燒過程第30頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五3、使用因素對(duì)燃燒的影響汽油機(jī)的燃燒過程第31頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五3、使用因素對(duì)燃燒的影響3） 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速增加時(shí)，汽缸中紊流增強(qiáng)，火焰速度大體與轉(zhuǎn)速成正比增加，因而以秒計(jì)的燃燒過程縮短，但由于循環(huán)時(shí)間亦縮短，一般燃燒過程相當(dāng)?shù)那S

24、轉(zhuǎn)角增加，應(yīng)該相應(yīng)加大點(diǎn)火提前角，裝置離心調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前器。轉(zhuǎn)速增加時(shí)，火焰速度亦增加，爆燃傾向減小。4） 負(fù)荷 由于小機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)是量調(diào)節(jié)，當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，進(jìn)入氣缸的混合氣數(shù)量減少，而殘余廢氣量基本不變，故殘余廢氣所占比例相對(duì)增加，使混合氣稀釋程度變大，起火界限更窄，火焰速度下降，燃燒惡化。為此需要供給較濃的混合氣，怠速時(shí)可到0.6(A/F=9)左右，由于進(jìn)氣節(jié)流而泵氣損失加大，冷卻水散熱損失也相對(duì)增加，因此經(jīng)濟(jì)性顯著降低。為使燃燒過程有效地進(jìn)行，需要增大點(diǎn)火提前角，裝置真空調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前器。負(fù)荷減小時(shí)，氣缸的溫度、壓力降低，爆燃的傾向減小。汽油機(jī)的燃燒過程第32頁，共123頁，2022年，5月20

25、日，0點(diǎn)50分，星期五3、使用因素對(duì)燃燒的影響 當(dāng)負(fù)荷混合氣數(shù)量混合氣稀釋程度起火界限更窄，火焰速度燃燒惡化。當(dāng)負(fù)荷氣缸的（溫度+壓力） 爆燃的傾向 。 負(fù)荷增加T,P增加，充氣效率升高，殘余廢氣系數(shù)下降 。5） 大氣壓力 大氣壓力低，氣缸充氣量減少，則混合氣變濃，另外，壓縮壓力低，著火延遲期長(zhǎng)和火焰速度慢，則經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性下降，但爆燃傾向減小。 大氣溫度高，同樣氣缸充氣量下降，經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性變差，而且容易發(fā)生爆燃和氣阻。 氣阻是由于燃油蒸發(fā)而在供油系中形成氣泡，減少甚至中斷供油的現(xiàn)象。因此，在炎熱地區(qū)行車時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)冷卻系散熱能力，用泵油量大的汽油泵；反之，在寒冷地區(qū)行車時(shí)，要加強(qiáng)進(jìn)氣系統(tǒng)的預(yù)

26、熱，增強(qiáng)火花能量等，以保證燃油霧化、點(diǎn)火及起動(dòng)。汽油機(jī)的燃燒過程第33頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五二、汽油機(jī)混合氣的形成 汽油機(jī)混合氣形成的方式主要有兩類：一類是化油器式，另一類是汽油噴射式。它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)與供油方法上有所不同，但都屬于在氣缸外部形成混合氣，依靠控制節(jié)流閥開閉來調(diào)節(jié)混合氣數(shù)量的。第34頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成1） 理想化油器特性 全負(fù)荷時(shí)，即節(jié)氣門全開時(shí)，應(yīng)向氣缸提供適當(dāng)加濃的功率混合氣，A/F1214。 中等負(fù)荷時(shí)，即在節(jié)氣門部分開度時(shí)，應(yīng)有最好的經(jīng)濟(jì)性，適宜使用較稀的經(jīng)濟(jì)混合氣。如圖4-17

27、所示，理想混合氣隨負(fù)荷增加而逐漸變稀，小負(fù)荷范圍內(nèi)變化較陡，隨負(fù)荷加大變化漸趨平緩，負(fù)荷超過50%以后，空燃比變化不大，這時(shí)A/F約為17。 怠速時(shí)，節(jié)氣門接近全閉，為了抵消廢氣對(duì)新鮮充量稀釋的影響、保證穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，需要提供更濃的混合氣，A/F1012.4。汽油機(jī)混合氣的形成第35頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成理想化油器特性汽油機(jī)混合氣的形成第36頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成2) 真空度 在研究化油器實(shí)際供油特性之前，有必要強(qiáng)調(diào)一下喉管真空度與進(jìn)氣管真空度的不同。所謂喉管真空度，是指在化油器

28、喉管最小截面處因氣體流速加大而產(chǎn)生的負(fù)壓，它對(duì)主供油系的油量起控制作用；所謂進(jìn)氣管真空度，是指在節(jié)氣門之后、混合室及進(jìn)氣管中的負(fù)壓。這部分負(fù)壓主要因節(jié)氣門開度及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而異，它用來控制怠速油系、真空省油器加濃的時(shí)刻及真空點(diǎn)火提前角等。 當(dāng)節(jié)氣門開度一定時(shí)，轉(zhuǎn)速升高，則喉管真空度及進(jìn)氣管真空度均增加(如下圖所示)。不同的是，節(jié)氣門開度變化，兩者差異很大。例如當(dāng)節(jié)氣門關(guān)閉時(shí)，進(jìn)氣管真空度很高、約為50-70kPa，而喉管真空度實(shí)際上接近于零。汽油機(jī)混合氣的形成第37頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成汽油機(jī)混合氣的形成 節(jié)氣門開啟，喉管真空度加大，進(jìn)

29、氣管真空度則下降，隨著節(jié)氣門開大，兩者越來越接近，最后喉管真空度可超過進(jìn)氣管真空度。第38頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成汽油機(jī)混合氣的形成 節(jié)氣門開啟，喉管真空度加大，進(jìn)氣管真空度則下降，隨著節(jié)氣門開大，兩者越來越接近，最后喉管真空度可超過進(jìn)氣管真空度。第39頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成3）簡(jiǎn)單化油器特征汽油機(jī)混合氣的形成第40頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成汽油機(jī)混合氣的形成 其供油量取決于喉管真空度。 缺點(diǎn)是：隨喉管真空度的增加燃料流量

30、增加速率超過了空氣流量增加的速率，即混合氣越來越濃。 簡(jiǎn)單化油器特性與理想化油器特性的比較如圖所示。Pn負(fù)荷A/F濃稀理想化由器特性簡(jiǎn)單化由器特性第41頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成4） 主供油系的校正 從前面的分析看出，簡(jiǎn)單化油器特性不適合理想特性的原因。在于隨著喉管真空度Pn增加，燃料流量的增加速率超過了空氣流量增加的速率。校正的措施不外乎隨著Pn增加抑制燃料流量的增加，或者進(jìn)一步加大空氣流量。目前最廣泛的校正措施是滲入空氣法校正系統(tǒng)。 如圖4-22所示，主噴口4高出浮子室油面的距離為H，在主量孔1后的主油井3中插入了通大氣的泡沫管6，泡

31、沫管上部由空氣量孔5限制空氣的流入，泡沫管下部有幾排與主油井相通的泡沫孔2。汽油機(jī)混合氣的形成第42頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成汽油機(jī)混合氣的形成第43頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成汽油機(jī)混合氣的形成主供油系校正后的特性第44頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成 從本質(zhì)上說，用校正空氣量孔和泡沫管校正混合比特性的方法，就是用一系列斜率不同的簡(jiǎn)單化油器特性的組合，使之接近理想特性。 采用空氣量孔及泡沫管的滲入空氣法，不僅可以達(dá)到校正的目的，而且由

32、于它是以油氣混合狀態(tài)噴入喉管的，所以還可以促進(jìn)燃油的噴散與霧化。 空氣量孔的設(shè)置，改變了簡(jiǎn)單化油器燃料流出單純受喉管真空度限制的狀況。5) 滿負(fù)荷加濃與怠速加濃 （1）滿負(fù)荷加濃 主供油系校正的結(jié)果，使化油器可以在部分負(fù)荷情況符合需要，但當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在全負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，還需要另外設(shè)置功率加濃系統(tǒng)，提供濃的功率混合氣，以獲取最大功率。這樣，將主供油系與加濃系分開。必要時(shí)予以加濃的做法，相對(duì)說來，起到了確保在部分負(fù)荷時(shí)節(jié)省油料的作用。因此，這種功率加濃系統(tǒng)又稱為省油系統(tǒng)(或省油裝置)。汽油機(jī)混合氣的形成第45頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成汽油機(jī)混合氣的形

33、成1第46頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成 如上圖所示，實(shí)現(xiàn)省油器工作的方案有兩類。一類是機(jī)械省油器，其作用是靠節(jié)氣門開度位置控制打開加濃量孔的推桿，其開始作用點(diǎn)大都定在節(jié)氣門全開前10左右，作用點(diǎn)與轉(zhuǎn)速及負(fù)荷的變化無關(guān)；另一類是真空省油器，即當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降或節(jié)氣門開度加大，使進(jìn)氣管真空度減至某值以后，便開始實(shí)現(xiàn)加濃。這兩類省油器往往同時(shí)應(yīng)用，其作用可相互補(bǔ)充。汽油機(jī)混合氣的形成節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速與進(jìn)氣管真空度的關(guān)系第47頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成(2)怠速加濃 發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速運(yùn)行時(shí)，節(jié)氣門

34、開度很小，設(shè)置在真空度很大的節(jié)氣門之后的怠速油孔，可保證在怠速和小負(fù)荷時(shí)獲得所需的濃混合氣。 但隨著節(jié)氣門稍許開大，進(jìn)入混合室的空氣量迅速增加。與此同時(shí)，進(jìn)氣管真空度降低很快，怠速油量立即減少，將使混合氣變得極稀、甚至熄火。為此，在怠速油孔之上應(yīng)設(shè)置過渡噴口，過渡噴口的作用是使怠速系供油延長(zhǎng)到節(jié)氣門較大的開度，使其與主油系更好地銜接，達(dá)到圓滑過渡的目的。 在主油系上設(shè)置省油系及怠速油系以后，化油器便可按理想供油特性在穩(wěn)態(tài)工況下工作。汽油機(jī)混合氣的形成第48頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成汽油機(jī)混合氣的形成怠速油系1、2-量孔 3-調(diào)節(jié)螺釘 4-

35、怠速噴口 5-過渡噴口第49頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成化油器變工況運(yùn)行1)加速過程 當(dāng)節(jié)氣門突然開大時(shí)，由于油量增加滯后于空氣量增加，加上進(jìn)氣管真空度降低，破壞了進(jìn)氣管中原來燃料的汽化條件，因而出現(xiàn)混合氣成分瞬時(shí)變稀，于是發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的瞬時(shí)變化與緩慢開啟節(jié)氣門在穩(wěn)定工況下扭矩上升的情況不同(圖4-31)。從圖上看出，加速過程中扭矩上升有一段滯后，各相應(yīng)點(diǎn)扭矩下降很多。汽油機(jī)混合氣的形成加速過程的轉(zhuǎn)矩變化第50頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成 正因?yàn)樵诩铀龠^程中扭矩上升滯后及扭矩值的降低，使發(fā)

36、動(dòng)機(jī)動(dòng)力性變差，可能出現(xiàn)缺火與放炮。因此，從燃料系的角度看，在節(jié)氣門急開時(shí)，應(yīng)利用加速泵向喉管額外再供應(yīng)適量的加速油量；當(dāng)節(jié)氣門緩開時(shí)，加速泵下的燃油經(jīng)進(jìn)油閥返回浮子室，不起加濃作用(圖4-32)。汽油機(jī)混合氣的形成加速泵簡(jiǎn)圖 1、2、3、4-杠桿機(jī)構(gòu) 5-彈簧 6-活塞7-進(jìn)油閥 8-出油閥 9-加速泵量孔 10-氣孔第51頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成2)急減速過程 實(shí)踐表明，一旦抬起油門踏板(節(jié)氣門突然關(guān)閉)，則進(jìn)氣管真空度激增，于是沿進(jìn)氣管壁面流動(dòng)的液膜便迅速蒸發(fā)，使混合氣變濃。而且由于進(jìn)氣管真空度很高，使得減速過程中燃燒惡化，排氣的

37、有害成分增加很快。由于進(jìn)氣管液膜的存在，即使在關(guān)閉節(jié)氣門的同時(shí)切斷怠速供油，排氣有害物的增加也不能幸免。為了減少在急減速過程中的HC含量，可以采用以下措施： (1)在化油器上設(shè)置節(jié)氣門緩沖器，減慢節(jié)氣門關(guān)閉速度，可以有效地減少H含量。 (2)在滑行時(shí)利用電子裝置來控制節(jié)氣門的開度，使之提供適量的混合氣，維持正常燃燒，可減少HC的排放量。汽油機(jī)混合氣的形成第52頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成3)起動(dòng)過程 起動(dòng)是汽油機(jī)重要的不穩(wěn)定過程。起動(dòng)包括起動(dòng)與暖機(jī)兩個(gè)階段?！捌饎?dòng)”是指從發(fā)動(dòng)機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)到持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；“暖機(jī)”是指從持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)到各部分溫度上升至正常

38、的工作狀態(tài)。在起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速極低，流經(jīng)喉管的氣流速度也極低。這時(shí)，油蒸氣的蒸發(fā)量很小。因此，要使氣缸中的混合氣成分達(dá)到著火界限，化油器必須設(shè)置起動(dòng)系統(tǒng)，供給更多的汽油使總的混合氣成分大大加濃，以保證汽油機(jī)在低溫下著火。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)后，轉(zhuǎn)速提高了，喉管真空度增加，燃料蒸發(fā)量加大，因此在暖機(jī)時(shí)要求比起動(dòng)瞬間有稍稀的混合氣。但為保證發(fā)動(dòng)機(jī)冷車怠速運(yùn)轉(zhuǎn)圓滑穩(wěn)定，并能加快暖機(jī)時(shí)間、在實(shí)際使用中常常需要進(jìn)一步加大怠速時(shí)節(jié)氣門開度，并提高怠速轉(zhuǎn)速，保持在所謂快怠速狀態(tài)。汽油機(jī)混合氣的形成第53頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成 圖為起動(dòng)與暖機(jī)兩個(gè)階段中混合氣

39、成分的變化。圖中d表示起動(dòng)時(shí)需要的空燃比，起動(dòng)后要求的空燃比沿ab線迅速減稀至b點(diǎn)，b點(diǎn)為發(fā)動(dòng)機(jī)冷車持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)所需的空燃比。從b點(diǎn)到c點(diǎn)是暖機(jī)過程中空燃比變化的情況。與起動(dòng)過程(ab線)相比，暖機(jī)過程中空燃比的變化較為平緩，c點(diǎn)為暖機(jī)結(jié)束，開始正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的空燃比。汽油機(jī)混合氣的形成起動(dòng)過程中A/F的變化第54頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五1、化油器式混合氣的形成 目前，常用的起動(dòng)裝置為阻風(fēng)門如右圖。阻風(fēng)門設(shè)置在喉管之前，當(dāng)阻風(fēng)門關(guān)閉后，整個(gè)化油器的喉管、混合室等均處在高真空度之下，使主油泵、怠速油系甚至加速油系都可能供油，來滿足起動(dòng)需要的空燃比。當(dāng)阻風(fēng)門全閉時(shí)，節(jié)氣門

40、有比怠速時(shí)更大的一定開度。隨著阻風(fēng)門開啟，節(jié)氣門逐漸關(guān)小，當(dāng)阻風(fēng)門全開以后，節(jié)氣門開度回到正常熱機(jī)怠速的開度，實(shí)現(xiàn)這種開度變化的機(jī)構(gòu)稱為快怠速裝置。汽油機(jī)混合氣的形成第55頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五、汽油噴射式混合氣的形成1)噴射系統(tǒng)(1) 發(fā)展歷史 1898年道依茨公司批量生產(chǎn)固定式內(nèi)燃機(jī)采用汽油噴射技術(shù)。 1906年在二沖程航空發(fā)動(dòng)機(jī)上采用。 1930年德國(guó)schnanffer博士研究缸內(nèi)噴射。30年代汽車上開始使用噴射技術(shù)，由于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)使用噴射技術(shù)經(jīng)濟(jì)性明顯。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)直到1967年波許公司開發(fā)了電控噴射技術(shù)，開始逐漸發(fā)展起來。(2) 系統(tǒng)分類 a、

41、按有無反饋分類 開環(huán)控制 該控制是指在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中，ECU檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的各輸入信號(hào)，并查出發(fā)動(dòng)機(jī)ECU中固有的相應(yīng)的控制參數(shù)，輸出控制信號(hào)。它不檢測(cè)控制結(jié)果，對(duì)控制結(jié)果的好壞不做分析和處理。汽油機(jī)混合氣的形成第56頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五、汽油噴射式混合氣的形成 閉環(huán)控制 該控制是指ECU控制的結(jié)果反饋給ECU，ECU再根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀況決定控制量的增減。反饋控制的采用是為了有效地控制排放、降低污染、提高效率。 b、按噴油器安裝位置分類 可分為單點(diǎn)汽油噴射系統(tǒng)（是指在節(jié)氣閥體上安裝一只或兩只噴油器）和多點(diǎn)汽油噴射系統(tǒng)（是指在每一個(gè)氣缸的進(jìn)氣門前均安裝一只噴油

42、器，噴油器時(shí)時(shí)噴油） c、按汽油的噴射方式分類 缸內(nèi)噴射 該噴射方式是將汽油直接噴射到氣缸內(nèi)。 進(jìn)氣管噴射 該噴射方式是目前普遍采用的噴射方式。 d、按進(jìn)氣量的檢測(cè)方式分類 直接式檢測(cè)方式 該方式是由空氣流量計(jì)直接測(cè)量進(jìn)氣管進(jìn)氣總管的空氣量，這種方式也稱為質(zhì)量流量型。汽油機(jī)混合氣的形成第57頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五、汽油噴射式混合氣的形成間接式檢測(cè)方式 該方式不是直接檢測(cè)空氣量，而是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及其他參數(shù)推算出吸入的空氣量，現(xiàn)在采用的有兩種方式：其一是根據(jù)進(jìn)氣管壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，推算出吸入的空氣量，并計(jì)算適量的燃料量的密度；其二是根據(jù)測(cè)量節(jié)氣門開度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)

43、速，推算出吸入的空氣量，并計(jì)算燃料量的節(jié)流速度。、按噴射時(shí)間分類 可分為同時(shí)噴射、順序噴射、分組噴射。、按結(jié)構(gòu)分類 按噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可分為機(jī)械控制式和電子控制式兩種。、按空氣量的檢測(cè)方式分類 可分為支管壓力計(jì)量式、葉片式、卡門旋渦式、熱線式和熱膜式等。支管式壓力計(jì)量式的電控汽油噴射系統(tǒng)是將支管絕對(duì)壓力和轉(zhuǎn)速信號(hào)輸送到ECU，由ECU根據(jù)該信號(hào)計(jì)算出充氣量，再產(chǎn)生汽油機(jī)混合氣的形成第58頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五、汽油噴射式混合氣的形成與之相對(duì)應(yīng)的噴油脈沖，控制電磁器噴射適量的汽油；采用葉片式空氣流量計(jì)和卡門旋渦式空氣流量計(jì)的電控汽油噴射系統(tǒng)，其空氣流量計(jì)的計(jì)量方

44、式均屬體積流量型，即通過計(jì)量氣缸充氣的體積量，以控制混合氣空燃比在最佳值。、按噴射壓力分類 低壓600KPa以下，高壓3.810MPa2)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 電控汽油噴射系統(tǒng)(Electronic Fule Injection)是汽油機(jī)綜合控制中最主要、最基本的部分。系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖所示。它由空氣系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)及控制系統(tǒng)三部分組成。汽油機(jī)混合氣的形成第59頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五、汽油噴射式混合氣的形成汽油機(jī)混合氣的形成、汽油噴射式混合氣的形成第60頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五電控汽油噴射系統(tǒng)基本構(gòu)成、汽油噴射式混合氣的形成汽油機(jī)混合氣的形成第

45、61頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五、汽油噴射式混合氣的形成(1)空氣系統(tǒng) 用來檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，計(jì)算相應(yīng)的供油量。根據(jù)空氣流量的計(jì)量方式不同，空氣流量檢測(cè)方法可分為兩種：一種是直接通過流量傳感器測(cè)量空氣量，常用傳感器有葉片式、熱線（熱膜）風(fēng)速式、卡門渦街式。另一種是測(cè)量進(jìn)氣管真空度及進(jìn)氣溫度計(jì)算出進(jìn)氣量，見下圖。 汽油機(jī)混合氣的形成卡門渦街式熱膜式空氣流量計(jì)熱線式空氣流量計(jì)第62頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五、汽油噴射式混合氣的形成汽油機(jī)混合氣的形成a)直接測(cè)量(L方式) b)間接測(cè)量(D方式)第63頁，共123頁，2022年，5月20

46、日，0點(diǎn)50分，星期五、汽油噴射式混合氣的形成 節(jié)流閥體置于空氣流量計(jì)和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管之間，閥的開閉由駕駛員通過油門踏板操縱，用來控制負(fù)荷的大小。同時(shí)應(yīng)將節(jié)流閥開啟位置的轉(zhuǎn)角信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，用來作為判斷負(fù)荷狀態(tài)的依據(jù)。 空氣閥安裝在與節(jié)流閥并聯(lián)的旁通空氣回路上，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī)起動(dòng)而且節(jié)流閥全閉時(shí)，為加速暖機(jī)而開啟旁通回路。汽油機(jī)混合氣的形成第64頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五、汽油噴射式混合氣的形成(2)燃料系統(tǒng) 燃料系統(tǒng)的主要部件是電動(dòng)汽油泵、噴嘴和壓力調(diào)節(jié)器。 電動(dòng)汽油泵是將直流電動(dòng)機(jī)與轉(zhuǎn)子式(或葉輪式)汽油泵聯(lián)成一體的結(jié)構(gòu)。根據(jù)它在供油回路中安裝位置的不同，可分為

47、油箱外置式與油箱內(nèi)置式。 噴嘴內(nèi)設(shè)置電磁線圈、插棒式鐵心(即磁心)、針閥等，針閥與鐵心連成一體，當(dāng)電磁線圈通電時(shí)，鐵心被吸引，針閥開啟。噴嘴輸出特性為：電磁線圈通電的時(shí)間決定了噴油量的多少。 壓力調(diào)節(jié)器的作用是使噴嘴的供油壓力相對(duì)于進(jìn)氣管壓力總是高出一個(gè)恒定值。壓力調(diào)節(jié)器膜片下部為從汽油泵壓入并充滿整個(gè)燃料室的壓力油，膜片上部受到彈簧力及進(jìn)氣管壓力的作用。當(dāng)進(jìn)氣管壓力變化，使膜片受力后的平衡位置發(fā)生變化，從而控制經(jīng)出口流回油箱油量的增減，來保證噴嘴針閥兩端的壓差恒定，防止因進(jìn)氣管壓力變化而引起噴油量變化。汽油機(jī)混合氣的形成第65頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五、汽油噴

48、射式混合氣的形成 另外，根據(jù)噴嘴在進(jìn)氣管上安放位置的不同，它可分為兩類，一類是在各缸進(jìn)氣歧管上各裝一個(gè)噴嘴的多點(diǎn)噴射方式MPI (Multi Point Injection)，另一類是在進(jìn)氣管的集合部裝有一個(gè)噴嘴的單點(diǎn)噴射方式SPI (Single Point Injection)。下圖為這兩種噴射方式的示意圖。汽油機(jī)混合氣的形成第66頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五、汽油噴射式混合氣的形成(3)控制系統(tǒng) 由各類傳感器、電器及控制單元（ECU）組成。 功用：根據(jù)各種傳感器的信號(hào)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行綜合分析和處理，通過執(zhí)行裝置控制噴油量等，使發(fā)動(dòng)機(jī)具有最佳性能。 組成：從控制

49、原理來看，電控汽油噴射系統(tǒng)由傳感器、ECU和執(zhí)行器三大部分組成。 傳感器是感知信息的部件，功能是向ECU提供汽車的運(yùn)行狀況和發(fā)動(dòng)機(jī)工況。ECU接收來自傳感器的信息，經(jīng)信息處理后發(fā)出相應(yīng)地控制指令給執(zhí)行器。執(zhí)行器即執(zhí)行元件，其功用是執(zhí)行ECU的專項(xiàng)指令，從而完成控制目的。 汽油機(jī)混合氣的形成第67頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五 某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)由多點(diǎn)汽油噴射控制、點(diǎn)火正時(shí)控制、怠速轉(zhuǎn)速控制、閉環(huán)電子式EGR控制、可變進(jìn)氣相位、水箱風(fēng)扇控制、空調(diào)控制、前后氧傳感器及其加熱控制等系統(tǒng)組成，這些系統(tǒng)集中由發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元(ECU)來完成。 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 電 控 系

50、統(tǒng) 組 成實(shí)例第68頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五傳感器執(zhí)行器第69頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五ECU管腳圖第70頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五電子燃油噴射系統(tǒng)傳感器控制信號(hào)內(nèi)容ECM功能曲軸位置傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速燃油噴射和空燃比控制凸輪軸位置傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和缸號(hào)空氣流量計(jì)進(jìn)氣量發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫傳感器冷卻水溫氧傳感器排氣中的氧濃度節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門位置車速傳感器車速點(diǎn)火開關(guān)起動(dòng)信號(hào)爆震傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)爆震工況蓄電池蓄電池電壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向油壓開關(guān)轉(zhuǎn)向操作空擋開關(guān)空擋開關(guān)信號(hào)電負(fù)荷遠(yuǎn)光、除霜、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等第71頁，

51、共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五燃油噴射方式順序多點(diǎn)燃油噴射同時(shí)多點(diǎn)燃油噴射 該發(fā)動(dòng)機(jī)有兩種燃油噴射方式：順序多點(diǎn)噴射和同時(shí)多點(diǎn)噴射。 只有在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和故障保護(hù)模式下，采用同時(shí)多點(diǎn)噴射。第72頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五噴油量與噴油時(shí)間成正比，故噴油控制主要是對(duì)噴油時(shí)間的計(jì)量和控制。通過控制噴油開始及結(jié)束時(shí)間來實(shí)現(xiàn)燃油的噴射控制。噴油時(shí)間取決于基本噴油時(shí)間、修正噴油時(shí)間和電壓修正時(shí)間?；緡娪蜁r(shí)間由吸入空氣量及轉(zhuǎn)速來計(jì)算。修正噴油時(shí)間包括：空燃比修正、進(jìn)氣溫度修正、起動(dòng)增量修正、暖機(jī)修正、及功率修正等。電壓修正時(shí)間主要是指根據(jù)蓄電池電壓進(jìn)行

52、修正。噴油量的計(jì)量第73頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五噴油量的工況修正 暖車期間 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)加速時(shí)大負(fù)荷高速工作噴油量增加發(fā)動(dòng)機(jī)減速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)冷卻水溫度過高噴油量減少第74頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五燃油切斷控制傳感器到ECM信號(hào)ECM功能執(zhí)行器車速傳感器車速燃油切斷控制噴油嘴空檔開關(guān)空檔位置節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門位置冷卻水溫度傳感器冷卻水溫凸輪軸位置傳感器曲軸位置傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速若發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在2500rpm以上且無負(fù)載時(shí)，工作一段時(shí)間發(fā)動(dòng)機(jī)將執(zhí)行燃油切斷控制，燃油切斷的準(zhǔn)確時(shí)間由轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。燃油切斷功能會(huì)執(zhí)行到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降到20

53、00rpm，然后恢復(fù)供油。第75頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五燃油噴射修正 暖機(jī)過程 起動(dòng)過程第76頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五減速燃油切斷當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過2400rpm以上，油門松開，開始有斷油功能。第77頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速燃油切斷第78頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五 空燃比修正是根據(jù)氧傳感器測(cè)取廢氣中氧的濃度，進(jìn)而調(diào)整噴油延續(xù)時(shí)間，使空燃比保持在理論空燃比14.7：1附近的范圍內(nèi)，燃燒更完全，同時(shí)保證三元催化器工作在催化高效率區(qū)。 空燃比修正第79頁，共

54、123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五空燃比修正在何時(shí)不起作用： 加速和減速 大負(fù)荷、高速時(shí) 加熱式氧傳感器1或其線路發(fā)生故障 在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度過低，氧傳感器1動(dòng)作不充分 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度過高 在暖車期間 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí) 第80頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五四 點(diǎn)火系統(tǒng)第81頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五點(diǎn)火正時(shí)控制 發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下的都有一個(gè)最佳的點(diǎn)火提前角， ECM通過收集噴油脈寬和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，按存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的表計(jì)算點(diǎn)火提前角；并收集冷卻水溫、節(jié)氣門位置、爆震傳感器、點(diǎn)火開關(guān)、空檔開關(guān)、車速等信號(hào)進(jìn)行修正。發(fā)動(dòng)機(jī)起

55、動(dòng)時(shí)暖車時(shí)怠速時(shí)蓄電池電壓過低時(shí)加速時(shí)進(jìn)行點(diǎn)火修正當(dāng)爆震傳感器探明發(fā)動(dòng)機(jī)爆震時(shí)，將傳輸信號(hào)給ECM，ECM推遲點(diǎn)火提前角，以消除爆震第82頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五怠速控制傳感器輸送至ECU信號(hào)ECU功能執(zhí)行器曲軸位置傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速怠速空氣控制IACVAAC閥冷卻水溫傳感器冷卻水溫度點(diǎn)火開關(guān)起動(dòng)信號(hào)節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門位置駐車/空檔開關(guān)駐車/空檔位置空調(diào)開關(guān)空調(diào)的狀態(tài)動(dòng)力轉(zhuǎn)向油壓開關(guān)動(dòng)力轉(zhuǎn)向負(fù)荷信號(hào)蓄電池電壓蓄電池電壓車速傳感器車速冷卻風(fēng)扇冷卻風(fēng)扇的狀態(tài)電氣負(fù)荷電氣負(fù)荷信號(hào)第83頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五怠速控制 怠速控制主要

56、根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械負(fù)荷變化和電負(fù)荷變化進(jìn)行控制。 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度、空調(diào)開關(guān)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向等信號(hào)，確定發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械負(fù)荷狀態(tài)。 根據(jù)遠(yuǎn)光燈開關(guān)、后風(fēng)窗除霜開關(guān)及鼓風(fēng)電機(jī)工作等信號(hào)確定電負(fù)荷狀態(tài)。 然后根據(jù)ECM存儲(chǔ)的的怠速轉(zhuǎn)速，確定相應(yīng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，并將目標(biāo)轉(zhuǎn)速與檢測(cè)到的實(shí)際轉(zhuǎn)速相比較。 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)，如果機(jī)械負(fù)荷增大或電負(fù)荷增加，需要發(fā)動(dòng)機(jī)加快怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)目標(biāo)轉(zhuǎn)速高于實(shí)際轉(zhuǎn)速，ECU控制IACV-AAC(怠速空氣控制閥輔助空氣控制閥)，增大旁通進(jìn)氣量來實(shí)現(xiàn)提高怠速；反之，減少進(jìn)氣量，降低怠速轉(zhuǎn)速。 其中IACV-AAC是怠速控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。閥內(nèi)有內(nèi)置的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；通過ECU的輸出信號(hào)控制電機(jī)的

57、步數(shù)，從而控制旁通氣道的開度，從而控制怠速轉(zhuǎn)速。 第84頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五IACV-AAC閥實(shí)物圖原理圖第85頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五 EGR 電 子 控 制 EGR（廢氣再循環(huán)）系統(tǒng)的主要目的使減少氮氧化物的形成。發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣燃燒過程中，溫度超過1300 時(shí)，混合氣中的氮會(huì)與氧化合生成氧化氮。 將一部分尾氣與進(jìn)氣管的相對(duì)較冷的混合氣混合，使發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室的熱容量降低，可有效地防止早燃和爆燃的產(chǎn)生，降低氮氧化物的生成濃度。 廢氣再循環(huán)何時(shí)開始工作以及流量的多少對(duì)排放和行駛性能影響很大。第86頁，共123頁，2022年，5

58、月20日，0點(diǎn)50分，星期五EGR 電 子 控 制EGR溫度傳感器用于監(jiān)測(cè)EGR系統(tǒng)第87頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五EGR閥關(guān)閉條件 通常情況下根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等條件，ECM使EGR閥流量處于最優(yōu)。但在下列條件下，為提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性能，EGR閥處于關(guān)閉狀態(tài)。起動(dòng)時(shí)怠速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過6300rpm時(shí)節(jié)氣門開度超過70度時(shí)冷卻水溫在55 以下或者110 以上時(shí)蓄電池電壓低于10V時(shí)空氣流量計(jì)或其他傳感器發(fā)生故障時(shí)高負(fù)荷時(shí) 第88頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五3、燃燒室1) 對(duì)燃燒室的要求 燃燒室形狀是決定燃燒速度，防止不

59、正常燃燒的主要因素，各種改善燃燒的措施也大多在燃燒室內(nèi)實(shí)施。汽油機(jī)燃燒室的設(shè)計(jì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、工作穩(wěn)定性及排放特性有很大影響，為此，燃燒室的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求。(1)具有良好的充氣性能 對(duì)于充氣性能的好壞，主要考慮進(jìn)氣門、進(jìn)氣道的布置。應(yīng)允許有較大的進(jìn)氣門直徑或進(jìn)氣流通面積，適于多氣門布置。進(jìn)氣轉(zhuǎn)彎少，使混合氣盡可能平直、光順地流入燃燒室。燃燒室第89頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五、對(duì)燃燒室的要求燃燒室汽油機(jī)的燃燒室活塞頂部第90頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五、對(duì)燃燒室的要求下圖為半球形和斜浴盆形燃燒室充氣系數(shù)的比較。 半球形燃燒

60、室的進(jìn)氣通道彎道少，且燃燒室弓高稍高（斜面積大）利于布置較大面積的進(jìn)排氣門，因此性能好，充量效率高。燃燒室第91頁，共123頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)50分，星期五、對(duì)燃燒室的要求(2)結(jié)構(gòu)盡量緊湊 用燃燒室的面容比燃燒室表面積與其容積之比來表征燃燒室的緊湊性。面容比小，燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，燃燒可在短時(shí)間內(nèi)完成、使爆燃傾向減小，還可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比。同時(shí)，由于單位體積的表面積較小，相對(duì)散熱面積小，熱損失減小，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率高，面容比小，使缸壁激冷區(qū)減小，HC排放量減少。燃燒室面容比大小取決于氣缸直徑與燃燒室的形狀，在采用小燃燒室情況下，為減少單位體積的表面積，多用半球形燃燒室