第1章汽车机燃烧基本知识精选文档.ppt

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1、第1章汽车机燃烧基本知识本讲稿第一页，共九十四页第一节第一节 汽油的使用性能汽油的使用性能 汽油有车用汽油、工业汽油和直馏汽油等。我们讨论的是车用汽油的汽油有车用汽油、工业汽油和直馏汽油等。我们讨论的是车用汽油的使用性能。使用性能。1.汽油的蒸发性汽油的蒸发性 汽油机要求汽油能在极短时间汽油机要求汽油能在极短时间(0.0010.010s)内汽化并与空气充内汽化并与空气充分混合，使每一汽油分子都被空气中的氧包围以便可以充分燃烧。分混合，使每一汽油分子都被空气中的氧包围以便可以充分燃烧。所以汽油的蒸发性对汽油机的工作影响很大。所以汽油的蒸发性对汽油机的工作影响很大。返回下一页本讲稿第二页，共九十四

2、页第一节第一节 汽油的使用性能汽油的使用性能 2.汽油的抗爆性汽油的抗爆性 汽油在发动机中正常燃烧时，火焰的传播速率约为汽油在发动机中正常燃烧时，火焰的传播速率约为3070 m/s。但当混合气已燃烧但当混合气已燃烧2/3 3/4时，未燃烧的混合气中产生了高度密时，未燃烧的混合气中产生了高度密集的过氧化物。它的分解使混合气中出现了许多燃烧中心，燃烧集的过氧化物。它的分解使混合气中出现了许多燃烧中心，燃烧速率猛增，产生强大的压力脉冲，火焰的传播速率可达速率猛增，产生强大的压力脉冲，火焰的传播速率可达8001 000 m/s，甚至高达，甚至高达3 000 m/s。这种情况下气缸内产生清脆的金。这种情

3、况下气缸内产生清脆的金属敲击声。这种燃烧就是爆燃属敲击声。这种燃烧就是爆燃(deflagration)。爆燃会使发动。爆燃会使发动机过热，活塞、气阀和轴承等冲击变形损坏。机过热，活塞、气阀和轴承等冲击变形损坏。返回下一页上一页上一页下一页上一页返回下一页上一页本讲稿第三页，共九十四页第一节第一节 汽油的使用性能汽油的使用性能 爆燃的程度与燃料的组成有关。已经知道，异辛烷爆燃的程度与燃料的组成有关。已经知道，异辛烷(2,2,4-三甲基三甲基戊烷戊烷)的抗爆性的抗爆性(antiknock character)极高，将它的极高，将它的“辛烷值辛烷值(octane number)”定为定为100;正庚

4、烷的抗爆性极低，将它的正庚烷的抗爆性极低，将它的“辛烷值辛烷值”定为定为0。将二者按一定比例配成混合液，便可得到辛烷值。将二者按一定比例配成混合液，便可得到辛烷值(即异辛即异辛烷的体积百分数烷的体积百分数)为为0100的的“燃料燃料”，这就是燃料辛烷值的标准。，这就是燃料辛烷值的标准。辛烷值是汽油抗爆性的定量指标。我国汽油机用汽油的牌号就是根辛烷值是汽油抗爆性的定量指标。我国汽油机用汽油的牌号就是根据辛烷值确定的。据辛烷值确定的。返回下一页上一页上一页下一页上一页返回下一页上一页本讲稿第四页，共九十四页第一节第一节 汽油的使用性能汽油的使用性能 汽油的抗爆性与组成汽油的烃汽油的抗爆性与组成汽油

5、的烃(与与“听听”同音同音)类有关。正构烷烃随碳类有关。正构烷烃随碳原子数增多抗爆性降低，辛烷值降低原子数增多抗爆性降低，辛烷值降低;异构烷烃随支链的增多抗爆性升异构烷烃随支链的增多抗爆性升高。环烷烃抗爆性居中，而芳香烃及其衍生物抗爆性较高。高。环烷烃抗爆性居中，而芳香烃及其衍生物抗爆性较高。为了提高汽油的抗爆性，常向汽油中添加抗爆添加剂。其中四乙基铅为了提高汽油的抗爆性，常向汽油中添加抗爆添加剂。其中四乙基铅是最有效的添加剂。四乙基铅的作用是破坏生成的过氧化物，使爆燃不是最有效的添加剂。四乙基铅的作用是破坏生成的过氧化物，使爆燃不能发生。然而，含铅化合物的汽车尾气是大气铅污染的主要来源。从环

6、能发生。然而，含铅化合物的汽车尾气是大气铅污染的主要来源。从环保出发，我国早已淘汰含铅汽油而大力发展无铅汽油。保出发，我国早已淘汰含铅汽油而大力发展无铅汽油。返回下一页上一页上一页下一页上一页返回下一页上一页本讲稿第五页，共九十四页第一节第一节 汽油的使用性能汽油的使用性能 可通过重整或加入高辛烷值组分的方法来获取高辛烷值燃料。所谓重可通过重整或加入高辛烷值组分的方法来获取高辛烷值燃料。所谓重整整(reforming)，就是把馏分中烃类分子的结构进行重新排列，使辛烷，就是把馏分中烃类分子的结构进行重新排列，使辛烷值高的组分如芳烃、带支链异构体等含量增加，且保证所含碳原子数仍值高的组分如芳烃、带

7、支链异构体等含量增加，且保证所含碳原子数仍在汽油组分范围内，因而辛烷值大大提高。例如，把下面的长直链重整在汽油组分范围内，因而辛烷值大大提高。例如，把下面的长直链重整为芳香烃为芳香烃:返回下一页上一页上一页下一页上一页返回下一页上一页本讲稿第六页，共九十四页第一节第一节 汽油的使用性能汽油的使用性能 其他高辛烷值的化合物如甲醇、甲基叔丁基醚等加入后也可显著其他高辛烷值的化合物如甲醇、甲基叔丁基醚等加入后也可显著提高抗爆性，而无需加入四乙基铅了。为了便于与含铅汽油区分，提高抗爆性，而无需加入四乙基铅了。为了便于与含铅汽油区分，无铅汽油不添加着色染料。我国早已经禁止加油站供应含铅汽油。无铅汽油不添

8、加着色染料。我国早已经禁止加油站供应含铅汽油。返回下一页上一页上一页下一页上一页返回下一页上一页本讲稿第七页，共九十四页第一节第一节 汽油的使用性能汽油的使用性能 3.汽油的化学安定性和物理稳定性汽油的化学安定性和物理稳定性 汽油中若含大量不饱和烃，在储存、运输、加注及其他作业中，汽油中若含大量不饱和烃，在储存、运输、加注及其他作业中，会因空气中氧、较高温度及光的作用而氧化生成胶质。胶质在汽油会因空气中氧、较高温度及光的作用而氧化生成胶质。胶质在汽油中溶解度小，会黏附在容器壁上，给汽油机的工作带来害处，降低中溶解度小，会黏附在容器壁上，给汽油机的工作带来害处，降低汽油的化学安定性汽油的化学安定

9、性(chemical stability)。返回下一页上一页上一页下一页上一页返回下一页上一页本讲稿第八页，共九十四页第一节第一节 汽油的使用性能汽油的使用性能 提高化学安定性的方法，一是通过炼制工艺，使易氧化的活泼烃类、提高化学安定性的方法，一是通过炼制工艺，使易氧化的活泼烃类、非烃类组分尽量减少非烃类组分尽量减少;二是向汽油中添加抗氧化添加剂，如酚类二是向汽油中添加抗氧化添加剂，如酚类(2,6-二二叔丁基叔丁基-4-甲酚甲酚)、胺基酚类及胺类等物质。、胺基酚类及胺类等物质。汽油在储藏、运输、加注和其他作业时，保持不被蒸发损失的汽油在储藏、运输、加注和其他作业时，保持不被蒸发损失的性能叫物理

10、安定性性能叫物理安定性(physical stability)。汽油的物理安定性主要。汽油的物理安定性主要由汽油中的低温馏分决定。由汽油中的低温馏分决定。返回下一页上一页上一页下一页上一页返回下一页上一页本讲稿第九页，共九十四页第一节第一节 汽油的使用性能汽油的使用性能 4.汽油中腐蚀性物质的影响汽油中腐蚀性物质的影响 汽油中水溶性酸和碱汽油中水溶性酸和碱(H2 S04、NaOH、磺酸及酸性硫酸醋、磺酸及酸性硫酸醋)等对所有等对所有的金属都有强烈的腐蚀性的金属都有强烈的腐蚀性;环烷酸对有色金属，特别是铅和镁有强的腐蚀性。环烷酸对有色金属，特别是铅和镁有强的腐蚀性。氧化生成的有机酸，特别是有水存

11、在时，对黑色金属也有腐蚀性。氧化生成的有机酸，特别是有水存在时，对黑色金属也有腐蚀性。汽油中的含硫化合物，特别是汽油中的含硫化合物，特别是SO:和噻吩，不仅有腐蚀性，还会使汽油产和噻吩，不仅有腐蚀性，还会使汽油产生恶臭，促使汽油产生胶质。硫化物燃烧后生成的生恶臭，促使汽油产生胶质。硫化物燃烧后生成的SO2、SO3与水反应生与水反应生成成H2S03、H2S04，能直接与金属作用，使气缸和活塞受到强烈腐蚀。，能直接与金属作用，使气缸和活塞受到强烈腐蚀。返回下一页上一页上一页下一页上一页返回下一页上一页本讲稿第十页，共九十四页第一节第一节 汽油的使用性能汽油的使用性能 5.汽油中机械杂质和水分的影响

12、汽油中机械杂质和水分的影响 新出厂的汽油完全没有机械杂质和水分。由于运输、倒装、用小容器向汽新出厂的汽油完全没有机械杂质和水分。由于运输、倒装、用小容器向汽油箱加注，到达使用者手中时，常将机械杂质油箱加注，到达使用者手中时，常将机械杂质(锈、灰尘、各种氧化物锈、灰尘、各种氧化物)及水及水分落入其中。机械杂质会加速化油器量孔的磨损，堵塞化油器量孔，堵塞电分落入其中。机械杂质会加速化油器量孔的磨损，堵塞化油器量孔，堵塞电喷系统的喷油嘴和汽油滤清器等喷系统的喷油嘴和汽油滤清器等;机械杂质若进入燃烧室会使燃烧室沉积物增机械杂质若进入燃烧室会使燃烧室沉积物增多，加速气缸、活塞和活塞环的磨损。水分在冬季结

13、冰，冰粒堆积在汽油滤多，加速气缸、活塞和活塞环的磨损。水分在冬季结冰，冰粒堆积在汽油滤清器中会堵塞油路，严重时会终止供油。水分还会引起加速腐蚀，加速汽油清器中会堵塞油路，严重时会终止供油。水分还会引起加速腐蚀，加速汽油氧化生胶，破坏汽油中的添加剂等不良作用。所以汽油规格中规定不允许有氧化生胶，破坏汽油中的添加剂等不良作用。所以汽油规格中规定不允许有机械杂质和水分存在。机械杂质和水分存在。返回上一页本讲稿第十一页，共九十四页第二节第二节 缸外汽油喷射发动机的优点缸外汽油喷射发动机的优点 目前大多数汽车应用的混合气形成系统和化油器差不多，都在目前大多数汽车应用的混合气形成系统和化油器差不多，都在燃

14、烧室外形成混合气，即在进气门前混合气已经形成了。喷油器燃烧室外形成混合气，即在进气门前混合气已经形成了。喷油器的位置可位于化油器的位置，即节气门之前，各缸共用一个喷油的位置可位于化油器的位置，即节气门之前，各缸共用一个喷油器器(双腔节气门体采用两个喷油器双腔节气门体采用两个喷油器)。此种喷油器称为节气门体喷。此种喷油器称为节气门体喷射，已经淘汰。现在几乎都在进气门之前喷射射，已经淘汰。现在几乎都在进气门之前喷射(节气门之前和进节气门之前和进气门之前位置不同气门之前位置不同)，每个缸一支喷油器。，每个缸一支喷油器。返回下一页本讲稿第十二页，共九十四页第二节第二节 缸外汽油喷射发动机的优点缸外汽油

15、喷射发动机的优点 下面列出了电控发动机缸外汽油喷射的优点下面列出了电控发动机缸外汽油喷射的优点:1.启动性能好启动性能好 冬季启动时，不用再像化油器车那样烤车或拉阻风门，电喷车在寒冬季启动时，不用再像化油器车那样烤车或拉阻风门，电喷车在寒冷的冬季可以很容易着车。冷的冬季可以很容易着车。2.消除了化油器中的节流效应消除了化油器中的节流效应 去掉化油器中喉管的节流，可以提高供气效率，这对全负荷运行特去掉化油器中喉管的节流，可以提高供气效率，这对全负荷运行特别有意义。因此在这一点上，化油器式发动机与喷射式发动机相比还别有意义。因此在这一点上，化油器式发动机与喷射式发动机相比还存在一定的差距。由于消除

16、了化油器结冰的危险和免除了化油器和进存在一定的差距。由于消除了化油器结冰的危险和免除了化油器和进气管的加热，因而提高了供气效率。气管的加热，因而提高了供气效率。返回下一页上一页本讲稿第十三页，共九十四页第二节第二节 缸外汽油喷射发动机的优点缸外汽油喷射发动机的优点 3.进气管内燃料沉积减少进气管内燃料沉积减少 化油器在节气门体处供油，部分油会在整个进气歧管内大量沉积。化油器在节气门体处供油，部分油会在整个进气歧管内大量沉积。缸外喷射缸外喷射(除单点喷除单点喷)在进气门处喷油，所以进气管壁面的燃料沉积在进气门处喷油，所以进气管壁面的燃料沉积减少。减少。4.进气管造型不受制约进气管造型不受制约 不

17、需考虑燃料及混合气的输送而自由地进行进气管造型设计，可利用不需考虑燃料及混合气的输送而自由地进行进气管造型设计，可利用空气波动效应以提高供气效率，在全负荷时相应地提高了功率。空气波动效应以提高供气效率，在全负荷时相应地提高了功率。返回下一页上一页本讲稿第十四页，共九十四页第二节第二节 缸外汽油喷射发动机的优点缸外汽油喷射发动机的优点 5.减弱了对加速力的敏感性减弱了对加速力的敏感性 化油器浮子室油面易受加速力的影响。通常化油器在汽车加速时由于惯化油器浮子室油面易受加速力的影响。通常化油器在汽车加速时由于惯性效应提供了相对更多或更少的燃料。性效应提供了相对更多或更少的燃料。6.各缸混合气分配均匀

18、各缸混合气分配均匀 多缸发动机通过向各气缸喷油，消除了化油器供油造成各缸燃料的不均多缸发动机通过向各气缸喷油，消除了化油器供油造成各缸燃料的不均匀性。匀性。返回下一页上一页本讲稿第十五页，共九十四页第二节第二节 缸外汽油喷射发动机的优点缸外汽油喷射发动机的优点 7.精确控制各工况混合气浓度和混合气量精确控制各工况混合气浓度和混合气量 化油器发动机只有在喉管处出现相应的真空，才供给相应燃料，化油器发动机只有在喉管处出现相应的真空，才供给相应燃料，实际上只与节气门开度和发动机转速建立简单关系，不能兼顾发实际上只与节气门开度和发动机转速建立简单关系，不能兼顾发动机的其他相关因素。动机的其他相关因素。

19、8.滑行工况汽油切断滑行工况汽油切断 持续下坡时关闭节气门或高速后滑行时，化油器发动机会把沉积在进持续下坡时关闭节气门或高速后滑行时，化油器发动机会把沉积在进气门前的汽油吸入气缸形式浓混合气，造成大量未燃气门前的汽油吸入气缸形式浓混合气，造成大量未燃HC出现。外喷射出现。外喷射发动机在此工况完全切断或部分切断燃料供给，除了降低油耗外，还可发动机在此工况完全切断或部分切断燃料供给，除了降低油耗外，还可避免上述的未燃避免上述的未燃HC出现。出现。返回下一页上一页本讲稿第十六页，共九十四页第二节第二节 缸外汽油喷射发动机的优点缸外汽油喷射发动机的优点 9.降低发动机高度降低发动机高度 下吸式化油器这

20、种结构导致化油器要高出发动机进气歧管，使发下吸式化油器这种结构导致化油器要高出发动机进气歧管，使发动机高度增加。喷射式发动机允许相对自由的进气管造型，这样可动机高度增加。喷射式发动机允许相对自由的进气管造型，这样可以降低发动机的高度。以降低发动机的高度。返回上一页本讲稿第十七页，共九十四页第三节第三节 电控发动机的组成电控发动机的组成 首先，要有一套完整的电控系统，即有传感器、电脑和执行器。我们首先，要有一套完整的电控系统，即有传感器、电脑和执行器。我们把具有以上三者的系统称为电控系统。这套电控系统必须有能正确地反把具有以上三者的系统称为电控系统。这套电控系统必须有能正确地反应发动机状态的各种

21、传感器，根据传感器输入信号计算发动机最佳控制应发动机状态的各种传感器，根据传感器输入信号计算发动机最佳控制结果的控制电脑，即结果的控制电脑，即ECU，以及直接控制发动机喷油、点火和排放的，以及直接控制发动机喷油、点火和排放的执行器。执行器。返回下一页本讲稿第十八页，共九十四页第三节第三节 电控发动机的组成电控发动机的组成 其次，作为电控系统要有帮助修理人员查找故障的自诊断系统。其次，作为电控系统要有帮助修理人员查找故障的自诊断系统。电脑必须有对传感器的输入信号和标准信号电脑必须有对传感器的输入信号和标准信号“范围范围”相比较的功相比较的功能能;执行器工作的反馈信号和标准信号执行器工作的反馈信号

22、和标准信号“范围范围”相比较，发现故相比较，发现故障后存储故障障后存储故障;在电脑自身的自诊断电路正常工作时，也能检查在电脑自身的自诊断电路正常工作时，也能检查电脑板上的一些故障，以利于修理人员快速查找故障。电脑板上的一些故障，以利于修理人员快速查找故障。返回下一页上一页本讲稿第十九页，共九十四页第三节第三节 电控发动机的组成电控发动机的组成一、传感器一、传感器 用于汽车发动机电子控制系统的传感器有空气流量传感器、压用于汽车发动机电子控制系统的传感器有空气流量传感器、压力传感器、速度传感器、加速度传感器、位置类传感器、温度类力传感器、速度传感器、加速度传感器、位置类传感器、温度类传感器、氧气浓

23、度传感器和爆振传感器等。不同发动机电子控制传感器、氧气浓度传感器和爆振传感器等。不同发动机电子控制系统所采用的传感器数量多少不一，即使是同一类型的传感器也系统所采用的传感器数量多少不一，即使是同一类型的传感器也有多种结构形式。有多种结构形式。返回下一页上一页本讲稿第二十页，共九十四页第三节第三节 电控发动机的组成电控发动机的组成二、执行器二、执行器 用于汽车发动机电子控制系统的执行器有喷油器、点火器、继电器、用于汽车发动机电子控制系统的执行器有喷油器、点火器、继电器、电磁阀和直流电动机等。电磁阀和直流电动机等。返回下一页上一页本讲稿第二十一页，共九十四页第三节第三节 电控发动机的组成电控发动机

24、的组成三、自诊断系统三、自诊断系统 20世纪世纪80年代，不少汽车发动机电脑只控制喷油，而点火单独控制，排年代，不少汽车发动机电脑只控制喷油，而点火单独控制，排放一般不控制，这样的发动机管理系统可以称为电喷发动机管理系统，这放一般不控制，这样的发动机管理系统可以称为电喷发动机管理系统，这样的发动机已淘汰。样的发动机已淘汰。20世纪世纪90年代初，汽车发动机管理系统除控制喷油，还可以控制点火及年代初，汽车发动机管理系统除控制喷油，还可以控制点火及部分排放部分排放(如如EGR控制控制)，甚至有的汽车对进气系统进行了如可变进气管长，甚至有的汽车对进气系统进行了如可变进气管长度、可变进气正时控制度、可

25、变进气正时控制(VVT-i技术技术)及进气门升程控制及进气门升程控制(VTEC-i技术技术)，这时，这时电喷发动机管理系统就升级为电控发动机管理系统。电喷发动机管理系统就升级为电控发动机管理系统。返回下一页上一页本讲稿第二十二页，共九十四页第三节第三节 电控发动机的组成电控发动机的组成 这样的发动机管理系统有一套非常简单的自诊断系统，诊断出故这样的发动机管理系统有一套非常简单的自诊断系统，诊断出故障后存储故障码，然后再人工调出故障码，需要修理人员手中必须障后存储故障码，然后再人工调出故障码，需要修理人员手中必须要有一本故障码表，对照故障码表查出故障，即早期电控发动机书要有一本故障码表，对照故障

26、码表查出故障，即早期电控发动机书中介绍的人工调故障码功能。这个时期车的自诊断功能较差，且自中介绍的人工调故障码功能。这个时期车的自诊断功能较差，且自诊断系统一般不提供数据在线功能。以上早期的自诊断系统只能对诊断系统一般不提供数据在线功能。以上早期的自诊断系统只能对某些传感器、执行器进行简单的故障判断。修理人员要通过人工方某些传感器、执行器进行简单的故障判断。修理人员要通过人工方法调出故障码，查询故障码表，根据故障码表提示确定一个相对确法调出故障码，查询故障码表，根据故障码表提示确定一个相对确定的故障范围。定的故障范围。返回下一页上一页本讲稿第二十三页，共九十四页第三节第三节 电控发动机的组成电

27、控发动机的组成 20世纪世纪90年代末到年代末到21世纪初，汽车发动机管理系统在控制喷油、世纪初，汽车发动机管理系统在控制喷油、点火与点火与90年代初功能方面相比没有太多区别，但其他方面却发生年代初功能方面相比没有太多区别，但其他方面却发生了很大变化。这个时期的发动机管理系统的突出功能表现在两个了很大变化。这个时期的发动机管理系统的突出功能表现在两个方面方面:一是在提高发动机的效率方面和在排放控制更细化、控制一是在提高发动机的效率方面和在排放控制更细化、控制更精确方面，出现了许多新技术更精确方面，出现了许多新技术;二是自诊断系统的功能非常强二是自诊断系统的功能非常强大，且提供数据在线功能。大，

28、且提供数据在线功能。返回下一页上一页本讲稿第二十四页，共九十四页第三节第三节 电控发动机的组成电控发动机的组成 新技术方面，如排放控制增加了二次空气喷射技术、带新技术方面，如排放控制增加了二次空气喷射技术、带EGR率反馈的率反馈的EEGR技术、油箱检漏技术、精确的活性炭罐清洁阀控制技术技术、油箱检漏技术、精确的活性炭罐清洁阀控制技术;进气系统，如进气系统，如汽油机废气涡轮增压技术、进排气正时都可变的配气正时控制技术汽油机废气涡轮增压技术、进排气正时都可变的配气正时控制技术(双双VVT-i技术技术)等等;冷却系，增加了冷却风扇转速和节温器开度的控制，保证发动机工冷却系，增加了冷却风扇转速和节温器

29、开度的控制，保证发动机工作在正常工作温度作在正常工作温度;发动机管理系统，增加了对允电系的控制等。发动机管理系统，增加了对允电系的控制等。自诊断系统的功能升级为点火有失火识别、喷油有多种断油控制、进自诊断系统的功能升级为点火有失火识别、喷油有多种断油控制、进气正时控制相位出错识别、排气控制有气正时控制相位出错识别、排气控制有EGR系统故障监测、活性炭罐清系统故障监测、活性炭罐清洁阀故障监测等一系列自诊断功能。洁阀故障监测等一系列自诊断功能。返回下一页上一页本讲稿第二十五页，共九十四页第三节第三节 电控发动机的组成电控发动机的组成 自诊断的功能除了故障码功能外，又配备了数据的在线读取功能。自诊断

30、的功能除了故障码功能外，又配备了数据的在线读取功能。数据在线功能和故障码功能的联合使用，可使故障的范围进一步缩数据在线功能和故障码功能的联合使用，可使故障的范围进一步缩小，大大节省了修理时间。例如空气流量计有故障或点火线圈开裂小，大大节省了修理时间。例如空气流量计有故障或点火线圈开裂都会造成排气冒黑烟，具体是哪的故障可以通过空气流量计数据流都会造成排气冒黑烟，具体是哪的故障可以通过空气流量计数据流来分析，进行排除或确认，因此可缩小范围。数据在线功能在没有来分析，进行排除或确认，因此可缩小范围。数据在线功能在没有故障码时仍可以推出一些难于发现的故障，为诊断提供依据。例如故障码时仍可以推出一些难于

31、发现的故障，为诊断提供依据。例如空气流量计后的漏气监测功能可以通过空气流量计数据异常发现。空气流量计后的漏气监测功能可以通过空气流量计数据异常发现。这样的发动机正是流行产品，由于购入成本较高，使用损耗一般不这样的发动机正是流行产品，由于购入成本较高，使用损耗一般不易接受，一般学校的实验室很少使用。易接受，一般学校的实验室很少使用。返回下一页上一页本讲稿第二十六页，共九十四页第三节第三节 电控发动机的组成电控发动机的组成 2005年以后，德国首先在国内的奥迪车上配备了直喷系统年以后，德国首先在国内的奥迪车上配备了直喷系统;日本丰田日本丰田也不示弱，在推出混合动力普锐斯和凌志之后，其直喷轿车也打入

32、中国也不示弱，在推出混合动力普锐斯和凌志之后，其直喷轿车也打入中国市场。这样缸外喷射的电控发动机管理系统升级为缸内喷射的电控发动市场。这样缸外喷射的电控发动机管理系统升级为缸内喷射的电控发动机管理系统。由于软件的控制功能和控制数据较多，响应快，这就要求机管理系统。由于软件的控制功能和控制数据较多，响应快，这就要求系统信号采集、处理、运算等方面速度更快，存储器的容量更大，使得系统信号采集、处理、运算等方面速度更快，存储器的容量更大，使得电控发动机管理系统变得极为复杂。不过不用担心，因为管理系统复杂电控发动机管理系统变得极为复杂。不过不用担心，因为管理系统复杂的只是软件，对于修理人员来说可以不必了

33、解。的只是软件，对于修理人员来说可以不必了解。返回上一页本讲稿第二十七页，共九十四页第四节第四节 汽油发动机的燃烧条件汽油发动机的燃烧条件 发动机电子控制系统主要控制空燃比、点火响应等，使发动机发动机电子控制系统主要控制空燃比、点火响应等，使发动机在经济性、动力性、排放净化等性能达到最优。下面简单介绍空在经济性、动力性、排放净化等性能达到最优。下面简单介绍空燃比、点火基础知识。燃比、点火基础知识。一、汽油发动机对可燃混合气的要求一、汽油发动机对可燃混合气的要求 混合气的成分不同，对发动机动力性和经济性、排放污染有较混合气的成分不同，对发动机动力性和经济性、排放污染有较大影响。混合气的成分通常用

34、大影响。混合气的成分通常用“空燃比空燃比”或或“过量空气系数过量空气系数”表示。表示。返回下一页本讲稿第二十八页，共九十四页第四节第四节 汽油发动机的燃烧条件汽油发动机的燃烧条件 (一一)空燃比对发动机动力性和经济性的影响空燃比对发动机动力性和经济性的影响 1.空燃比空燃比 汽油供给装置向进气管提供一定比例的汽油与空气相混合，即形成混汽油供给装置向进气管提供一定比例的汽油与空气相混合，即形成混合气。汽油燃烧时按下式进行化学反应合气。汽油燃烧时按下式进行化学反应:CaHb+O2CO2+H2O 因为汽油的成分不是一种有机物，所以用因为汽油的成分不是一种有机物，所以用CaHb表示。表示。空气和汽油的

35、混合比，即空气质量与汽油质量比，称为空气和汽油的混合比，即空气质量与汽油质量比，称为“空燃比空燃比”，通常美国用，通常美国用A/F空燃比表示。其公式如下空燃比表示。其公式如下:A/F=空气质量空气质量/汽油质量汽油质量返回下一页上一页本讲稿第二十九页，共九十四页第四节第四节 汽油发动机的燃烧条件汽油发动机的燃烧条件 汽油完全燃烧并生成汽油完全燃烧并生成CO2和和H2O时的空燃比称为时的空燃比称为“理论空燃比理论空燃比”，约为约为14.7。在实际的发动机燃烧过程中，燃烧。在实际的发动机燃烧过程中，燃烧1 kg汽油所消耗的空汽油所消耗的空气不一定就是理论所需求的空气量。它与发动机的结构与使用工况气

36、不一定就是理论所需求的空气量。它与发动机的结构与使用工况密切相关，所供实际空气量可能大于或小于理论空气量，所以将密切相关，所供实际空气量可能大于或小于理论空气量，所以将1 kg汽油所消耗的实际空气量与理论空燃比汽油所消耗的实际空气量与理论空燃比14.7的比值称为的比值称为“过量空过量空气系数气系数”。其公式为。其公式为:过量空气系数过量空气系数=1 kg汽油所消耗的实际空气质量汽油所消耗的实际空气质量/14.7返回下一页上一页本讲稿第三十页，共九十四页第四节第四节 汽油发动机的燃烧条件汽油发动机的燃烧条件 若若 1，表示所供的空气量大于理论空气量，这种混合气叫稀混，表示所供的空气量大于理论空气

37、量，这种混合气叫稀混合气合气;若若 1，表示空气量不足以燃料完全燃烧，这种混合气叫浓混合气；，表示空气量不足以燃料完全燃烧，这种混合气叫浓混合气；=1时，为理想空气量。时，为理想空气量。例如例如:在气缸内燃烧在气缸内燃烧1kg汽油所消耗的空气为汽油所消耗的空气为12.23 kg，这种缸内燃烧，这种缸内燃烧是不完全燃烧。是不完全燃烧。过量空气系数过量空气系数=12.23/14.7=0.9(小于小于1)，混合气过浓。，混合气过浓。空燃比和过量空气系数空燃比和过量空气系数都是描述混合气浓稀的术语，有时用都是描述混合气浓稀的术语，有时用“空燃比空燃比”表示混合气浓稀，有时用表示混合气浓稀，有时用“过量

38、空气系数过量空气系数”表示混表示混合气浓稀。合气浓稀。返回下一页上一页本讲稿第三十一页，共九十四页第四节第四节 汽油发动机的燃烧条件汽油发动机的燃烧条件 2.空燃比对发动机动力性和经济性的影响空燃比对发动机动力性和经济性的影响 如如图图1-1表示空燃比与温度、输出功率和油耗量的关系。从图中可表示空燃比与温度、输出功率和油耗量的关系。从图中可知，燃烧火焰温度在比理论空燃比稍浓的混合气知，燃烧火焰温度在比理论空燃比稍浓的混合气(A/F=13.514.0)时出现最高值。火焰燃烧速度最高时的空燃比，比火焰温度最高时时出现最高值。火焰燃烧速度最高时的空燃比，比火焰温度最高时的空燃比还要小一点，约为的空燃

39、比还要小一点，约为1213。相当于这种空燃比的混合气将。相当于这种空燃比的混合气将使发动机发出最大功率，因此这种稍浓混合气的空燃比称为功率空使发动机发出最大功率，因此这种稍浓混合气的空燃比称为功率空燃比。燃比。返回下一页上一页本讲稿第三十二页，共九十四页第四节第四节 汽油发动机的燃烧条件汽油发动机的燃烧条件 当汽油燃烧完全时，发动机的油耗率最低，此时混合气的空燃当汽油燃烧完全时，发动机的油耗率最低，此时混合气的空燃比要比理论空燃比大一些，约为比要比理论空燃比大一些，约为16，这种稍稀混合气的空燃比称，这种稍稀混合气的空燃比称为经济空燃比。在功率空燃比与经济空燃比之间范围内的混合气为经济空燃比。

40、在功率空燃比与经济空燃比之间范围内的混合气成分是汽油发动机常用的混合气，它可使发动机获得较好的使用成分是汽油发动机常用的混合气，它可使发动机获得较好的使用性能。性能。返回下一页上一页本讲稿第三十三页，共九十四页第四节第四节 汽油发动机的燃烧条件汽油发动机的燃烧条件 (二二)电喷发动机和化油器发动机对混合气要求的不同电喷发动机和化油器发动机对混合气要求的不同 从发动机工作的稳定性、动力性和汽油经济性统一考虑，对不同工况，从发动机工作的稳定性、动力性和汽油经济性统一考虑，对不同工况，混合气的空燃比的要求是不同的。混合气的空燃比的要求是不同的。1.化油器发动机稳定工况要求的混合气化油器发动机稳定工况

41、要求的混合气(五个稳定工况五个稳定工况)在稳定工况运转时，发动机已经完成预热，运转过程中没有转在稳定工况运转时，发动机已经完成预热，运转过程中没有转速和负荷的突然变化。混合气成分的要求根据实际运行的转速与速和负荷的突然变化。混合气成分的要求根据实际运行的转速与负荷而定。稳定工况大致可分为怠速、小负荷、中等负荷、大负负荷而定。稳定工况大致可分为怠速、小负荷、中等负荷、大负荷和全负荷五种情况。荷和全负荷五种情况。返回下一页上一页本讲稿第三十四页，共九十四页第四节第四节 汽油发动机的燃烧条件汽油发动机的燃烧条件 怠速工况是发动机无负荷的运行。这时，节气门处于关闭状态，怠速工况是发动机无负荷的运行。这

42、时，节气门处于关闭状态，因而进气管内的真空度很大。在进气门开启时，气缸内的压力可能因而进气管内的真空度很大。在进气门开启时，气缸内的压力可能高于进气管压力，于是废气膨胀冲入进气管内，随后又由活塞的下高于进气管压力，于是废气膨胀冲入进气管内，随后又由活塞的下移运动，把这些废气和新混合气又吸入气缸内，结果气缸内的混合移运动，把这些废气和新混合气又吸入气缸内，结果气缸内的混合气中含有较多的废气。为保证这种废气稀释过的混合气能正常燃烧，气中含有较多的废气。为保证这种废气稀释过的混合气能正常燃烧，就必须供给很浓的混合气，如就必须供给很浓的混合气，如图图1-2中中A点。随着负荷的增加和节气门点。随着负荷的

43、增加和节气门开度的加大，稀释将逐渐减弱，所以在小负荷工况运行时要求的混合气开度的加大，稀释将逐渐减弱，所以在小负荷工况运行时要求的混合气成分如成分如图图1-2中中AB线段，即在小负荷区运行时，供给混合气也应线段，即在小负荷区运行时，供给混合气也应加浓，但加浓程度随负荷加大而变小。加浓，但加浓程度随负荷加大而变小。返回下一页上一页本讲稿第三十五页，共九十四页第四节第四节 汽油发动机的燃烧条件汽油发动机的燃烧条件 在中等负荷运行时，节气门已经有足够大的开度，废气稀释的影在中等负荷运行时，节气门已经有足够大的开度，废气稀释的影响已经不大，因此要求供给发动机稀的混合气，以获得最佳的燃油响已经不大，因此

44、要求供给发动机稀的混合气，以获得最佳的燃油经济性，这种工况相当于图经济性，这种工况相当于图1-2中的中的BC段，空燃比约为段，空燃比约为16 17。返回下一页上一页本讲稿第三十六页，共九十四页第四节第四节 汽油发动机的燃烧条件汽油发动机的燃烧条件 在大负荷时，节气门开度已超过在大负荷时，节气门开度已超过 3/4，这时要随着节气门开度的加大，逐，这时要随着节气门开度的加大，逐渐加浓混合气以满足功率的要求，如图渐加浓混合气以满足功率的要求，如图1-2中的中的CD线段。实际上，在节线段。实际上，在节气门尚未全开之前，如果需要获取更大的扭矩，只要把节气门进一气门尚未全开之前，如果需要获取更大的扭矩，只

45、要把节气门进一步开大就可以实现，因此也就没有必要使用功率空燃比来提高功率，步开大就可以实现，因此也就没有必要使用功率空燃比来提高功率，而应当继续使用经济混合气来达到省油的目的。因此在节气门全开而应当继续使用经济混合气来达到省油的目的。因此在节气门全开之前的所有部分负荷工况都应当供给经济混合气。只是在全负荷工之前的所有部分负荷工况都应当供给经济混合气。只是在全负荷工况时，节气门已经全开，此时为了获取该工况的最大功率必须供给况时，节气门已经全开，此时为了获取该工况的最大功率必须供给功率混合气，如功率混合气，如图图1-2中的中的D点。从大负荷过渡到全负荷工况、节气门点。从大负荷过渡到全负荷工况、节气

46、门达全开位置时，混合气加浓也是逐渐变化的。达全开位置时，混合气加浓也是逐渐变化的。返回下一页上一页本讲稿第三十七页，共九十四页第四节第四节 汽油发动机的燃烧条件汽油发动机的燃烧条件 图图1-2是化油器发动机节气开度与空燃比的对应关系。它一般是化油器发动机节气开度与空燃比的对应关系。它一般分为五个稳定工况分为五个稳定工况:A点为怠速点为怠速(节气门开度最小节气门开度最小),AB段为小负荷段为小负荷(节气门开度由最小至节气门开度由最小至25%),BC段为中负荷段为中负荷(节气门开度节气门开度25%75%)、CD段为大负荷段为大负荷(节气门开度节气门开度75%100%)、D点为全点为全负荷负荷(节气

47、门开度为节气门开度为100%)。返回下一页上一页本讲稿第三十八页，共九十四页第四节第四节 汽油发动机的燃烧条件汽油发动机的燃烧条件 2.电喷发动机节气门开度与空燃比的对应关系电喷发动机节气门开度与空燃比的对应关系(假设为直动式节气假设为直动式节气门门)对于电喷发动机的空燃比随节气门的变化规律，一般分为三个对于电喷发动机的空燃比随节气门的变化规律，一般分为三个稳定工况稳定工况:AB段为怠速、段为怠速、BC段为部分负荷段为部分负荷(节气门开度由最小至节气门开度由最小至75%)、CD段为大负荷段为大负荷(节气门开度节气门开度75%100%。但是上述规律。但是上述规律与实际可能会有差异，这是因为与实际

48、可能会有差异，这是因为:(1)B点和点和C点的节气门开度因车而异。点的节气门开度因车而异。(2)AB段和发动机水温有关，对于化油器不存在发动机温度这段和发动机水温有关，对于化油器不存在发动机温度这样的问题，所以实际样的问题，所以实际AB段要比图中所画的曲线变化复杂得多，段要比图中所画的曲线变化复杂得多，或者说不能用曲线来描述。或者说不能用曲线来描述。返回下一页上一页本讲稿第三十九页，共九十四页第四节第四节 汽油发动机的燃烧条件汽油发动机的燃烧条件 (3)节气门开度不是表征发动机负荷的主要信号。节气门开度不是表征发动机负荷的主要信号。电喷发动机应尽可能在所有稳定工况用空燃比为电喷发动机应尽可能在

49、所有稳定工况用空燃比为14.7的混合气，的混合气，这样可充分发挥燃料的作用，保证排放达标。但实际上是不可能的，这样可充分发挥燃料的作用，保证排放达标。但实际上是不可能的，怠速是由浓变稀，全负荷是由稀变浓，只有怠速是由浓变稀，全负荷是由稀变浓，只有BC段可用段可用14.7的混合气，的混合气，这样可以保证排放不超标。图这样可以保证排放不超标。图1-3是电喷汽油机节气门变化时所需的是电喷汽油机节气门变化时所需的混合气空燃比。混合气空燃比。返回下一页上一页本讲稿第四十页，共九十四页第四节第四节 汽油发动机的燃烧条件汽油发动机的燃烧条件 3.过渡工况要求的混合气过渡工况要求的混合气(四个不稳定工况四个不

50、稳定工况)汽车实际行驶中经常使用的工况不全是稳定工况，而更多的是非汽车实际行驶中经常使用的工况不全是稳定工况，而更多的是非稳态的过渡工况。过渡工况是指负荷或转速随时间不断变化的运行稳态的过渡工况。过渡工况是指负荷或转速随时间不断变化的运行工况。主要过渡工况有冷启动、暖车、加速、减速倒拖等工况。工况。主要过渡工况有冷启动、暖车、加速、减速倒拖等工况。返回下一页上一页本讲稿第四十一页，共九十四页第四节第四节 汽油发动机的燃烧条件汽油发动机的燃烧条件 冷车启动时，发动机要求供给很浓的混合气，只有提供足够的冷车启动时，发动机要求供给很浓的混合气，只有提供足够的汽油蒸气，才能形成可燃混合气。因为在冷启动