汽油机混合气的形成与燃烧学习教案

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1、会计学1汽油机混合气的形成汽油机混合气的形成(xngchng)与燃烧与燃烧第一页，共29页。2第1页/共29页第二页，共29页。3 喷油时刻随发动机喷油方式的不同(b tn)而有所不同(b tn)，但都是在相对曲轴转角的固定转角处。 第2页/共29页第三页，共29页。4 二、喷油量的控制二、喷油量的控制 喷油量的控制由喷油量的控制由ECU根据根据(gnj)发动机的不同运行工况控制喷油器发动机的不同运行工况控制喷油器的不同喷油持续时间来实现。的不同喷油持续时间来实现。工作原理：工作原理：ECU根据根据(gnj)各种传感器测得的发动机进气量、转速各种传感器测得的发动机进气量、转速、节气门开度、冷却

2、液温度与进气温度等多项运行参数，按设定的程序进、节气门开度、冷却液温度与进气温度等多项运行参数，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。电脉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。电脉冲的宽度越大，喷油持续时间越长，喷油量也越大。冲的宽度越大，喷油持续时间越长，喷油量也越大。控制方式：喷油持续时间的控制分为同步喷射和异步喷射持续时间两控制方式：喷油持续时间的控制分为同步喷射和异步喷射持续时间两种控制方式。种控制方式

3、。1起动工况的喷油控制起动工况的喷油控制按预先给定的起动程序来进行喷油控制。按预先给定的起动程序来进行喷油控制。ECU根据根据(gnj)起动开关起动开关及转速传感器的信号，判定发动机是否处于起动状态。及转速传感器的信号，判定发动机是否处于起动状态。（1）通过）通过ECU控制冷起动加浓控制冷起动加浓 （没有冷启动喷油器）（没有冷启动喷油器）（2）通过冷起动喷油器和冷起动温度开关控制冷起动加浓）通过冷起动喷油器和冷起动温度开关控制冷起动加浓 （有冷启动喷油器有冷启动喷油器）第3页/共29页第四页，共29页。5 2起动后的喷油控制 ECU按下式确定喷油持续时间： 喷油持续时间基本喷油时间喷油修正系数

4、电压修正值 基本喷油时间是根据(gnj)空气质量和发动机转速计算出的为实现设定空燃比而需要的喷油时间。 各喷油修正系数: （1）蓄电池电压修正 蓄电池电压修正通常以14电压为基准，低于14时，增加喷油时间。 第4页/共29页第五页，共29页。6（2）进气温度修正）进气温度修正(xizhng) 进气温度不同，空气质量会有变化进气温度不同，空气质量会有变化。为了补偿这个误差，在空气流量计内常。为了补偿这个误差，在空气流量计内常装有进气温度传感器，通常是以装有进气温度传感器，通常是以20时时的进气温度为基准。的进气温度为基准。 （3）起动后喷油修正）起动后喷油修正 为使发动机保持稳定运转，为使发动机

5、保持稳定运转，应随时间变化进行不同程度的加浓应随时间变化进行不同程度的加浓。 喷油修正系数的初始值由冷喷油修正系数的初始值由冷却液的温度决定，然后随着却液的温度决定，然后随着(su zhe)起动运行，修正系数逐渐衰减起动运行，修正系数逐渐衰减。 第5页/共29页第六页，共29页。7（5）加速修正）加速修正 当发动机处于当发动机处于(chy)加速加速工况时，工况时，ECU能自动按一定比例能自动按一定比例适当增加喷油量，修正的大小取适当增加喷油量，修正的大小取决于加速时的发动机冷却液温度决于加速时的发动机冷却液温度，温度越低，修正量越大，持续，温度越低，修正量越大，持续时间越长。时间越长。第6页/

6、共29页第七页，共29页。8（6）大负荷修正）大负荷修正当节气门位置传感器的大负荷触点当节气门位置传感器的大负荷触点(ch din)闭合或节气门开度闭合或节气门开度大于大于70时，时，ECU判断为大负荷工况，此时应按功率混合气要求供给判断为大负荷工况，此时应按功率混合气要求供给喷油量，目的是使发动机发出最大功率。大负荷信号由节气门位置传喷油量，目的是使发动机发出最大功率。大负荷信号由节气门位置传感器测得的节气门开度来决定。当判断出为大负荷时，感器测得的节气门开度来决定。当判断出为大负荷时，ECU调节喷油调节喷油器的持续喷油时间，使喷油量增加。器的持续喷油时间，使喷油量增加。（7）断油控制）断油

7、控制 1）超速断油控制）超速断油控制 对发动机的最高转速进行限制对发动机的最高转速进行限制 。2）减速断油控制）减速断油控制 有利于控制急减速时的有害排放物，降低燃油消耗量，并加大发有利于控制急减速时的有害排放物，降低燃油消耗量，并加大发动机对汽车滑行的制动作用。动机对汽车滑行的制动作用。 开环控制的特点开环控制的特点发动机只是按照发动机只是按照ECU中预先存储的空燃比值对发动机进行控制，中预先存储的空燃比值对发动机进行控制，因而其控制比较简单，但并不检测控制后是否达到了真正的目标，所因而其控制比较简单，但并不检测控制后是否达到了真正的目标，所以不能纠正自身控制产生的相对误差。以不能纠正自身控

8、制产生的相对误差。 第7页/共29页第八页，共29页。93 3理论空燃比的反馈理论空燃比的反馈(fnku)(fnku)控制控制 （又称为闭环控制）（又称为闭环控制）是指借助安装在排气管中的氧传感器送来的反馈是指借助安装在排气管中的氧传感器送来的反馈(fnku)(fnku)信号，信号，对理论空燃比进行反馈对理论空燃比进行反馈(fnku)(fnku)控制的方式。控制的方式。 工作原理：根据工作原理：根据(gnj)(gnj)氧传感器的输出氧传感器的输出特性，氧传感器输出电压信号在过量空气系数特性，氧传感器输出电压信号在过量空气系数1 1处发生跃变。微机有效地利用这一空燃比处发生跃变。微机有效地利用这

9、一空燃比反馈信号，当氧传感器的输出电压突然降低时，反馈信号，当氧传感器的输出电压突然降低时，ECUECU根据根据(gnj)(gnj)这一信号命令喷油器增加供油量这一信号命令喷油器增加供油量，使混合气逐渐变浓，直至加浓到实际空燃比略，使混合气逐渐变浓，直至加浓到实际空燃比略低于化学计量空燃比、氧传感器的输出电压再次低于化学计量空燃比、氧传感器的输出电压再次迅速上升、迅速上升、ECUECU再次发出减少喷油量的命令。再次发出减少喷油量的命令。 在发动机运行中，并不是在所有时刻在发动机运行中，并不是在所有时刻(shk)和任何工况下，氧和任何工况下，氧传感器和反馈控制系统都起作用。传感器和反馈控制系统都

10、起作用。ECU是交替通过开环和闭环两种是交替通过开环和闭环两种方式对喷油量进行控制的。方式对喷油量进行控制的。 第8页/共29页第九页，共29页。10第9页/共29页第十页，共29页。11第七节第七节 汽油机的燃烧室汽油机的燃烧室 为了使汽油机动力性高、经济性好、工作平稳、噪声小、排为了使汽油机动力性高、经济性好、工作平稳、噪声小、排气污染小，对燃烧室提出气污染小，对燃烧室提出(t ch)(t ch)了一系列的要求：了一系列的要求： （1 1）结构紧凑）结构紧凑面容比面容比F FV V （2 2）具有良好的充气）具有良好的充气(chn q)(chn q)性性能能应允许有较大的进、排气门流通截应

11、允许有较大的进、排气门流通截面。面。 （3 3）火花塞位置安排得当）火花塞位置安排得当 （4 4）要产生适当的气体流动）要产生适当的气体流动 （5 5）适当冷却末端混合气）适当冷却末端混合气 第10页/共29页第十一页，共29页。12一、传统一、传统(chuntng)发动机常见的几种燃烧室发动机常见的几种燃烧室1 1、楔形燃烧室、楔形燃烧室特点：结构较紧凑，火焰传播距离特点：结构较紧凑，火焰传播距离较短；充气性能较短；充气性能(xngnng)(xngnng)较好；压缩比较好；压缩比可达可达9.59.510.510.5；有较高的经济性、动力；有较高的经济性、动力性性; ;低速、低负荷性能低速、低

12、负荷性能(xngnng)(xngnng)稳定稳定 。但初期燃烧速度大，工作粗暴，但初期燃烧速度大，工作粗暴，NOxNOx排出排出量较高，废气中量较高，废气中HCHC的含量亦较多的含量亦较多 。应用：在高性能应用：在高性能(xngnng)(xngnng)轿车汽轿车汽油机上较少应用。油机上较少应用。 第11页/共29页第十二页，共29页。132浴盆浴盆(ypn)形燃烧形燃烧室室 特点是：具有一特点是：具有一定的挤气面积定的挤气面积(min j)，但挤流效果差；火焰，但挤流效果差；火焰传播距离较长，燃烧速传播距离较长，燃烧速度较低，使整个燃烧时度较低，使整个燃烧时间长，经济性能、动力间长，经济性能、

13、动力性能不高，性能不高，HC排量多排量多。但工作柔和，。但工作柔和，NOx的的排量较少，工艺性好。排量较少，工艺性好。 第12页/共29页第十三页，共29页。14 3半球形燃烧室半球形燃烧室 特点是：结构紧凑，火焰特点是：结构紧凑，火焰传播距离也是最短的；充气效率传播距离也是最短的；充气效率高，且对转速变化不敏感高，且对转速变化不敏感 ；有较；有较好的动力好的动力(dngl)性能和经济性性能和经济性能，能， HC排放量低排放量低 。但工作粗暴。但工作粗暴，NOx排放较多，末端混合气冷排放较多，末端混合气冷却较差，气门驱动机构也较复杂却较差，气门驱动机构也较复杂。第13页/共29页第十四页，共2

14、9页。15二、稀薄燃烧及缸内直喷式汽油机二、稀薄燃烧及缸内直喷式汽油机 常规汽油机：其混合气是均质的，一般在空燃常规汽油机：其混合气是均质的，一般在空燃比比12.617范围内工作。范围内工作。 稀薄燃烧汽油机：空燃比稀薄燃烧汽油机：空燃比17，且保证动力，且保证动力(dngl)性能。性能。稀燃汽油机的分类：稀燃汽油机的分类：（1）非直喷式稀燃汽油机，包括均质稀燃和）非直喷式稀燃汽油机，包括均质稀燃和分层稀燃式汽油机，一般只能在分层稀燃式汽油机，一般只能在17 25的范的范围内工作。围内工作。（2）缸内直喷式稀燃汽油机，可在）缸内直喷式稀燃汽油机，可在2550范围内稳定工作。范围内稳定工作。 第

15、14页/共29页第十五页，共29页。1617第15页/共29页第十六页，共29页。17第16页/共29页第十七页，共29页。18（2）双火花塞燃烧室）双火花塞燃烧室 燃烧持续时间缩短燃烧持续时间缩短(sudun)，提高了发动机的性，提高了发动机的性能。能。 第17页/共29页第十八页，共29页。1917分层燃烧(rnsho)50第18页/共29页第十九页，共29页。20（1）美国）美国(mi u)德士古分层燃烧系统（德士古分层燃烧系统（TCCS） 优点：优点： 1）部分负荷时有较高的经济性能。）部分负荷时有较高的经济性能。 2）具有优异的多种燃料性能。）具有优异的多种燃料性能。缺点缺点(qud

16、in)： 1）NOx的含量高。的含量高。 2）分层不好时，高负荷冒黑烟，）分层不好时，高负荷冒黑烟，低负荷因过量空气系数过大，燃烧不好，低负荷因过量空气系数过大，燃烧不好，HC含量增加。含量增加。 3）对加速、减速等过渡工况及周）对加速、减速等过渡工况及周围环境变化适应性较差。围环境变化适应性较差。4 4）技术要求高，推广有一定）技术要求高，推广有一定(ydng)(ydng)困难。困难。第19页/共29页第二十页，共29页。21（2） CVCC燃烧系统燃烧系统 它实际上是一种分区燃它实际上是一种分区燃烧方式，有主、副两个燃烧烧方式，有主、副两个燃烧室和两个化油器。室和两个化油器。特点：燃烧速度

17、低，过特点：燃烧速度低，过后燃烧严重，后燃烧严重，CVCC燃烧系燃烧系统的统的NOx排放量仅为一般汽排放量仅为一般汽油机的油机的13；同时；同时(tngsh)排气温度高且处于氧化性气排气温度高且处于氧化性气氛，加之装有热反应器，使氛，加之装有热反应器，使排气中的排气中的HC和和CO进一步氧进一步氧化。化。 第20页/共29页第二十一页，共29页。22 （3）轴向分层稀燃系统）轴向分层稀燃系统(xtng) 当进气门开启当进气门开启(kiq)接近最大升程时，通过安装在进接近最大升程时，通过安装在进气道上的喷油器将燃料对准进气阀喷入缸内；燃料在涡流的气道上的喷油器将燃料对准进气阀喷入缸内；燃料在涡流

18、的作用下，沿气缸轴向发生上浓下稀分层。作用下，沿气缸轴向发生上浓下稀分层。 第21页/共29页第二十二页，共29页。23MVV燃烧系统燃烧系统在进气道中设置在进气道中设置两块薄的垂直隔板，使两块薄的垂直隔板，使进气在气缸内形成进气在气缸内形成(xngchng)三股独立三股独立的滚流的滚流 。第22页/共29页第二十三页，共29页。24高压缩快速高压缩快速(kui s)燃侥（燃侥（HCFB，high compression fast bum）系统）系统 当涡流控制阀不是完全当涡流控制阀不是完全开启时，中性开启时，中性(zhngxng)进进气道的混合气较浓，切向进气道的混合气较浓，切向进气道的混合

19、气较稀，造成分气道的混合气较稀，造成分层充气。层充气。 第23页/共29页第二十四页，共29页。25 发动机压缩比达发动机压缩比达11.5，燃油，燃油消耗率可进一步下降消耗率可进一步下降(xijing)，可大幅度降低冷起动时的可大幅度降低冷起动时的HC排放排放，稳定工作的最大空燃比可达，稳定工作的最大空燃比可达25。第24页/共29页第二十五页，共29页。26 主要工作特点：主要工作特点： 利用立式进气道在气缸中利用立式进气道在气缸中产生逆向翻滚气流；利用一个高产生逆向翻滚气流；利用一个高压（喷射压力压（喷射压力5MPa）的旋流式）的旋流式电磁喷油器，使得电磁喷油器，使得(sh de)喷出的喷

20、出的燃油有好的贯穿度和合适的雾化燃油有好的贯穿度和合适的雾化；可以实现小负荷时分层燃烧；可以实现小负荷时分层燃烧；可以精确控制火花点火时火花塞可以精确控制火花点火时火花塞附近的空燃比，提高了发动机点附近的空燃比，提高了发动机点火的可靠性；可以实现两段燃烧火的可靠性；可以实现两段燃烧；在全工况范围内，可以实现均；在全工况范围内，可以实现均质、分层、二段混合燃烧等。质、分层、二段混合燃烧等。第25页/共29页第二十六页，共29页。27特点：在进气道上安装了特点：在进气道上安装了电子涡流电子涡流(wli)控制阀；燃烧室控制阀；燃烧室为半球屋顶形，活塞顶部设有唇为半球屋顶形，活塞顶部设有唇型深皿凹坑；采用高压（型深皿凹坑；采用高压（813MPa）旋流喷油器；采用了电）旋流喷油器；采用了电控控EGR系统。系统。 GDI的广泛应用，还需要解决一些技术的广泛应用，还需要解决一些技术(jsh)问题。问题。因为因为GDI燃烧系统明显改善燃油消耗率，从长远看，燃烧系统明显改善燃油消耗率，从长远看，GDI燃烧系统燃烧系统终将取代传统的燃油喷射系统。终将取代传统的燃油喷射系统。 第26页/共29页第二十七页，共29页。28第27页/共29页第二十八页，共29页。29第28页/共29页第二十九页，共29页。