第五章 发动机燃料与燃烧讲解
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发动机原理燃料与燃烧化学PPT教案学习
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5.低温流动性
标准要求，选用轻柴油牌号应遵循以下原则：
1）10号轻柴油适用于有预热设备的柴油机； 2）5号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在8℃以 上的地区；
3）0号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在4℃以 上的地区；
4）﹣10号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 ﹣5℃以上的地区； 5）﹣20号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 ﹣14℃以上的地区； 6）﹣35号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 ﹣29℃以上的地区； 7） ﹣50号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 ﹣44℃以上的地区；
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5.汽油规格
我国目前有两种规格，一种是 车用汽油的国家标准（GB
• 1的我7国9行3的-业1无99标铅9车）准用，。汽一油国种家是标无准见铅表汽4-1油。
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二、柴油
1.自燃性 柴油的自燃性: 柴油在没有外界
火源的情况下能自行着火的能力。
• 柴油的自燃性好，柴油机工作较柔和，在 低温时易于起动。
； 粘度过 滤清困难，喷雾不良，流动阻力增大。 3.硫含量 1）对于装有催化转化器的汽车，硫使转化器的寿 命降低； 2）腐蚀零件，危害环境； 3）硫还会增加柴油机的磨损。
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4.安定性 安定性是指柴油在运输、储存和使用过程中应 保持其外观颜色、组成和使用性能不变的能力 。 影响安定性的因素有： 柴油中所含的不安定组分（二烯烃、烯烃和环 烷芳香烃）
• 十六烷值是评定柴油自燃性好坏的指标。
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柴油的十六烷值：标准燃料是正 十六烷和一甲基萘的混合物。
正十六烷自燃性最好，作为自燃 性好的标准，其十六烷值定为 100 。 一 甲 基 萘 最 不 易 自 燃 ， 作 为自燃性差的标准，定其十六烷 值为0。柴油的自燃性通常介于 正十六烷与一甲基萘之间。
5.低温流动性
标准要求，选用轻柴油牌号应遵循以下原则：
1）10号轻柴油适用于有预热设备的柴油机； 2）5号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在8℃以 上的地区；
3）0号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在4℃以 上的地区；
4）﹣10号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 ﹣5℃以上的地区； 5）﹣20号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 ﹣14℃以上的地区； 6）﹣35号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 ﹣29℃以上的地区； 7） ﹣50号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 ﹣44℃以上的地区；
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5.汽油规格
我国目前有两种规格，一种是 车用汽油的国家标准（GB
• 1的我7国9行3的-业1无99标铅9车）准用，。汽一油国种家是标无准见铅表汽4-1油。
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二、柴油
1.自燃性 柴油的自燃性: 柴油在没有外界
火源的情况下能自行着火的能力。
• 柴油的自燃性好，柴油机工作较柔和，在 低温时易于起动。
； 粘度过 滤清困难，喷雾不良，流动阻力增大。 3.硫含量 1）对于装有催化转化器的汽车，硫使转化器的寿 命降低； 2）腐蚀零件，危害环境； 3）硫还会增加柴油机的磨损。
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4.安定性 安定性是指柴油在运输、储存和使用过程中应 保持其外观颜色、组成和使用性能不变的能力 。 影响安定性的因素有： 柴油中所含的不安定组分（二烯烃、烯烃和环 烷芳香烃）
• 十六烷值是评定柴油自燃性好坏的指标。
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柴油的十六烷值：标准燃料是正 十六烷和一甲基萘的混合物。
正十六烷自燃性最好，作为自燃 性好的标准，其十六烷值定为 100 。 一 甲 基 萘 最 不 易 自 燃 ， 作 为自燃性差的标准，定其十六烷 值为0。柴油的自燃性通常介于 正十六烷与一甲基萘之间。
发动机原理与汽车理论第5章燃气发动机的燃料与燃烧.ppt
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第二节 燃气的性质
一、天然气 二、液化石油气
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一、天然气
1. 组成成分：甲烷 2. 密度：相当于空气的60%。 3. 热值：低热值高于汽油和柴油。 4. 自燃温度：比汽油和柴油略高，需外源点火。 5. 抗爆性：比汽油好，可提高压缩比。 6. 沸点：-162度，一般以气态存储。 7. 颜色、味道和毒性：无色、无味、无毒。
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二、液化石油气
1. 组分：丙烷、丁烷。 2. 密度：易液化，15度时为液态，密度比汽油小；气态
的LPG比空气密度大。 3. 热值：单位质量LPG热值比汽油高。 4. 自燃温度：比汽油高。 5. 抗爆性：介于汽油和天然气之间。 6. 沸点：常温下为气态。 7. 颜色、味道和毒性：无色、无味、无毒。
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三、车用燃气发动机的发展趋势
•燃气汽车在国外已有60多年的发展史，早期的燃气汽车发动机， 都是采用油、气两用技术，。 •随着电子技术的发展，燃气发动机也在第一代产品的基础上，加 装了电子控制装置，形成燃气汽车第二代产品。 •随着汽油机电控技术的推广应用，第三代电控燃气喷射技术产品 也相继问世，主要包括两用燃料单点喷射系统和单一燃料（天燃 气或液化石油气）闭环多点顺序喷射系统，同时发动机控制系统 的功能也逐渐延伸到点火和排放控制等系统 。
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二、我国燃气汽车的发展
•我国的一些专家在20世纪50年代就开展了有关天然气汽车的研究，并在60 年代初于四川完成两辆CA10H型天然气汽车的2.5万km运行试验及其它试 验。 •自1994年起，我国最大的工业城市——上海组织开展LPG（液化石油气） 燃气汽车样车的试用及相关研究工作，1997年又开始对LPG汽车应用关键 技术进行研究 。 •在燃气发动机电控技术方面，由东风汽车公司和天津大学牵头开展了大型 公交车用单燃料CNG（压缩天然气）电喷发动机研制，由广西玉柴和吉林 工业大学、中国汽车技术研究中心牵头开展了大型公交车改单燃料LPG电 喷发动机的研制；天津大学还开展了顺序喷射、稀燃、全电子控制柴油/天 然气混合燃料发动机的研究。 •截止2001年底，我国燃气汽车保有量已超过11万辆
第二节 燃气的性质
一、天然气 二、液化石油气
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一、天然气
1. 组成成分：甲烷 2. 密度：相当于空气的60%。 3. 热值：低热值高于汽油和柴油。 4. 自燃温度：比汽油和柴油略高，需外源点火。 5. 抗爆性：比汽油好，可提高压缩比。 6. 沸点：-162度，一般以气态存储。 7. 颜色、味道和毒性：无色、无味、无毒。
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二、液化石油气
1. 组分：丙烷、丁烷。 2. 密度：易液化，15度时为液态，密度比汽油小；气态
的LPG比空气密度大。 3. 热值：单位质量LPG热值比汽油高。 4. 自燃温度：比汽油高。 5. 抗爆性：介于汽油和天然气之间。 6. 沸点：常温下为气态。 7. 颜色、味道和毒性：无色、无味、无毒。
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三、车用燃气发动机的发展趋势
•燃气汽车在国外已有60多年的发展史，早期的燃气汽车发动机， 都是采用油、气两用技术，。 •随着电子技术的发展，燃气发动机也在第一代产品的基础上，加 装了电子控制装置，形成燃气汽车第二代产品。 •随着汽油机电控技术的推广应用，第三代电控燃气喷射技术产品 也相继问世，主要包括两用燃料单点喷射系统和单一燃料（天燃 气或液化石油气）闭环多点顺序喷射系统，同时发动机控制系统 的功能也逐渐延伸到点火和排放控制等系统 。
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二、我国燃气汽车的发展
•我国的一些专家在20世纪50年代就开展了有关天然气汽车的研究，并在60 年代初于四川完成两辆CA10H型天然气汽车的2.5万km运行试验及其它试 验。 •自1994年起，我国最大的工业城市——上海组织开展LPG（液化石油气） 燃气汽车样车的试用及相关研究工作，1997年又开始对LPG汽车应用关键 技术进行研究 。 •在燃气发动机电控技术方面，由东风汽车公司和天津大学牵头开展了大型 公交车用单燃料CNG（压缩天然气）电喷发动机研制，由广西玉柴和吉林 工业大学、中国汽车技术研究中心牵头开展了大型公交车改单燃料LPG电 喷发动机的研制；天津大学还开展了顺序喷射、稀燃、全电子控制柴油/天 然气混合燃料发动机的研究。 •截止2001年底，我国燃气汽车保有量已超过11万辆
发动机原理第五章汽油机混合气的形成和燃烧
发动机原理第五章汽油机混合气的形成和燃烧汽油机是一种内燃机，其工作原理是通过将空气和汽油混合后，利用火花塞点火将混合气体燃烧产生的能量转化为机械能。
汽油机混合气的形成是通过进气管、节气门和进气道来完成的。
当驱动节气门打开时，汽油喷油器会喷射适量的汽油进入进气道中。
同时，空气经过进气管进入气缸。
汽油和空气在进气道中混合，形成可燃混合气体。
混合气的形成过程中有几个关键参数需要控制，例如进气量、燃料喷射量和混合气的浓度。
进气量取决于节气门的开度，而燃料喷射量则由喷油器决定。
为了保证混合气的浓度适中，汽油机通常会配备一个氧传感器，根据氧气浓度的反馈来调节喷油量。
这样可以确保混合气的化学组成接近于最佳的燃烧比例。
燃烧是汽油机中最关键的环节，也是产生动力的过程。
当混合气被点火后，燃烧产生的高温高压气体会向外膨胀，推动活塞运动，驱动曲轴旋转。
混合气的点燃是通过火花塞完成的。
火花塞由中心电极和接地电极组成，中心电极中的电火花将混合气点燃。
燃烧的过程主要包括点火延迟期、燃烧期和尾气期。
点火延迟期是指在点燃混合气之前，混合气在活塞顶部开始自燃的时间。
延迟期的长短会受到很多因素的影响，如混合气的浓度、温度、压力等。
燃烧期是指混合气完全燃烧的时间，这一阶段混合气的能量会被释放并用于驱动活塞运动。
尾气期是指废气在活塞向下运动排出气缸的时间。
为了提高燃烧效率，汽油机通常会采用一些技术来增加混合气的起燃性、均匀度和稳定性。
例如，在进气道中安装气流直通装置可以提高混合气的均匀度；在燃烧室中设置喷油器可以将燃油直接喷到燃烧室中，提高了起燃性；通过调整点火提前角度可以改变燃烧时机，提高燃烧效率。
总结起来，汽油机混合气的形成和燃烧是通过控制进气量、燃料喷射量和混合气的浓度来实现的。
混合气的形成需要一系列的控制和调节来确保混合气的化学组成接近于最佳的燃烧比例。
燃烧则是通过点火将混合气燃烧产生高温高压气体，推动活塞运动，从而驱动汽油机工作。
发动机原理与汽车理论第5章燃气发动机的燃料与燃烧
通过活塞的下行来吸入混合气体。
爆发冲程
点火后，燃料混合气体在高压和高温环 境下爆炸。
汽油发动机燃烧室设计
燃烧室形状
影响燃烧过程和混合气体的流动特性。
活塞形状
决定压缩比和燃烧室的形状。
喷油器位置
决定燃料喷射的位置和角度，影响混合气体的 均匀性。
气门位置和角度
影响空气流动和燃烧过程。
汽油发动机排放与环保
实际空燃比
实际发动机中燃烧所需氧气和燃料的摩尔比，通常 会略大于化学计量空燃比。
汽油发动机点火系统
火花塞
通过点火线圈产生高压电火花， 点燃混合气体。
点火线圈
将电磁感应产生的低电压转换为 高电压，用于点燃混合气体。
配电器
控制点火线圈的供电顺序，确保 每个汽缸的点火顺序准确。
汽油发动机压缩比
1 压缩比的定义
气缸容积与排气容积的比 值，影响燃烧效率和效率和动力输出， 但容易引起爆震和燃烧室 温度过高。
减少爆震和燃烧室温度， 但会降低燃烧效率和动力 输出。
汽油发动机燃烧的理论
1
压缩冲程
2
通过活塞的上行来压缩混合气体。
3
排放冲程
4
将燃烧产生的废气排出汽缸。
吸入冲程
• 排放控制技术的发展 • 催化转化器的作用 • 废气再循环系统的工作原理 • 添加剂的使用和效果
汽油发动机的未来
1 电动车型的兴起
电动汽车替代传统汽油发动机成为未来主要的动力选择。
2 替代燃料的研究
开发更清洁、高效的替代燃料，如氢燃料电池和生物燃料。
3 发动机技术的革新
不断改进发动机设计和控制系统，提高燃烧效率和减少排放。
发动机原理与汽车理论第 5章燃气发动机的燃料与 燃烧
爆发冲程
点火后，燃料混合气体在高压和高温环 境下爆炸。
汽油发动机燃烧室设计
燃烧室形状
影响燃烧过程和混合气体的流动特性。
活塞形状
决定压缩比和燃烧室的形状。
喷油器位置
决定燃料喷射的位置和角度，影响混合气体的 均匀性。
气门位置和角度
影响空气流动和燃烧过程。
汽油发动机排放与环保
实际空燃比
实际发动机中燃烧所需氧气和燃料的摩尔比，通常 会略大于化学计量空燃比。
汽油发动机点火系统
火花塞
通过点火线圈产生高压电火花， 点燃混合气体。
点火线圈
将电磁感应产生的低电压转换为 高电压，用于点燃混合气体。
配电器
控制点火线圈的供电顺序，确保 每个汽缸的点火顺序准确。
汽油发动机压缩比
1 压缩比的定义
气缸容积与排气容积的比 值，影响燃烧效率和效率和动力输出， 但容易引起爆震和燃烧室 温度过高。
减少爆震和燃烧室温度， 但会降低燃烧效率和动力 输出。
汽油发动机燃烧的理论
1
压缩冲程
2
通过活塞的上行来压缩混合气体。
3
排放冲程
4
将燃烧产生的废气排出汽缸。
吸入冲程
• 排放控制技术的发展 • 催化转化器的作用 • 废气再循环系统的工作原理 • 添加剂的使用和效果
汽油发动机的未来
1 电动车型的兴起
电动汽车替代传统汽油发动机成为未来主要的动力选择。
2 替代燃料的研究
开发更清洁、高效的替代燃料，如氢燃料电池和生物燃料。
3 发动机技术的革新
不断改进发动机设计和控制系统，提高燃烧效率和减少排放。
发动机原理与汽车理论第 5章燃气发动机的燃料与 燃烧
第5章 内燃机中燃料的发火与燃烧
（二）燃烧的危害
由于爆燃时的压力波动，不能使燃气对活塞作功更 多。汽车重载上坡时，允许有轻微的短时间的爆燃，因 为轻微的爆燃可以使燃烧过程缩短，有利于提高有效热 效率。但不允许严重的爆燃，严重爆燃会有下列危害。 1.机件过载
强烈爆燃时的冲击波能使缸壁、缸盖、活塞、连杆、 曲轴等机件的机械负荷增加，使机件变形甚至损坏。
5.1 汽油机的正常燃烧
火花塞跳火点燃可燃混合气，形成火焰中 心，火焰按一定速度连续地传播到整个燃烧室 的空间。在此期间，火焰传播速度以及火焰前 锋的形状均没有急剧变化，这种状况称为正常 燃烧。
一、汽油机的正常燃烧过程
通常根据高速摄影摄取的燃烧图或激光吸收光谱仪 来分析燃烧过程。但最简便的方法是测取燃烧过程的展 开示功图。展开示功图以发动机曲轴转角为横坐标，气 缸内气体压力为纵坐标。图5-1为汽油机展开示功图。
3.性能指标下降
严重爆燃时的局部高温及强烈的压力冲击波，破坏了附面层， 气体向缸壁的传热量大大增加，使热效率下降，功率降低，耗油 率增加。由于传热损失增加，使冷却水和润滑油温度增加，引起 润滑油的润滑效果变差，零件磨损加剧。试验表明，严重爆燃时 磨损量比正常燃烧时大27倍。 爆燃时的局部高温引起热分解现象严重，使燃烧产物分解为 CO 、 H2 、 O2 、NO、及游离碳的现象增多，排气冒烟严重。CO、 H2、O2等在膨胀过程中重新燃烧又使补燃增加，排气温度增高。 爆燃产生的炭碳粒形成积炭，破坏活寒环、火花塞、气门等零件 的正常工作。使发动机可靠性下降。由于爆燃在气缸内形成的强 烈的压力冲击波，在缸壁，活塞顶及缸盖底面之间的来回反射 ， 强迫缸壁等零件振动，使噪声增大。为了提高发动机效率，可以 采取提高压缩比的措施，但是，由于同时提高了缸内混合气的 压 力、温度，使末端混合气易自燃着火，引起爆燃，因而爆燃限制 了压缩比的提高，进而限制了热效率的提高。
柴油机燃烧过程 PPT课件
3、缓燃阶段(C-D)
• 从气缸内工质出现最高压力到出现最高温度这段燃烧期称为缓燃期。最 高温度一般出现在上止点后2OCA一35CA。在缓燃期中燃烧速度仍然很 快，工质温度可迅速上升至最高温度(约1700C一2000C瞬时温度)。在缓 燃期中由于燃烧室内已充满燃烧产物和正在燃烧的火焰，燃油油滴喷人 气缸即行蒸发燃烧。但此时由于活塞已离开上止点下行，气缸容积迅速 扩大，故燃烧燃油量虽多而工质压力却缓慢下降(近似于等压燃烧)。该 燃烧期的燃烧速度取决于喷入气缸的燃油分子寻找氧分子的速度，故亦 称扩散、滞燃阶段(A-B)
• *燃油从A点喷入气缸，这时虽然气缸中空气的温度一般高于在当时压 力下燃油的燃点，但燃油并不能立刻燃烧。从A点至B点，气缸内的压 力基本与压缩线重合，直到B点因压力急剧上升才离开压缩线。B点是 发火点，因此从A点至B点称为燃烧过程的滞燃期。
• *在滞燃期中，燃油进行着一系列发火前的物理和化学准备。燃抽在滞 燃期内没有产生明显的燃烧，焰前氧化反应的放热量与物理准备的吸热 量基本相等，因此气缸内的压力和温度基本与压缩压力和温度相同。滞 燃期气缸内的压力和温度取决于压缩终点的状态。
船舶推进装置的传动方式
• 2·间接传动 • 除经过轴系外，还需经过某种特设的中间环节(离合器或减速器
等)的一种传动方式。可分为只带齿轮减速器、只带滑差离合器、 同时带有齿轮减速器和离合器三种形式。
• (1)主机转速可以不受螺旋桨要求低转速的根制; • (2)轴系布置比较自由 • (3)在带有正倒车离合器的装置中，主机不用换向，使主机结构
3)机内处理
• (3)增压空气中冷。在增压柴油机中采用空冷器不但是提高功率 的措施，而且因其降低了缸内温度、增加了进气量，所以也是全 面有效降低排放污染物的措施。
发动机原理与汽车理论第5章 燃气发动机的燃料与燃烧
6. 沸点 液化石油气的主要成分丙烷、丁烷的沸点分别为 – 42℃和-0.5℃ 7. 颜色、味道和毒性 液化石油气本身是无色、无味、无毒性的物质。
第三节
燃气发动机的混合气形成与燃烧
一、燃气发动机的混合气形成
1.机外混合气形成方式 (１)混合器供气系统 (２)电控燃气喷射系统 日本本田公司 研制的电控多点 燃气(CNG) 喷射系统如图5-1
复习思考题
１. 车用燃气发动机分几种类型？ ２. 车用燃气发动机所用气体燃料有哪些？ 说明其主要性质。 ３. 燃气发动机混合气的形成有何特点？ ４. 分析燃气发动机的燃烧过程。 ５. 燃气发动机不正常燃烧的现象及其产生原因是什么？ ６. 如何改善燃气发动机的燃烧过程？
7.颜色、味道和毒性 天然气本身是无色、无味、无毒性的物质。
二、液化石油气
1.组成成分 液化石油气的元素组成和物化特性见表5-1 2.密度 15℃时液态液化石油气的密度约为0.55kg / L
3.热值 单位质量液化石油气的热值比汽油高， 单位体积液态液化石油气的热值比汽油低。 4. 自燃温度 液化石油气的自燃温度约为504℃ 5.抗爆性 液化石油气的抗爆性介于汽油和天然气之间。
第四节
１. 燃料性质
改善燃气发动机燃烧过程的措施
一、影响燃气发动机燃烧过程的因素
２. 混合气浓度 ３. 点火提前角
４. 发动机负荷
二、应用在燃气发动机
上的电控技术 系统组成如图 5-3
2.间接采集信号控制系统
控制过程如图5-4所示。
1) 模拟汽油喷射信号 如图5-5。
２)模拟氧传感器信号 ３)点火提前角调节器 开关式点火提前角调节器 如图5-6，基本点火提前角的 设置方法见表5-3。
第五章 燃气发动机的燃料与燃烧
发动机原理第五章 燃烧学基础
柴油的使用性能及选用
(3)燃烧性 • 柴油的燃烧性是指柴油的自燃能力。燃烧性良好的 柴油其自燃点低。如果柴油的燃烧性差，会引起柴 油机工作粗暴。 • 一般十六烷值是评定柴油自燃性好坏的指标。它与 发动机的粗暴及起动性均有密切关系。 • 十六烷值高的柴油，其着火延迟期短，在着火延迟 阶段，气缸中形成的混合气少，燃烧所释放的热量 也少，发动机工作平稳；同时冷起动性亦能随之改 善。反之，发动机将工作粗暴，起动性能也变差。
50%馏出温度标志汽油的平均挥发性
• 发动机起动后，其温度逐步上升到正常运转温 度的时间称为暖车时间。一般以汽油的50%馏 出温度标志汽油的平均挥发性。 • 它影响着发动机的暖车时间、加速性以及工作 稳定性。若此温度低，则说明这种汽油的平均 挥发性好，在较低温度下可以有较多的汽油挥 发，容易保证必要的混合气浓度。这样可以缩 短暖车时间；其温度越低，则当发动机由较低 负荷向较大负荷过渡时，能够及时供给所需浓 度的混合气，使发动机的加速性能良好。
柴油的使用性能及选用
(2) 雾化和蒸发性 • 轻柴油的雾化和蒸发性是指轻柴油在柴油机 气缸内经喷油器喷出时分散成液体雾粒及液 体雾粒汽化蒸发的能力。雾化和蒸发性过好 ，会严重增大贮运和使用中的蒸发损失，并 且影响使用安全性，而且发动机的工作容易 粗暴。 • 轻柴油雾化和蒸发性的评价指标有运动黏度 、馏 程、密度和闪点。
第5章
燃烧学基础
学习目标
• 重点掌握汽油及柴油牌号的划分标准及其如 何被选用；过量空气系数与空燃比的概念。 • 理解汽油及柴油的基本性能及其对汽车产生 的影响；柴油机低温多级着火和汽油机高温 单级着火过程的原因。 • 了解HC化合物燃烧的着火特征；及内燃机的 燃烧方式。
5.1发动机的常用燃料
汽车发动机构造原理-发动机第5章-柴油机燃料供给与燃烧课件
51
空气涡流方式
（1）进气涡流 在进气行程
中形成绕气缸中 心高速旋转的气 流。
a）螺旋型进气道 b）切向进气道
52
空气涡流运动
53
（2）挤压涡流（挤流）
在压缩过程中形成的空气运动。
54
（3）燃烧涡紊 流：利用柴油 燃烧的能量， 冲击未燃的混 合气，造成混 合气涡流或紊 流。
1-喷油器 2-副燃烧室 3-通道 4-主燃烧室 55
（5）结构简单，可靠性好，适用性强，可以在
新老发动机上应用。
31
5.2.2 电控柴油喷射系统总体组成与 原理
位置控制系统：不改变传统的喷油系统 的工作原理和基本结构，只是采用电控 组件，代替调速器和供油提前器，对分 配式喷油泵的油量调节套筒或柱塞式喷 油泵的供油齿杆的位置，以及油泵主动 轴和从动轴的相对位置进行调节，以控 制喷油量和喷油定时。
高压柴油进入针 阀体中部的环形 油腔12，针阀上 移，打开喷孔10 喷油。
针阀的开启压力 （喷油压力）的 大小取决于调压 弹簧的预紧力。 可通过调压螺钉 17调整。
23
低惯量孔式喷油器
1-喷油器体 2-喷油嘴 3-弹性垫圈 4-密封垫圈 5-紧固螺套 6-结合座 7-顶杆 8-调压弹簧 9-垫圈 10-进油道 11-回油道
14
泵油机构
1-出油阀紧座 2-出油阀弹 簧 3-出油阀 4-出油阀 座 5-柱塞套 6-低压油 腔 7-柱塞 8-喷油泵体 9-油量调节齿杆 10-油量 调节套筒 11-柱塞弹簧 12-供油正时调节螺钉 13-定位滑块 14-凸轮轴 15-凸轮 16-挺柱体部件 17-柱塞弹簧下座 18-柱 塞弹簧上座 19-齿圈 20-进回油孔 21-密封垫
32
时间控制方式
空气涡流方式
（1）进气涡流 在进气行程
中形成绕气缸中 心高速旋转的气 流。
a）螺旋型进气道 b）切向进气道
52
空气涡流运动
53
（2）挤压涡流（挤流）
在压缩过程中形成的空气运动。
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（3）燃烧涡紊 流：利用柴油 燃烧的能量， 冲击未燃的混 合气，造成混 合气涡流或紊 流。
1-喷油器 2-副燃烧室 3-通道 4-主燃烧室 55
（5）结构简单，可靠性好，适用性强，可以在
新老发动机上应用。
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5.2.2 电控柴油喷射系统总体组成与 原理
位置控制系统：不改变传统的喷油系统 的工作原理和基本结构，只是采用电控 组件，代替调速器和供油提前器，对分 配式喷油泵的油量调节套筒或柱塞式喷 油泵的供油齿杆的位置，以及油泵主动 轴和从动轴的相对位置进行调节，以控 制喷油量和喷油定时。
高压柴油进入针 阀体中部的环形 油腔12，针阀上 移，打开喷孔10 喷油。
针阀的开启压力 （喷油压力）的 大小取决于调压 弹簧的预紧力。 可通过调压螺钉 17调整。
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低惯量孔式喷油器
1-喷油器体 2-喷油嘴 3-弹性垫圈 4-密封垫圈 5-紧固螺套 6-结合座 7-顶杆 8-调压弹簧 9-垫圈 10-进油道 11-回油道
14
泵油机构
1-出油阀紧座 2-出油阀弹 簧 3-出油阀 4-出油阀 座 5-柱塞套 6-低压油 腔 7-柱塞 8-喷油泵体 9-油量调节齿杆 10-油量 调节套筒 11-柱塞弹簧 12-供油正时调节螺钉 13-定位滑块 14-凸轮轴 15-凸轮 16-挺柱体部件 17-柱塞弹簧下座 18-柱 塞弹簧上座 19-齿圈 20-进回油孔 21-密封垫
32
时间控制方式
第五章电控汽油喷射式发动机的燃料供给系统
3.油压调节器
油压调节器的功用是根据进气支管真空度的变化来调节进入喷油器的燃油压 力，使燃油系统的绝对油压和进气支管的空气压力之间的差值恒定不变。让喷 油压力在不同的节气门开度下保持定值。保证发动机ECU对喷油量的精确控 制（通过喷油时间长短）。
即喷油压力保持在300－350kPa，不受转速和 节气门的影响，确保喷油 压力恒定。
2.喷油器
喷油器是按ECU的指令在恒压下， 定时、定量的喷油雾化。
喷油器由壳体、电磁线圈3、针 阀1、回位弹簧7、滤网4、针阀和衔 铁8组为一体，在回位弹簧的作用下 关闭。喷油控制信号使大功率三极 管导通或截止，脉冲电流使线圈产 生磁吸力，将针阀吸起而喷油，喷 油脉冲电流截止而停喷。
喷油器外形图。工作原理。
线性式
高灵敏度的电位器，由两个与节 气门联动的可动触点、电位器、怠 速触点IDL
点火开关闭合，发动机ECU输 入5伏电压，
另一触点在节气门关闭（怠速） 时与怠速触点IDL接触，向ECU提 供怠速信号，用于急怠速断油控制 和点火提前角提前修正。
转速传感器（SP） 和曲轴位置传感器（IGT/NE）
发动机转速传感器是检测发动机转速的传感器,曲轴位置传感器是检测活塞 上止点及曲轴转角的传感器,它们一般制成一体。发动机转速与曲轴位置传感 器是发动机电子控制系统中最主要的传感器之一,是控制点火时刻和喷油时刻 不可缺少的信号源,安装位置可在曲轴上、飞轮上、凸轮轴前端和分电器内。
氧化锆氧传感器
氧化锆是具有传导氧离子能 力的固体电解质，它能在氧分 子浓度差的作用下产生电动势。
氧化锆内外表面处氧的浓度 有较大差别时，锆管内外侧两 铂电极之间将会产生电压。 400度时参加工作。
Ford汽车用氧传感器。 三元催化转换器于空燃比的 关系。 氧传感器的电压输出特性。
发动机原理第五章汽油机混合气的形成和燃烧模板
这种循环间的燃烧变动使汽油机空燃比和点火提前角调整对每一循环都不可能处于最佳状态，因而油耗上升，功率下降，不正常燃烧倾向增加，使汽油机性能下降。 产生这种现象的主要原因是：火花塞附近混合气的混合比和气体紊流性质、程度在各循环均有变动，致使火焰中心形成所用的时间不同，即由有效着火时间变动而引起的。
6．轻微爆燃有利 接近等容燃烧，热效率提高，汽车上坡时驾驶员感觉轻松。
（四）影响爆燃的因素 1．燃料的性质 辛烷值高的燃料抗爆燃能力强。四乙铅添加剂能有效地提高燃料的抗爆燃能力，但这会排除有毒的含铅颗粒，污染大气并影响催化剂的使用，因此近年来各国都对含铅汽油的使用
二、表面点火 在汽油机中，凡是不靠电火花点火而由燃烧室内炽热表面（如排气门头部、火花塞绝缘体或零件表面炽热的沉积物等）点燃混合气的现象，统称表面点火。它的点火时刻是不可控制的，多发生在ε=9以上的强化汽油机上。
炽 热 表 面
1．后火 表面点火出现在火花塞跳火后，并且形成的火焰前锋仍以正常的火焰传播速度向未燃气体推进，称为后火。出现这种现象时，可在发动机断火后发现，发动机仍像有电火花一样，继续运转，直到炽热点温度下降到不能点燃混合气为止，发动机才停转。
5．排气冒黑烟，补燃增加，排气温度增加 爆燃时局部高温引起热分解现象严重，使燃烧产物分解为CH、H2、O2、NO及游离碳的现象增多，排气冒烟严重。CH、H2、O2等在膨胀过程中重新燃烧又使补燃增加，排气温度增高。 爆燃产生的炭粒形成积炭，破坏活塞环、火花塞、气门等零件的正常工作，使发动机可靠性下降。
爆燃：火焰前锋未到，未燃混合气的温度达到其自燃温度而着火燃烧，形成新的火焰中心，产生新的火焰传播。
正常燃烧与爆燃的不同
正常燃烧的火焰传播速度为50~80m/s，无压力波，压力升高率在200~400 kpa/(º)的范围内。 爆燃的火焰传播速度：轻微爆燃时，火焰传播速度约为100m/s~300m/s，强烈爆燃时可高达800m/s~1000m/s。使未燃混合气瞬时燃烧完毕，局部压力、温度很高，形成强烈的压力冲击波。冲击波反复撞击燃烧室壁，发出尖锐的敲缸声。
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性质
D2 柴油
生物柴油
汽油
第 五 分子式
C10—C21 随油类与脂类而异 C4—C9
章 燃
沸点，℃
188—343
182—238
266—222
料 与
十六烷值
40—55
>48
13—17
燃 烧
当量空燃比 kg/kg
15.0
13.8
14.5
低热值，MJ/kg
43.05
38.39
43.05
比重@15.6℃
0.86
二、柴油
高速柴油机：轻柴油；中低速柴油机：重柴油
第 1. 柴油性能的评价指标：
五 1）十六烷值：评价柴油的自燃性。
章 燃
与发动机的粗暴性、起动性密切相关
料 十六烷值高：着火延迟期短，工作柔和，起动性好
与 燃
测定方法：单缸试验机，压缩比可调；
烧 标准燃料：十六烷与 -甲基萘不同比例制成的混
合液；
规定自燃性：十六烷：100%； -甲基萘：0%
用于汽车的三种形式：
CNG—以20MPa压缩储存；
第
液化天然气 LNG — -162℃以下储存；
五 章
吸附天然气 ANG—吸附材料
燃
天然气汽车
料
与
燃
压缩天然气汽车
液化天然气汽车
吸附天然气汽车
烧
CNG
LNG
ANG
天然气专用汽车： 以压缩天然气为单
一燃料 以汽油机改进型 和柴油机改进型
两用燃料汽车： 两种燃料哪一种 多能行驶的汽车 天然气/汽油、LPG
烧
4）环烷烃：分子式：CnH2n; -C—C化学结构： -C—C-
环丁环
特点：饱和环状，不易分裂，热稳定性强，
汽油机的燃料，石油的重要组成部分。
5）芳香烃：CnH2n-6；
第
基本化合物是苯：C6H6;
五
石油中含量少，分子结构坚固；
章
燃
热稳定性高，
料
与
高温下不易破裂；
燃
烧
汽油的良好的抗爆剂；
石油炼制中产生。
燃料 项目
天然气
gc /gH/ go 0.75/0.25/
第 液态密度
五 （kg/L）
章 燃
理论空气
料 量 Kg/kg
与 自燃温度
燃 （℃）
烧 燃料低热
值（kJ/kg）
0.42 17.4 632 50050
混合气热 3230
值 kJ/ m3
辛烷值 MON
120—130
表 4-4 常用液体和气体燃料的理化性质
章 燃
燃烧下限宽，稀燃优越，运转范围内可降低NOx。
料 气体燃料，低温起动及低温运转性能良好。
与
燃 天然气燃料的缺点：
烧 气体燃料，常温常压下储运性能差，能流密度低，一次充
气可行驶距离短。
储气压达20MP，燃料容器加重。
因气态吸入气缸，充气效率降低；单位体积的混合气热值 低，功率降低近10%
燃
烧 烟，经济性恶化。
一般，十六烷值：45~65，不要过大
过大：冒烟
过小：不易着火
燃料中不同成分对化学安全性的影响
第 五 章 燃 料 与 燃 烧
2）馏程：评价柴油的蒸发性。
第 用馏出某一百分比的温度范围表示。如：
五 章
馏出50%的温度T50：表示平均蒸发性；
燃 料
T50低，轻馏分多，蒸发快，有利于混合；
与 主要影响暖机性能、加速性、工作稳定性。
燃
烧 馏出90%或95%温度T90或T95：表明柴油中难以
蒸发的重质成分含量；
主要影响燃烧完全经济性。
3）粘度：表示燃料分子间的内聚力抵抗分子间相
对运动的能力；评定柴油的稀稠度，影响燃料的
第
五 流动性和喷雾质量;
章
燃
温度高，粘度小，流动性强；反之相反。
烧
其密度为常态下气体密度的600倍；
行驶距离长；但成本高。
LPG: 天然石油气或石油炼制中产生的液化石油气 主要成分：丙烷/丙烯/丁烷/丁烯及其异构物。
天然气燃料的优点：
主要成分是甲烷，CO、HC排放少，燃料中不含硫的成分，
第 SO2排放量低于电动汽车。
五 辛烷值高达130，可提高压缩比热效率。
LPG
甲醇
乙醇
汽油
0.818/0.1 0.375/0.125/0.5 0.522/0.130/0.34 0.855/0.14
82/
0
8
5
0.54
0.78
0.80
0.70—0.75
15.8
6.52
9.05
14.9
504
500
420
220—250
46390
20260
27000
44000
3490
3557
3660
料
与 十六烷值高，燃烧性能好，润滑性能好。
燃 烧
闪点高，可溶解，对土地和水的污染小，可大大减轻意外
泄漏时对环境的污染安全性好。
可再生。资源不会枯竭。
能与石油柴油以任何比例相溶，与柴油混烧或纯烧生物柴 油，可直接应用现有的柴油机及供油系统和加油站系统。
表 4-5 生物柴油与柴油、汽油主要性质参数的对比
双燃料汽车： 两种燃料混合使
用的汽车 天然气+柴油
混合动力汽车： 天然气发动机和 电机等组合的汽
车
2. 醇类燃料：主要指甲醇和乙醇
甲醇：从天然气、煤、生物质等原料中提取。
第 乙醇：从含淀粉和糖的农作物中制取。
五 章
特点：相对汽油
原料来源广泛，
可再生，有较好 的燃料特性
燃 热值低，但醇中含氧量大，所需理论空气量比汽油少，所
oitmc a L0
Hu
Hu是燃料的低热值
和燃料的性质有关，因此需要研究燃料的有关结构和性质。
燃 一、石油中烃的分类及性质
料 与
传统燃料：汽油、柴油石油中提炼；
燃 烧
石油：碳氢化合物
主要成分：C，H；少量的S，O2，N2
分子式：CnHm——烃类
代用燃料：NG（LNG）LPG、醇类、 DME、 H2 和 生物柴油等
燃
料 影响暖车、加速性，工作稳定性。
与 燃
90%馏出温度T90：评价难以挥发的重质成分数量
烧 影响燃烧完全程度、积碳等。
汽油的牌号：表示其辛烷值大小。
根据压缩比选用牌号
3）抗氧化安定性-保持性质不发生长久性变化的能力
4）清净性-在进气系统和喷油器上有胶质沉淀-汽油清净剂
§5-2 传统燃料的使用特性
燃
烧
按不同比列混合而成。
实验n及混合气Tb马 达法>研究法
试验方法不同：研究法和马达法——n和温度Tb不同
定义：被测汽油的抗爆程度与标准燃料相同时，标准燃 料中异辛烷含量的体积百分数为被测汽油的辛烷值。
汽油辛烷值：取决于汽油组成、炼制方法、添加剂；
辛烷值的高低：烷烃<烯烃<环烷烃<芳烃
第 五
2）馏程：指汽油馏出的温度范围，评价蒸发性。
料 与
以两者混合气热值相近，保证发动机动力性能不降低
燃 醇的汽化潜热为汽油的三倍；燃料蒸发汽化可促使进气温
烧
度降低，增加充气量，但冷起动困难需要预热。
辛烷值高，抗爆性能好，可提高压缩比。
沸点低，产生气阻的倾向大。
甲醇对视神经有损伤作用，有毒性，储运及使用中注意安 全；甲醇对金属有一定腐蚀作用，需防腐蚀措施。
第五章 发动机燃料与燃烧
§5-1 发动机的燃料 §5-2 燃料的使用性能 §5-3 燃烧热化学 §5-4 燃烧的基本知识
§5-1 内燃机燃料及其提炼
燃料是内燃机产生动力的来源，直接影响内燃机的发展、
结构特点以及对环境的污染。
第 五 章
pme
pmim
p0 H u RT0
1
a L0
itmc
要求。
为获得高品质燃料，常采用加氢精制或催化重整 工艺。
三、代用燃料及其特性
1、气体燃料
NG：自由态或与石油共存的天然气，主要成分是
第 五
甲烷,CH4; 成为第三大支柱能源。
章 汽车上的应用：
燃 料
压缩天然气(CNG)，20MPa 存于高压气瓶中；
与 燃
液化天然气(LNG)，-162℃低温液化储存；
碳，氢原子数和排列位置对燃料性质影很大：
第 五
1）烷烃：分子式：CnH2n+2 ；
化学结构： -C-C-C-C-；
C 支链(热稳定) -C-C-C-C-
章
直链
燃 料
直链（正构物）特点：饱和开链式，含C越C高结构越不紧凑，
与
常温下化学性质稳定，但热稳定性差，
燃
烧
高温易分解，自燃性好—柴油的好成分；
支链（异构物）特点：常温下化学性质稳定，但热稳定性好， 抗爆性好的汽油成分
章 试验方法：
燃 料
加热器，量筒，
燃料蒸馏曲线 轻柴油
与 冷凝器，温度计
燃
煤油
烧 初馏点：第一滴
车用汽油
凝结的燃料流入 量筒时的温度。
航空汽油
10%馏出温度T10：评价低温蒸发性，影响起动性
T10低，低温蒸发性好，易于起动；
第 五
过低，易产生“气阻”现象
章 50%馏出温度T50：评价平均蒸发性，
料
与 4） 热值：1kg燃料完全燃烧所释放的热量。柴油
燃 烧
hu=42700kJ/kg