第五章 汽油机_PPT幻灯片

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➢ a =1.3~1.4时：混合气过稀，燃料分子间距增大；
氧化速率，放热<散热 热量不能积累； 火焰难传播而熄火。 称该混合气浓度为着火下限。
➢a =0.8~0.9时：燃料密度相对较高，氧气浓度足够
燃烧速率最快，热损失最小
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动力性最好。
但因不完全燃烧
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称此混合气为功率混合气aP。 be、CO、HC
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对经济性和排放问题暂不予考虑
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汽
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➢ 加减速工况：节气门突变，进气量/进气压力变化
影响进气道表面/进气门背面油膜蒸发；
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➢ a<0.8~0.9时：混合气过浓，氧气不够；
燃料不完全燃烧放热，燃烧速率；
动力性/经济性；
缸内易积碳，CO，冒烟。
➢a=0.4~0.5时：严重缺氧，大部分燃料不能燃烧；
火焰不能传播而熄火。
称此混合气为着火上限。
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大 对应最佳动力性和最佳经济性的A/F不一致；
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汽 存在混合气浓度的着火界限范围。汽油a=0.4~1.4
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2）汽油机各工况对的要求 工况 起动、怠速、中小负荷、全负荷和加减速。
➢起动工况：n、温度最低，开度小，气流速低； 喷雾及油膜蒸发混合条件最差。
供给a=0.4~0.6;保证缸内可燃混合气的浓度；
问题：CO和HC排放较严重。首次喷射完爆率。
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➢怠速：Pe=0，开度最小，n和温度较低，r较大；
燃料喷射量控制最佳混合气浓度。
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关键问题：➢确定不同工况下的目标空燃比；
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➢ 精确控制燃料喷射量。
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需要精确测量进入气缸的空气量
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电控汽油喷射系统： • 空气系统：清洁、定量
空滤器、空气流量计、节气门及传感器 • 燃料系统：雾化，计量
燃油泵、滤清器、共轨、喷油器 • 控制系统：控制精度
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且随TW，油膜蒸发不同，影响混合气浓度。
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a=0.6~0.8 怠速稳定。
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快怠速系统缩短暖车时间，怠速经济性，
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➢ 中小负荷：工作温度，雾化条件改善。 此时随节气门开度增加，进气量，r。
随开度a；
常用工况：三效催化+电控 排放： a=1.0
➢全负荷工况：开度最大，输出最大功率。
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要求供给功率混合气；a=0.8~0.9
传感器、ECU、执行器
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电控汽油喷射系统的控制：
➢由台架试验,事先确定不同工况对应的最佳空然比及其 影响因素制成控制脉谱图，存储于ECU的ROM中。
➢ 由专门进气流量测量装置，测量每一工况进入气缸的 空气量，作为控制喷油量的主要依据。
质量流量计、进气压力传感器/ 温度传感器以及转速传感器，
➢1970年后基于美国发布安全、排放、油耗三大法规；
电 控
1971年微机问世使汽车电子控式技术迅速发展
汽 油
喷
1972年波许公司开发L-J型质量流量式电控汽油喷射系统
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射 技
术
1976年GM公司开发应用应用点火时期的微机控制技术 逐
渐
吉 控制技术由模拟控制向数字控制化发展
成
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熟
大 1977年日产/丰田实现用氧传感器对空燃比的反馈控制
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汽 1980年三菱推出卡门涡式空气流量计；1981年波许/日
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立制作所推出热线式空气流量计
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电控汽油喷射的主要优点：
1． 提高了控制自由度，减小进气阻力，改善各缸均匀 性；进气管设计可按动力性要求设计，最大限度地提 高充气效率。
2．提高空燃比的控制精度，改善经济性，且配合三效催 化转化器的应用，有效净化尾气排放。
汽油的特点，确定其混合气形成方式和着火方式
➢挥发性好外部混合气形成法均匀可燃混合气
吉 ➢点燃温度低强制点燃火焰传播燃烧方式
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学 问题：限制压缩比过高均匀混合气易爆燃；
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所以，热效率低
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一、外部混合气形成特点 燃料供给方式分为：化油器和电控喷射两种方式
1）化油器式混合气形成原理及特点
混合气形成基本原理：
3．因汽油喷射雾化，改善混合气形成条件，故提高发动机
吉 加减速等过渡工况响应性和冷起动性。
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成为现代汽车的主导地位
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（2）电控汽油喷射（EFI）式混合气形成特点
进入气缸的空气量和燃料量分别控制：
空气量空气流量计驾驶员控制；
燃料喷射量目标空然比ECU控制。
电控汽油喷射的主要问题：
根据不同工况下进入气缸的空气量，如何精确控制
理论上：a=1时完全燃烧， 实际上： a=1.03~1.15时接近完全燃烧 因缸内混
合气非均匀；残余废气稀释作用直接影响燃烧。
称此混合气为经济混合气ab。
吉 a>1.03~1.15时：富氧，可完全燃烧；但燃料密度小，放
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热少，燃烧压力和温度低，燃烧速度动力性、经济
学 性下降，NOx排放也降低。
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林 ➢ ECU根据传感器信息，判断演算工况、目标空燃比、
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燃油喷射量；控制喷油器通电脉宽，按一定喷射压
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力喷射雾化，完成混合气的形成过程。
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二、缸内直喷（GDI）式混合气形成：
由控制目的不同， GDI系统混合气形成特点不同：
➢用三效催化装置降低排放角度均质的理论空燃比为控 制目的时：进气过程某一时刻喷油，利用缸内适当气流形 成均匀混合气。 控制法与PFI同
➢以节能排放为目的的稀薄燃烧过程时，需要在气缸内形
成A/F的梯度分布 缸内滚流+喷射时刻（压缩）；喷射压
吉 力为2~10MPa
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➢GDI混合气形成特点：无气道黏附油膜现象，节省额外 耗油，起动性、响应性及A/F的控制精确
车 缸内雾化、气化吸热有利于 充气效率。
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三、混合气浓度与发动机性能的关系 1）混合气浓度对发动机性能的影响
第五章 汽油机混合气的形成和燃烧
5-1 汽油机混合气形成及热功转换特点（掌握） 5-2 汽油机燃烧过程（掌握） 5-3 汽油机燃料喷射量的控制（理解，难点） 5-4汽油机燃烧组织方式及燃烧室（理解） 5-5汽油机的有害排放物及其控制（了解）
内燃机实现热功转换的关键问题 ：混合气形成方式 着火方式
石油能源的发现和应用，为内燃机提供了能源
利用空气动力学。
浮子室
高速气流
喉管
吉 设置喉管加快气流速度
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产生喉管真空度喷油；
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高速空气冲散、雾化、蒸发
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技术支撑：半导体技术的发展及应用
➢1948年晶体管发明，1957年使用化；1958年发明集
成（IC）电路促进汽车电子技术的发展