第四章 汽油机混合气的形成和燃烧

1、第四章第四章 汽油机混合气的形成和燃烧汽油机混合气的形成和燃烧第一节第一节 汽油机混合气的形成汽油机混合气的形成一、化油器式混合气的形成一、化油器式混合气的形成二、电控汽油喷射式混合气的形成二、电控汽油喷射式混合气的形成一、化油器式混合气的形成一、化油器式混合气的形成特点：特点：机械式燃油配制，对发动机运行状态的适应性、响应速度和控制的精确性难以满足要求，尤其在加速、冷起动等过渡工况下，难以满足排放要求。机械式化油器电控化油器现已淘汰现已淘汰二、电控汽油喷射式混合气的形成二、电控汽油喷射式混合气的形成包括燃料供给系统空气供给系统电子控制系统1、电控汽油喷射系统、电控汽油喷射系统燃料供给系统燃料

2、供给系统 发动机工作时，电动燃油泵把汽油从油箱中泵送出去，经燃油滤清器除去杂质和水分后，经过供油管，流入燃油分配管，然后分送到各个喷油器。燃油分配管末端装有油压调节器，对燃油压力进行调整，多余的燃油经油压调节器流回油箱。 空气供给系统空气供给系统 在这一系统中，空气经空气滤清器、空气流量计、节气门体、进气总管、（或）怠速控制阀、进气歧管，最终进入气缸。 电子控制系统电子控制系统 电子控制系统主要由控制器及各种传感器组成，其作用是根据反映发动机工况的各种信息，并将这些信息与存储在只读存储器（ROM）中的信息进行比较，确定喷油器针阀的开启时间和持续时间，保证供给发动机最佳可燃混合气。2 2、喷油量

3、的控制、喷油量的控制起动控制冷机起动加浓冷机起动加浓冷起动喷油器喷入附加燃油冷起动喷油器喷入附加燃油ECU直接加浓直接加浓按预先给定的起动程序来进行喷油控制，起动时空气流量计信号误差大，不能作为计算依据启动开关（接通）启动开关（接通）转速传感器（低于某一转速）转速传感器（低于某一转速）ECU固定喷油量固定喷油量冷却液温度进气温度起动转速运转控制总喷油量总喷油量=基本喷油量基本喷油量+修正喷油量修正喷油量+增加油量增加油量/QKA nA进气量，kg/h;n发动机转速，r/min;K比例常数。空气流量计和转速传感器是最重要的两个传感器按空燃比14.7计算运转控制总喷油量总喷油量=基本喷油量基本喷油

4、量+修正喷油量修正喷油量+增加油量增加油量进气温度修正大气压力修正蓄电池电压修正运转控制总喷油量总喷油量=基本喷油量基本喷油量+修正喷油量修正喷油量+增加油量增加油量起动增量暖机增量加速增量大负荷增量断油控制超速断油控制减速断油控制节气门位置传感器中的怠速开关接通发动机冷却液温度已达正常温度发动机转速高于某一数值同时满足这3个条件才断油反馈控制闭环控制氧传感器检测排气中的氧浓度，空燃比14.7，氧耗尽。空燃比14.7，氧多余。ECU喷油量修正起动、大负荷、暖机氧传感器未达到一定温度（如350）氧传感器出现故障进行开环控制 怠速时的进气是通过两条绕过节气门的旁通气道进入发动机的。一条旁通气道的流

5、通截面由怠速调节螺钉调整，在使用中保持不变；另一条旁通气道的流通截面由怠速控制阀控制。3 3、怠速自动控制、怠速自动控制1-节气门；2-旁通气道；3-旁通阀；4-怠速控制阀；5-ECU；6-转速传感器；7-节气门位置传感器；8-水温传感器 在怠速自动控制过程中，ECU不断地从发动机转速传感器得到发动机的实际转速信号，并将这一实际转速与目标转速相比较，最后按实际转速和目标转速的偏差，向怠速控制阀发出控制信号。 怠速转速的调节调整旁通空气量 喷油量调整电控汽油喷射式与化油器式相比有以下优点： （1）进气管道中设有狭窄的喉管，空气流动阻力小，充气性能好，输出功率大。 （2）混合气的分配均匀性较好。

6、（3）可以随着发动机使用工况及使用场合的变化而配制一个最佳的混合气成分。 （4）具有良好的加速等过渡性能。 （5）经济性能较好。缺点：系统布置复杂，制造成本高。 三、两种混合气形成方式的比较三、两种混合气形成方式的比较第二节第二节 汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程一、正常燃烧过程一、正常燃烧过程1 1、着火延迟期（、着火延迟期（1212） 从电火花跳火开始到明显的火焰核心形成以前的这段时间，称为着火延迟期。 点火提前角 汽油的热稳定性较高,一时还不能产生自燃。电火花的高能量，使火花塞电极间隙处的混合气温度急剧升高，极大地加速了反应的进行，经过短暂时间后，才形成明显燃烧的火焰核心。为什么会有着火延迟

7、期?2 2、明显燃烧期（、明显燃烧期（2323）一般用压力上升速度来表示压力变化的急剧程度。 3232(/)apppkpCA 从火焰中心形成（示功图上缸内压力偏离压缩线的2点）开始，到气缸内压力达到最高点（点3）为止，这段时间称为明显燃烧期。3 3、补燃期（、补燃期（33） 从示功图上最高压力点（点3）以后的燃烧，称为补燃期。 补燃是活塞向下止点移动时进行的，这时活塞已经接近膨胀行程的中后期，燃料的热能不能得到充分的利用。所以，补燃是我们所不希望的。 二、不规则燃烧二、不规则燃烧定义： 指在稳定正常运转的情况下，各循环之间的燃烧变动和各气缸之间的燃烧差异。各循环间的燃烧变动各循环间的燃烧变动原

8、因：燃料分配不均匀程度和气体扰动的影响。各缸间的燃烧差异各缸间的燃烧差异原因：燃料分配不均匀。1 1、爆燃（爆震燃烧）、爆燃（爆震燃烧）1 1）产生的原因）产生的原因远离火花塞的末端远离火花塞的末端混合气产生自燃混合气产生自燃三不正常燃烧三不正常燃烧2 2）影响爆燃的因素）影响爆燃的因素燃料性质：辛烷值越高，抗爆性越好。末端混合气的压力和温度火焰前锋传播到末端混合气的时间。3 3）造成的危害）造成的危害零件承受过度载荷因为爆燃使摩擦副表面的油膜被破坏，爆燃磨损比正常磨损大27倍。零件温度过高，冷却水温度过高， 发动机效率下降（附面层被冲击破坏， 则高温燃气会传到缸壁及外面介质，致使温度过高）加

9、剧磨损 2 2、表面点火、表面点火1 1）定义）定义 汽油机中,凡是不靠电火花点火而由燃烧室内炽热表面点燃混合气的现象统称表面点火。 炽热点：排气门头部，火花塞电极，燃烧室积炭早燃是表面点火的一种现象。 2)2)早燃早燃定义：定义：指在火花塞点火之前，炽热表面就点燃混合气的现象。 危害危害特征特征原因：原因：炽热表面引起早燃 相比于爆燃，由于没有压力冲击波，故“敲缸声”比较沉闷。发动机过热，功率下降。a) 早燃诱发爆燃、爆燃加剧表面点火。b) 压缩功增大，发动机功率下降。c) 零件过热。d) 燃烧速率快，发动机工作粗暴。1 1、定义：、定义：燃烧速度是指单位时间燃烧的混合气量。 TTTdmU

10、Adt2 2、U UT T与紊流的关系与紊流的关系 紊流导致了火焰前锋面严重扭曲，火焰前锋扭曲越多，UT 越高。四燃烧速度四燃烧速度3 3、燃烧速度与混合气成分的关系、燃烧速度与混合气成分的关系4 4）当）当0.4 1.31.31.41.4时时 混合气太稀，火焰难以传播，称此混合比为火焰传播下限火焰传播下限。 严重缺氧，火焰也不能传播，称此混合比为火焰传播上限火焰传播上限。 为了保证可靠地工作，汽油机一般为0.61.2，相当于空燃比=918。5 5）小结）小结1 1、燃料性质的影响、燃料性质的影响 燃料性质对燃烧过程的影响主要表现在对爆燃的影响上。辛烷值愈大，燃烧的爆燃顷向愈小。 五五. .使

11、用因素对燃烧的影响使用因素对燃烧的影响2 2、混合气成分的影响、混合气成分的影响 1）当=0.80.9时，火焰传播速度最快，这时发动机的功率Pe最大。由于这时燃烧产生的压力pZ和温度TZ都较高，所以产生的爆燃的倾向也最大。2）随着混合气的变稀，在 =1.031.1时，燃烧较完全，be最低，但缸内温度最高，NOX排放量大。 3）当混合气过浓或过稀时，都会产生不完全燃烧， CO、HC排放量增大。3 3、点火提前角、点火提前角的影响的影响点火提前角过大时点火提前角过大时点火提前角过小时点火提前角过小时 会使燃烧在膨胀过程中进行，燃烧的最高压力和最高温度将降低，而热损失增多，发动机的功率也下降。 增加

12、了压缩功的消耗，示功图面积也减小，功率降低，同时，发动机工作粗暴性增加，爆燃的倾向也增加。4 4、转速的影响、转速的影响 在转速增时，点火提前角也应适当增大，否则燃烧将拖延到膨胀过程，致使发动机的功率和经济性下降。为此，在汽油机的分电器中一般都装有离心点火提前角装置。 随燃烧时期不同而不同，转速的变化几乎不影响着火延迟期所需的时间，但转速对明显燃烧期的影响是很大的。 当运转中的发动机产生的爆震燃烧可以用提高转速的方法来消除它。5 5、负荷的影响、负荷的影响 当负荷减少时，节气门开度变小，进入气缸的混合气量减少，而残余废气量是几乎不变的，这样残余废气所占比例相对增大，相当于对进入气缸的混合气起到稀释作用。同时，由于每循环燃烧的混合气数量减少，使气缸壁与燃烧室壁的温度都有下降。这些因素都使混合气的着火延迟时间加长。为此，必须相应地加大点火提前角。因而在分电器中都装有真空点火提前调节装置