发动机电控系统的结构与维修2章汽油机对燃料供给与控制的基本要求

发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求主讲：朱明高级技师 .经济师 ,工程师高级技能专业教师汽车维修工高级考评员发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求（一）教学内容 细致地解释在发动机构造课中应该已经认识了的空气与燃料混合所形成的混合气中的空气与燃料的混合比例 空燃比 在发动机不同的运行工况时的不同要求，也就是建立起对所谓的 “控制目标 ”和 “控制要求 ”的认识。 1、空燃比对汽油机稳定工况性能的影响 2、对稳定工况空燃比的控制要求 3、对热机怠速工况进气量和空燃比的控制要求 4、变工况过程中对空燃比和进气量的控制要求 5、点火提前角与空燃比的关系及对点火提前角的控制要求 6、三效催化转化器对空燃比控制的要求 7、混合气分配均匀性发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求（二）考试重点 1、空燃比对汽油机稳定工况性能的影响 2、对稳定工况空燃比的控制要求 3、对热机怠速工况进气量和空燃比的控制要求 4、变工况过程中对空燃比和进气量的控制要求 5、点火提前角与空燃比的关系及对点火提前角的控制要求 6、三效催化转化器对空燃比控制的要求发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求 汽油机的燃料供给方式及其对应的可燃混合气性质与功率调节方式如表 21 所示。 汽油机的燃料供给方式发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求 第 1种供油方式 (化油器供油 )自 20世纪初就被普遍应用，并在几十年间不断完善，但由于其固有的一些缺陷限制了车用汽油机性能更大幅度的提高，近二十几年来已逐渐地被第 2种供油方式 (电子控制向进气管或进气道喷油 )所取代。 采用第 3、 4两种燃料供给方式的稀燃汽油机， 在节能方面有很大优势，但目前尚处于研究阶段，一些关键问题尤其是 NOx排放较多的问题还有待解决。汽油机的燃料供给方式 .发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求第 1种供油方式 (化油器供油 )发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求第 2种供油方式 (电子控制向进气管或进气道喷油 )* .发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求汽油机功率的调节 . 汽油机功率的调节： 以均质可燃混合气为工质的汽油机来说，其依靠节气门改变吸入空气量来实现，而燃料供给系的基本任务就是控制供给的汽油量，使之能与发动机吸入空气量相适应，以形成空燃比适当的可燃混合气。 节气门开大小汽油量多少+气油空燃比适当可燃混合气= =功率调节发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求空燃比影响 . 1 空燃比 对于汽油机的动力性、燃料经济性和有害排放物数量，以及怠速稳定性、加减速圆滑性、冷机启动难易等运行性能 都有很大影响 。 2. 发动机不同的转速、负荷工况和过渡工况所适宜的空燃比值是不同的，而且同一工况在不同的运行条件下 (燃料理化性质、环境温度、蓄电池电压、发动机磨损程度等 )所 适宜的空燃比值也不同 。 3.汽油机的燃料供给系应能随着节气门开度和转速的变化控制燃料量的变化，使各种工况能以各自适宜的空燃比运行，并且最好还能自动适应运行条件的变化，以保证发动机的总体性能最佳。发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求汽油机的怠速工况控制 . 1.在汽油机的怠速工况下，控制系统首先要调整好怠速进气量，然后相应调整燃料量和点火提前角。怠速工况发动机的指示功率全部用于维持其自身的运转以及一些与汽车驱动无关的汽车附件的运转，如发电机、空调压缩机、动力转向泵等。 2.要维持一定的怠速转速，显然必须相应改变发动机的指示功率，即必须改变怠速工况进气量和相应的燃料量。最理想的当然是燃料供给系具有能适应条件的随机变化自动控制怠速进气量的功能，至少也应能针对一些长期性条件变化进行怠速进气量的调整。 3.在启动、暖机、减速等过渡工况中，也需要燃料供给系同时控制进气量和进油量。发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求发动机对燃料供给与控制的要求一、空燃比对汽油机稳定工况性能的影响；二、空燃比对汽油机稳定工况控制的要求；三、空燃比对汽油机怠速工况进气量控制的要求；四、变工况过程中对空燃比和进气量的控制要求；五、点火提前角与空燃比；六、混合气分配的均匀性；七、三元催化转化器与空燃比。发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求什么是空燃比？ 过量空气系数（相对空燃比）空燃比，是混合气中空气与燃料之间的质量的比例，记作 。从理论上说，每克燃料完全燃烧所需的最少的空气克数，叫做理论空燃比，汽油为 14.7。 14.7的混合气叫做稀混合气 ；1时，表示为稀混合气； 一、空燃比对汽油机稳定工况性能的影响发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求2.1空燃比对汽油机稳定工况性能的影响 P211、在定转速下， 同一功率 可以用不同的节气门开度和混合气浓度的组合来获得，某一节气门开度和混合气浓度组合获得的功率可以用其他较大的节气门开度和较稀的混合气浓度组合来获得。定转速混合气调整特性：最经济混合气 浓度和节气门全开时的最大功率混合气浓度：2、 若最经济组合来供油，则在节气门全开时发动机的功率要比发动机最大功率低。1、当转速 n一定时，最经济 a随发动机单位时间吸气量的减少而减少；2、当单位时间吸气量一定时， 最经济 a随着 n的升高而变小。发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求2 1 1 空燃比对动力性能和燃料经济性能的影响 图 2-1所示是汽油机的定转速混合气调整特性。 p9发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求汽油机的定转速混合气调整特性 1)其中每一组点划线或虚线对应于一种节气 门开度 “，而每一工况点的功率 pe和燃油消耗率 be都是在点火提前角调整到最有利的情况下 测取的。发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求汽油机的定转速混合气调整特性 2)由图看出，在定转速下同一功率可以用不同的节气门开度 和混合气浓度 a的组合来获得 (例如图中 c、 d两点 )。 实际上，在定转速下 的大小表示混合气量的多少，用某一 (， a)组合获得的功率改用其他较大的 和较稀的混合气组合自然也可能获得。发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求汽油机的定转速混合气调整特性 3)对同一 (n， Pe)工况而言 ，燃料消耗最少的 (， a)组合必定落在这些定转速 (n)定油门开度 ()混合气调整特性的包络线上 (图中的实线 )。 图看出， 如果就按照该包络线所对应的各最经济的 (， a)组合来供油，则在节气门全开时发动机的功率就低于它可能达到的最大值，即图中 a点的功率小于 b点，后者对应的混合气浓度 a值为最大功率的 a发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求最经济混合气浓度和节气门全开时的最大功率混合气浓度 p9 如果在不同的转速下测取上述混合气调整特性，并将所得的各转速下的最经济 混合气浓度 a(下文记作 a， bmix 。 )和最大功率 a(下文记作 a， pmax)画在同一个以单位时间吸气量 Ga为横坐标的图上，可得到如图 2-2所示的曲线组。发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求最经济混合气浓度和节气门全开时的最大功率混合气浓度 a， bmix和 a， pmax的具体数值与发动机的混合气分配均匀性、点火能量、缸内气体紊流强度、燃料性质等多种因素有关，不同发动机的 a， bmix和 a， pmax在数值虽有差别，但都具有下列趋势。 (1)当转速 n一定时， a， bmix随着发动机单位时间吸气量 Ga的减小而变小。全开节气门时 a， bmix可能稀到 1 051 15，单位时间吸气量 Ga很小时则可能浓到 0 80 9。 (2)使用全开节气门时发动机功率最大的混合气是较浓的混合气， a， pmax约为 0 8 0 9。 吸气量浓度a发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求2 1 2 空燃比对排放性能的影响 图 2-3看出可燃混合气空燃比对 CO、 HC和 NOx排放量的影响， 如果 a1 1时 CO排放量少， HC排放量在 a1 2左右时最少，而氮氧化物 NOx排放量则在 a l 1时最多。 从 3种排放都要减少考虑， 汽油机可用较稀的混合气， 同时用推迟点火和 EGR(排气再循环 ) 来减少 氮氧化物 NOx。 不过这种措施的效果 因 EGR使燃烧速率降低、油耗和 HC排放增加而受到限制。 国家开始实施较严格的排放法规， 只靠机内净化措施和氧化型催化 转化器就不能满足排放要求而必须采用 三效催化转化器了 。 发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求2.2空燃比对汽油机稳定工况控制的要求 P10稳定工况空燃比控制要求：1、在节气门全开和接近全开时供给较浓的混合气，保证获得较大的功率；2、在节气门部分开启时，供给较稀的经济混合气 (理论空燃比混合气 )，保证燃油经济性 (排放环保性 )；发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求2 2空燃比对汽油机稳定工况控制的要求 如图 2-4所示。汽油机各稳定转速负荷工况以什么样的空燃比运行最为有利，必须综合考虑到各方面的要求才能合理确定。 发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求2 2空燃比对汽油机稳定工况控制的要求 在汽油机排放问题还没有引起足够重视、没有法规严格限制的年代，主要考虑的是汽油机的动力性和燃料经济性。合理的稳定工况空燃比的控制要求 ：1.在节气门全开和接近全开时 供给相对空燃比为 a.Pmax或接近于a.Pmax的较浓混合气，以保证外特性上各点功率达到可能的最大值或者只比最大可能值低 2一 3 (少许兼顾 be)，以满足汽车加速、爬坡、高速超车等情况下的功率需要；2.在节气门部分开启时 ，供给相对空燃比为 a.bmin的最经济混合气，使汽车发动机多数运行工况的燃油消耗率尽可能的低。发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求2 2空燃比对汽油机稳定工况控制的要求 实际上，采用化油器供油的汽油机不可能在部分负荷工况实现以最经济混合气运行。 化油器的供给特性与图 2-2所示的a.bmin变 化规律不一致，公差带又宽，还不能随着使用条件的变化自动调整，同时各缸混合气浓度分配也不均匀，为了保证在最不利的情况下不出现个别汽缸混合气过稀失火， 化油器在多数情况下提供的部分负荷工况混合气只能比前述最经济混合气浓一些。 发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求2 2空燃比对汽油机稳定工况控制的要求 电子控制汽油喷射系统 (EFI系统 )的空燃比控制精度高，并能自 动适应一些使用条件下的变化而调整空燃比，各缸混合气分配均匀性在多点喷油时也有改善， 使汽油机部分负荷工况以最经济混合气运行的可能。发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求2 2空燃比对汽油机稳定工况控制的要求 20世纪 80年代中期以后，环境保护问题突出，各国法定的排放限额 降低，采用三效催化转化器，而这就要求在部分负荷工况采用空燃比反馈闭环控制，把空燃比限制在化学计量比附近的一个狭窄范围内以确保排气净化。 只是在节气门全开和接近全开时才用 a等于或接近于 a.Pmax ，的浓混合气以充分发挥发动机的功率潜力。 由于节气门全开工况在市区内汽车运行中所占时间比例小，这时用浓混合气对发动机排放总量的影响不大。发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求2 2空燃比对汽油机稳定工况控制的要求 汽油机对稳定运行工况的空燃比控制要求大体上可归纳如表 2-2所示。实际确定目标空燃比时，需要考虑，例如高负荷工况还要考虑催化器载体是否过热，如果载体温度有超过 850C的可能，应采用比a.Pmax更小的空燃比以保护催化器。发动机电控系统的结构与维修 朱明工作室授人以鱼不如授人以渔第 2章 汽油机对燃料供给与控制的基本要求2.3 空燃比对汽油机怠速工况进气量控制的要求 P121、进气量：怠速进气通路面积在运行中以保持一定的怠速转速为目标而自动增减；2、空燃比：化油器空燃比 a在 0.8左右， 开环控制 a 略小于 1，闭环控制 a 约等于 1；3、怠