汽车发动机汽油机电控系统.pptx
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• 优点
– 能根据汽油机工况不同，供给最佳空燃比的混合气。可对各个气缸 空燃比进行连续的精确的控制，使各个气缸混合气的质和量都比较 均匀，保证各缸的工作性能最好。
– 充气效率比传统化油器方式高，发动机具有更高的功率和转矩，这 是因为没有化油器喉管的节流损失。
– 发动机油耗较低，改善了排放。 – 容易起动，暖机快，过渡工况性能和加速性能好，汽车驾驶性能好。 – 为发动机新技术的应用提供可能，如高压缩比和稀燃系统、多气门、
• 减速阶段：当驾驶员松开油门踏板时，发动机节气门 突然减小，此时由于惯性作用，发动机仍保持高速运 行，进气压力急剧降低，使附着在管壁上的燃油加速 汽化，这必将造成混合气过浓，为了避免出现这种现 象，并获得良好的经济性和排放性能，减速时最好暂 时切断燃油供应，待发动机转速降低到一定程度后再 恢复供油。
2. 汽油燃料供给系统的功用
• 根据发动机运转工况的需要，向发动机定时、定量供给一定数量的燃油，以形 成产生一定功率输出的可燃混合气。
• 空燃比A/F ：汽油机燃油供给装置向进气管提供一定比例的燃油与空气混合．形 成可燃混合气，其中空气质量与燃油质量之比称为空燃比．通常用A／F表 示．其公式如下： A/F=空气质量／燃油质量
可变压缩比、可变气门定时和汽油机增压等。
• 缺点
– 冷起动排放高：喷射压力较低，SMD约为150~300μm；在进气口处 形成油膜。
– 中、低负荷采用理论空燃比，燃油经济性差。 – 节气门存在导致泵气损失，燃油经济性差
第三代汽油机——GDI
• 功率运行区: 节气门开度大于80％，要求发动机以满 足动力性要求为主，此时燃烧功率混合气。
• 冷车起动时： 燃油与空气的温度低，燃油的蒸发性 差；汽油容易附着在进气道及气缸壁上。为了保证 起动顺利，要求供给很浓的混合气。温度越低，混 合气越浓，例如：在－20～－40℃时，空燃比可小 至2。
• 暖机阶段：发动机进入暖机阶段，也需要较浓的混 合气，加浓程度随发动机的温度升高而减小，一直 到发动机进入稳定正常运行，加浓量为0。
• 理论空燃比 ：使 1kg汽油完全燃烧按化学当量计算需要14．7 kg空气． 空燃比 等于14．7，称为理论空燃比。
• 过量空气系数λ：在实际的汽油机燃烧过程中,燃烧 1kg汽油可消耗的空气不一定 就是理论所需要的空气量，它与汽油机的结构和使用工况密切相关。吸入气缸 中的实际空气量可能大于或小于理论空气量。实际空气量与理论空气量的比值 称为过量空气系数，可用λ表示。 λ =实际空气量／理论空气量＝实际空燃比／ 14.7
– 经济混合比(λ＝1.05~1.15): 比理论空燃比稍多的空气量， 保证燃烧充分，油耗率低。
• 空燃比对排放的影响
发动机工况或负荷变化对空燃比 的要求
• 怠速工况：发动机进气量很少，发动机缸内残留废 气量多，对新鲜充量的稀释作用大，必须供给很浓 的混合气，才能保证发动机稳定燃烧。
• 中小负荷工况：发动机大部分时间在此区域运行， 燃烧经济混合气，以保证发动机的经济性。
• 汽油是从石油中提炼出来的多种碳氢化合物的混合物（碳85％， 氢14％，另外含有少量的胶质、硫化物、酸类和灰分）。按照 生产工艺，汽油可分为直馏汽油（将石油加热到313～473K所得 到的轻质烃燃料，方法简单、出油量低，占石油的25～30％)、 裂化汽油(将石油中的重烃分子加热到773K、加压到6.86MPa， 裂化为轻质烃。在催化剂作用下，加热温度可降低，生成催化 裂化汽油，汽油品质好、产量高）、人工合成汽油（将煤在高 温723K、高压6.86MPa下通入氢气，使碳和氢化合为汽油，汽油 品质好）
第一代汽油机：化油器汽油机
• 化油器对空燃比的控制精度十分有限。 • 燃油雾化程度较差。 • 易导致多缸机充量分配不均匀。增加进气阻力，导致充气效率降低。化
油器结冰。燃油蒸发吸收汽化潜热；喉口处流百度文库升高，压力温度下降。 • 浮子式化油器的工作受发动机姿态的影响。 • 发动机倒拖影响油耗和排放。 • 化油器汽油机燃油经济性、排放差，动力性差。
• 汽油的性能
– 蒸发性 – 抗爆性：辛烷值（Octane Number)，四乙铅，汽油的选用 – 胶质:汽油的某些碳氢化合物，由于空气中氧的作用，在日光照射
及金属容器的触媒作用，在一定的温度条件下，将生成胶质而阻塞 油道，使供油量减少甚至中断。沉积在气门上的胶质，在高温下碳 化，可能粘着在气门或破坏气门的密封，导致气门烧坏。
参考书
• 化油器：
– 《内燃机构造》，谭正三主编，机械工业 出版社。
• 电控汽油喷射：
– 《汽车电子学》，王绍銧，清华大学出版 社。
– 汽车电子控制系统，西安交通大学讲义。
第五章 电控汽油喷射系统
§5.1 概述 §5.2 汽油喷射发展历史 §5.3电子汽油喷射系统
§5.1 概述
1. 汽油及汽油的性能
用λ可清楚地表示混合气稀浓程度： λ <1.0 A／F<14.7 浓混合气 λ =1.0 A／F=14.7 标准混合气，理论（空燃比）混合气 λ >1.0 A／F>14.7 稀混合气
空燃比对发动机性能影响
• 空燃比对发动机燃烧的影响
– 功率混合比(λ＝0.8~0.9): 混合气燃烧速度最快，发动机 输出功率最大。
欧洲轻型汽车排放限值
法规 生效日期 CO
HC
NOx
欧洲I 1992年 2.72 欧洲II 1995年 2.2
10月 欧洲III 2000年 2.3
欧洲IV 2005年 1.0
0.97 0.5
0.2
0.15
0.1
0.08
第二代汽油机：电控汽油喷射
• 主要技术特征：采用进气道多点低压汽油喷射技术（MPFI）； 采用顶置四气门；燃烧室采用蓬形燃烧室；尾气采用三元催化 反应器进行处理。
发动机工况或负荷变化对空燃比 的要求
• 加速阶段：发动机节气门突然增大，进气压力增加， 进气量增加，由于燃油液滴的惯性较空气大，燃油液 滴的蒸发量随压力增加而减小，进入气缸的混合气会 瞬时变稀，如果过稀会使发动机加速困难。为了防止 这种现象，加速瞬间应适当加浓混合气予以补偿，以 获得良好的加速性能。
– 能根据汽油机工况不同，供给最佳空燃比的混合气。可对各个气缸 空燃比进行连续的精确的控制，使各个气缸混合气的质和量都比较 均匀，保证各缸的工作性能最好。
– 充气效率比传统化油器方式高，发动机具有更高的功率和转矩，这 是因为没有化油器喉管的节流损失。
– 发动机油耗较低，改善了排放。 – 容易起动，暖机快，过渡工况性能和加速性能好，汽车驾驶性能好。 – 为发动机新技术的应用提供可能，如高压缩比和稀燃系统、多气门、
• 减速阶段：当驾驶员松开油门踏板时，发动机节气门 突然减小，此时由于惯性作用，发动机仍保持高速运 行，进气压力急剧降低，使附着在管壁上的燃油加速 汽化，这必将造成混合气过浓，为了避免出现这种现 象，并获得良好的经济性和排放性能，减速时最好暂 时切断燃油供应，待发动机转速降低到一定程度后再 恢复供油。
2. 汽油燃料供给系统的功用
• 根据发动机运转工况的需要，向发动机定时、定量供给一定数量的燃油，以形 成产生一定功率输出的可燃混合气。
• 空燃比A/F ：汽油机燃油供给装置向进气管提供一定比例的燃油与空气混合．形 成可燃混合气，其中空气质量与燃油质量之比称为空燃比．通常用A／F表 示．其公式如下： A/F=空气质量／燃油质量
可变压缩比、可变气门定时和汽油机增压等。
• 缺点
– 冷起动排放高：喷射压力较低，SMD约为150~300μm；在进气口处 形成油膜。
– 中、低负荷采用理论空燃比，燃油经济性差。 – 节气门存在导致泵气损失，燃油经济性差
第三代汽油机——GDI
• 功率运行区: 节气门开度大于80％，要求发动机以满 足动力性要求为主，此时燃烧功率混合气。
• 冷车起动时： 燃油与空气的温度低，燃油的蒸发性 差；汽油容易附着在进气道及气缸壁上。为了保证 起动顺利，要求供给很浓的混合气。温度越低，混 合气越浓，例如：在－20～－40℃时，空燃比可小 至2。
• 暖机阶段：发动机进入暖机阶段，也需要较浓的混 合气，加浓程度随发动机的温度升高而减小，一直 到发动机进入稳定正常运行，加浓量为0。
• 理论空燃比 ：使 1kg汽油完全燃烧按化学当量计算需要14．7 kg空气． 空燃比 等于14．7，称为理论空燃比。
• 过量空气系数λ：在实际的汽油机燃烧过程中,燃烧 1kg汽油可消耗的空气不一定 就是理论所需要的空气量，它与汽油机的结构和使用工况密切相关。吸入气缸 中的实际空气量可能大于或小于理论空气量。实际空气量与理论空气量的比值 称为过量空气系数，可用λ表示。 λ =实际空气量／理论空气量＝实际空燃比／ 14.7
– 经济混合比(λ＝1.05~1.15): 比理论空燃比稍多的空气量， 保证燃烧充分，油耗率低。
• 空燃比对排放的影响
发动机工况或负荷变化对空燃比 的要求
• 怠速工况：发动机进气量很少，发动机缸内残留废 气量多，对新鲜充量的稀释作用大，必须供给很浓 的混合气，才能保证发动机稳定燃烧。
• 中小负荷工况：发动机大部分时间在此区域运行， 燃烧经济混合气，以保证发动机的经济性。
• 汽油是从石油中提炼出来的多种碳氢化合物的混合物（碳85％， 氢14％，另外含有少量的胶质、硫化物、酸类和灰分）。按照 生产工艺，汽油可分为直馏汽油（将石油加热到313～473K所得 到的轻质烃燃料，方法简单、出油量低，占石油的25～30％)、 裂化汽油(将石油中的重烃分子加热到773K、加压到6.86MPa， 裂化为轻质烃。在催化剂作用下，加热温度可降低，生成催化 裂化汽油，汽油品质好、产量高）、人工合成汽油（将煤在高 温723K、高压6.86MPa下通入氢气，使碳和氢化合为汽油，汽油 品质好）
第一代汽油机：化油器汽油机
• 化油器对空燃比的控制精度十分有限。 • 燃油雾化程度较差。 • 易导致多缸机充量分配不均匀。增加进气阻力，导致充气效率降低。化
油器结冰。燃油蒸发吸收汽化潜热；喉口处流百度文库升高，压力温度下降。 • 浮子式化油器的工作受发动机姿态的影响。 • 发动机倒拖影响油耗和排放。 • 化油器汽油机燃油经济性、排放差，动力性差。
• 汽油的性能
– 蒸发性 – 抗爆性：辛烷值（Octane Number)，四乙铅，汽油的选用 – 胶质:汽油的某些碳氢化合物，由于空气中氧的作用，在日光照射
及金属容器的触媒作用，在一定的温度条件下，将生成胶质而阻塞 油道，使供油量减少甚至中断。沉积在气门上的胶质，在高温下碳 化，可能粘着在气门或破坏气门的密封，导致气门烧坏。
参考书
• 化油器：
– 《内燃机构造》，谭正三主编，机械工业 出版社。
• 电控汽油喷射：
– 《汽车电子学》，王绍銧，清华大学出版 社。
– 汽车电子控制系统，西安交通大学讲义。
第五章 电控汽油喷射系统
§5.1 概述 §5.2 汽油喷射发展历史 §5.3电子汽油喷射系统
§5.1 概述
1. 汽油及汽油的性能
用λ可清楚地表示混合气稀浓程度： λ <1.0 A／F<14.7 浓混合气 λ =1.0 A／F=14.7 标准混合气，理论（空燃比）混合气 λ >1.0 A／F>14.7 稀混合气
空燃比对发动机性能影响
• 空燃比对发动机燃烧的影响
– 功率混合比(λ＝0.8~0.9): 混合气燃烧速度最快，发动机 输出功率最大。
欧洲轻型汽车排放限值
法规 生效日期 CO
HC
NOx
欧洲I 1992年 2.72 欧洲II 1995年 2.2
10月 欧洲III 2000年 2.3
欧洲IV 2005年 1.0
0.97 0.5
0.2
0.15
0.1
0.08
第二代汽油机：电控汽油喷射
• 主要技术特征：采用进气道多点低压汽油喷射技术（MPFI）； 采用顶置四气门；燃烧室采用蓬形燃烧室；尾气采用三元催化 反应器进行处理。
发动机工况或负荷变化对空燃比 的要求
• 加速阶段：发动机节气门突然增大，进气压力增加， 进气量增加，由于燃油液滴的惯性较空气大，燃油液 滴的蒸发量随压力增加而减小，进入气缸的混合气会 瞬时变稀，如果过稀会使发动机加速困难。为了防止 这种现象，加速瞬间应适当加浓混合气予以补偿，以 获得良好的加速性能。