第二节汽油机混合气的形成

G f K0Ti
即：ECU根据发动机工况的变化通过调节喷射脉宽 Ti来完成喷油量的控制。
喷油器的喷射脉宽Ti是在标准的台架试验条件下，根 据进入气缸的空气质量和目标空燃比确定的基本喷射 时间Tp、用来补偿实际工作条件相对标准试验条件差 别的修正系数Fc以及喷油器的无效时间Tv来表示。
同步喷射分类： A、同时喷射 所有喷油器并 联，同时喷油。两次 喷完一个循环的供油 量。 不需对各缸工作情况 进行判断，因此喷油 器结构简单，驱动回 路通用性好。只用于 缸外喷射
0
喷油 180
360
Biblioteka Baidu
喷油 540
1 进气 压缩 作功 排气
720 3 排气 进气 压缩 作功
4 作功 排气 进气 压缩
2 压缩 作功 排气 进气
第二节 汽油机混合气的 形成
化油器式
汽油喷射式
一 、化油器式混合气的形成
1、理想化油器特性 经济混合气 （空燃比） A/F = 17左右 功率混合气： A/F = 12～14 怠速混合气 A/F = 10～12.4 •常用工况 — 中等负荷 要求提供经济混合气。 •负荷 > 90% 以及怠速, 低速情况下下 — 加浓混 合气。
测出卡门涡频率， 同时测量进气压力和 温度，即可求得进气 质量流量。
喷油量的控制
喷油量的控制，其目的是使发动机燃烧混合气的空燃比符合 各工况的需要。 ECU根据各种传感器测得的运行参数，按设定的程序进行计 算，并按计算结果向喷油器发出电脉冲，通过改变每个电脉 冲的宽度来控制各喷油器每次喷油的持续时间，从而达到控 制喷油量的目的。脉冲的宽度越大，喷油持续时间越长，喷 油量也越多。 发动机运转工况不同，对混合气浓度的要求也不同。特别在一 些特殊工况（如起动、急加速、急减速等）下。喷油量的控制 方式有起动喷油控制、运转喷油控制、断油控制和反馈控制等
喷油器 气门 输油管
进气支管
调压器 喷油器
节气门体 位置传感器
节气门
缸内直喷
FSI
TSI
均匀燃烧和分层燃烧
（2）按喷油器喷射方式分类 •连续喷射 特点：喷油器在发动机整个工作过程中不间断喷 油，不考虑各缸工作顺序和喷油时刻，控制简单。 应用：缸外喷射，机械式汽油喷射系统 •间歇喷射 特点：喷射不连续，每次喷射有固定的喷射持续期和 间歇期，喷油持续期长短控制了喷油量的大小。 同步喷射：喷油器的开启时间与发动机各缸工作循环 间保持一定的相对关系。 异步喷射：喷油器的开启时间与发动机各缸工作循 环间没有固定的相对关系。
（2）组成 •燃油供给系统 功用：向气缸内供给供给燃烧时所需一定量的燃油.
输油管路 油 压 调 节 器 喷油器 汽油泵
汽油滤清器 回油管
•空气供给系统 功用：为发动机可燃混合气的形成提供必要 的空气，并测量和控制空气量。
空气滤清器 空气流量计 节气门体
电子控 制单元
怠速控制阀
空气阀
•电子控制系统 组成： 电控单元：接受来自各个传感器传来的信号，并 完成对这些信息的处理和发出指令控制执行器的 动作 各种传感器：把各种反映发动机工况和汽车运行 状况的参数（非电量参数）转变为电信号（电压 或电流）提供给电控单元，使电控单元正确地控 制发动机运转或汽车运行。传感器数目的多少取 决于控制功能的数目和控制精度。 执行器 ：用来完成电控单元发出的各种指令，是 电控单元指令的执行者。
2、真空度
喉管真空度：在化油器喉管 最小截面处因气体流速加大 而产生的负压。控制主供油 量的多少。 进气管真空度：在节气门之 后、混合室及进气管中的负 压。控制怠速、加浓装臵等 的供油量大小。
3、简单化油器特性
A μ Δp n ρ afa a F μ fff Δp n gHρ f ρ f
系统的特点： 电控单元以由节气门 开度决定的吸入空气 量为控制喷油量的基 础。 以空气流量计和转速 传感器检测到的空气 流量和发动机转速为 确定基本喷油量的依 据。 采用分组喷射方式， 曲轴每转一周各组喷 射一次
典型汽油喷射电控系统 1-电动燃油泵 2） Motronic系统 2-燃油滤清器
3a-节气门位臵传感器 3b-压力调节器 3c-喷油器 3d-进气温度传感器连 接柱塞 3e-节气门怠速控制器 4-发动机温度传感器 5-氧传感器 6-电子控制单元 它是在L-Jetronic系统的基础上，用一个控制单元将最重要的 喷油量控制和点火控制集中在一起，加上其他控制内容，形 成一个集中电控系统，即电控发动机管理系统(EMS)。
（3）喷油量的控制
ECU根据发动机不同工况所测量的实际进入气 缸的空气量和对应该工况的目标空燃比，计算所需 的燃油量，向喷油器发出相应的控制指令，及喷油 器开启持续时间喷射脉宽来完成喷油量的控制。
Gf
G
T
G——每进气行程进入气缸的空气质量
Gf——每循环燃烧所必要的燃油量
αT——目标空燃比
喷油量Gf取决于喷油器的喷孔直径、孔数、喷 油针阀升程、喷射压力和喷油器的开启持续时间。 当喷油器结构确定，并保证喷射压力为常数后，喷 油器的喷射量就与喷油器的喷射脉宽Ti成正比。
当节气门开大时，缓冲器推杆在膜片弹簧作用下向外伸出一 定长度。当汽车急减速时，节气门在回位弹簧作用下急速关 闭。节气门操纵臂接触到伸出的缓冲器推杆，由于缓冲器膜 片受压缩气体和弹簧作用，因而延迟了节气门的关闭时间。
采用电子装臵控制节气门开度，提供适量的混合气。
3、启动过程
启动时，转速很低， 流经喉管的气流速度也很 低，真空度很小，吸不出 燃油，即使吸出燃油，也 不容易雾化，几乎全部落 在管壁上，而此时进气管 温度低，燃油不易蒸发， 导致混合气浓度极低。
• 基本喷油量：根据发动机每个工作循环的进气量，按理论 混合空然比计算出的喷油量。 • 修正油量：根据进气温度、大气压力、蓄电池电压等实际 情况，对基本喷油量进行适当修正，以使发动机在不同运转 条件下都能获得最佳浓度的混合气。 • 增加油量：在一些特殊工况（如暖机、加速等）下，为加 浓混合气而增加的喷油量。
B、分组喷射 将气缸分为两组或三组，所需燃油一次喷完。
喷油 0 180 360 540
1 3 4 2
进气 压缩 作功 排气 排气 进气 压缩 作功
作功 排气 进气 压缩 压缩 作功 排气 进气
喷油
C、顺序喷射 按各缸的进气顺序间歇喷油。各缸喷油器相对独立，可根据 各缸每次燃烧所需的燃油量为各缸设定一个最佳喷油量和喷 油时间，因此可采用更稀薄的混和气，获得更佳的经济性和 排放性。但系统结构复杂。 喷油
输出 接口
存储器
接 口
稳 压电源
蒸发排放控制
故障诊断
典型汽油喷射电控系统 1） L-Jetronic系统
1-电动燃油泵 2-燃油滤清器 3-压力调节器 4-喷油器 5-空气流量计 6-水温传感器 7-怠速旁通空气阀 8-节气门位臵传感器 9-氧传感器 10-电子控制单元
L-Jetronic系统是一种对多点燃油喷射发动机喷油量 进行控制的电控燃油喷射系统。 系统主要由以下几 个功能模块组成：燃油供给系、工况数据采集系和喷 油控制系。
3.燃油喷射量的控制 根据进入气缸的空气流量的确定方式不同，电 控汽油喷射系统分为质量流量式、速度-密度式、节 气门-速度式。
喷油量的控制：根据空气流量计所测量的不同 工况实际进入气缸的空气量，由ECU进行处理演算 出对应该工况的燃油量，并向喷油器发出控制指令， 以达到目标空燃比的控制目的。 首先应确定目标空燃比，然后根据进气量控制 喷油量。
起动喷油控制
起动时，空气流量计不能 精确检测。因此，起动时， ECU是按预先设定的起动 程序来进行喷油控制，提 供浓混合气。发动机冷却 液、进气温度越低，喷油 量越多。
运转喷油控制
• 发动机运转时， ECU 主要根据进气量和发动机转速来 计算喷油量。 • 为适应不同的工况， ECU的程序通常将喷油量分成基 本喷油量、修正油量、增加油量3个部分，将3个部分叠 加在一起，作为总喷油量来控制电动喷油器喷油。
系统的特点： 整个系统除喷油和点火两个基本 子系统外，可根据控制项目扩展的 需要而设臵其他控制装臵，在一个 电控单元上实现多参数、多目标的 程序控制，具有很好的灵活性和适 应性。 电控单元根据不同的控制内容，按所存储的由发动 机台架试验得到的有关三维脉谱图确定基本控制量， 简化了控制程序，提高了控制精度。 系统具有故障自诊断、安全保护功能及应急状态控 制功能。 在使用三元催化转化器时，系统具有用氧传感器进 行空燃比反馈控制的功能。
（1）目标空燃比的确定
常用工况的目标空燃比控制在理论空燃比上。 （考虑到利用三效催化转换器来同时净化CO、HC 和NOX） 启动、怠速以及加减速的工况所对应的空燃比， 通过台架标定试验来确定。
(2)进入气缸的空气量的确定 热线式空气流量计
保持温差一定，再测量流经热线的电流的大小。
卡门涡式空气流量计
1 进气 压缩 作功 排气 3 排气 进气 压缩 作功 4 作功 排气 进气 压缩 2 压缩 作功 排气 进气
喷油
2.特点及组成 （1）优点： •没有喉管，进气阻力小，充气量增加，提高功率。 •各种工况下所需混和气空燃比计算精确，使发动机 在任何工况下都处于最佳工作状态,提高经济性和动 力性。 •多点喷射能保证各缸混和气浓度相同，且采用较稀 的混和气，从而减少了废气中co和HC的含量，排 放好，同时节约了燃油提高经济性。 •喷油雾化好，有利于提高抗爆性。 •冷启动效果大大改善，加速性能大大提高
在怠速及小负荷下工 作，则混合气太稀； 在中高负荷时，混合 气太浓。
•在怠速及小负 荷下工作，则 混合气太稀； •在中高负荷时， 混合气太浓。
4、主供油系的校正
校正措施：随着 △pn的增加，抑制 燃料流量的增加。
校正系统：渗入空 气法校正系统。
5、满负荷加浓与怠速加浓
满负荷加浓装臵 （1）机械加浓装臵 开始起作用的点 设在节气门全开 前10度左右。
启动时要求提供较高 的混合气浓度。
目前常采用的启动 装臵是阻风门。 注意：需要按一定 规律开启阻风门， 否则会导致混合气 浓度过高而熄火。
二、电控汽油喷射系统
1.分类： （1）按喷油器的布臵分类 •多点喷射（MPI） 每个汽缸设一个喷油器，可保证各缸混和气的均 匀和空燃比的一致性。缸内喷射；进气管喷射（缸外 喷射） •单点喷射（SPI） 将燃油喷射在节气门的前方，燃油喷入后随空气 流入进气歧管内，再进入气缸。（节气门体喷射TBI, 中央喷射CFI）,结构简单，工作可靠，对发动机本身 改动量小，成本低，安装性好。
断油控制 1. 超速断油控制 —— 当发动机转速超过允许 的最高转速时，由 ECU自动中断喷油，防止 超速减少有害物排放。 2. 减速断油控制 —— 减速断油控制的目的是 为了控制急减速时有害物的排放，减少燃油 消耗量，促使发动机转速尽快下降，有利于 汽车减速。
3.燃油喷射量的控制 根据进入气缸的空气流量的确定方式不同，电 控汽油喷射系统分为质量流量式、速度-密度式、节 气门-速度式。
（2）真空加浓装臵
怠速加浓装臵
（二）化油器变工况运行
1、加速过程
加速过程时，节气 门突然变大，油量的增 加滞后于空气量的增加， 导致混合气浓度瞬时变 稀。
2、急减速过程
节气门突然关闭，进气管真 空度激增，沿进气管壁面流 动的液膜迅速增发，混合气 变浓。导致燃烧恶化，排气 的有害成分增加。 措施：节气门缓冲器；
传感器：空气流量传感器、氧传感器、进气温度 传感器、大气压力传感器、水温传感器、转速传 感器、爆震传感器、节气门位臵传感器等。
传感器
蓄电池
空气流量计 (或进气压力 传感器)
ECU A/D 转换器 输 入
CPU
执行器
喷油控制 点火控制 怠速控制 EGR控制
水温传感器 节气门位置 传感器 起动信号 转速传感器 车速传感器 氧传感器
喷油量的控制：根据空气流量计所测量的不同 工况实际进入气缸的空气量，由ECU进行处理演算 出对应该工况的燃油量，并向喷油器发出控制指令， 以达到目标空燃比的控制目的。 首先应确定目标空燃比，然后根据进气量控制 喷油量。
（1）目标空燃比的确定
常用工况的目标空燃比控制在理论空燃比上。 （考虑到利用三效催化转换器来同时净化CO、HC 和NOX） 启动、怠速以及加减速的工况所对应的空燃比， 通过台架标定试验来确定。