汽车发动机汽油机电控系统概述课件

参考书化油器：《内燃机构造》，谭正三主编，机械工业出版社。电控汽油喷射：《汽车电子学》，王绍銧，清华大学出版社。汽车电子控制系统，西安交通大学讲义。参考书化油器：1第五章电控汽油喷射系统§5.1概述§5.2汽油喷射发展历史§5.3电子汽油喷射系统第五章电控汽油喷射系统§5.1概述2§5.1概述§5.1概述31.汽油及汽油的性能汽油是从石油中提炼出来的多种碳氢化合物的混合物（碳85％，氢14％，另外含有少量的胶质、硫化物、酸类和灰分）。按照生产工艺，汽油可分为直馏汽油（将石油加热到313～473K所得到的轻质烃燃料，方法简单、出油量低，占石油的25～30％)、裂化汽油(将石油中的重烃分子加热到773K、加压到6.86MPa，裂化为轻质烃。在催化剂作用下，加热温度可降低，生成催化裂化汽油，汽油品质好、产量高）、人工合成汽油（将煤在高温723K、高压6.86MPa下通入氢气，使碳和氢化合为汽油，汽油品质好）汽油的性能蒸发性抗爆性：辛烷值（OctaneNumber)，四乙铅，汽油的选用胶质:汽油的某些碳氢化合物，由于空气中氧的作用，在日光照射及金属容器的触媒作用，在一定的温度条件下，将生成胶质而阻塞油道，使供油量减少甚至中断。沉积在气门上的胶质，在高温下碳化，可能粘着在气门或破坏气门的密封，导致气门烧坏。1.汽油及汽油的性能汽油是从石油中提炼出来的多种碳氢化合物42.汽油燃料供给系统的功用根据发动机运转工况的需要，向发动机定时、定量供给一定数量的燃油，以形成产生一定功率输出的可燃混合气。空燃比A/F：汽油机燃油供给装置向进气管提供一定比例的燃油与空气混合．形成可燃混合气，其中空气质量与燃油质量之比称为空燃比．通常用A／F表示．其公式如下：

A/F=空气质量／燃油质量理论空燃比：使1kg汽油完全燃烧按化学当量计算需要14．7kg空气．空燃比等于14．7，称为理论空燃比。过量空气系数λ：在实际的汽油机燃烧过程中,燃烧1kg汽油可消耗的空气不一定就是理论所需要的空气量，它与汽油机的结构和使用工况密切相关。吸入气缸中的实际空气量可能大于或小于理论空气量。实际空气量与理论空气量的比值称为过量空气系数，可用λ表示。

λ=实际空气量／理论空气量＝实际空燃比／14.7

用λ可清楚地表示混合气稀浓程度：

λ<1.0A／F<14.7浓混合气

λ=1.0A／F=14.7标准混合气，理论（空燃比）混合气

λ>1.0A／F>14.7稀混合气

2.汽油燃料供给系统的功用根据发动机运转工况的需要，向发动5空燃比对发动机性能影响

空燃比对发动机燃烧的影响功率混合比(λ＝0.8~0.9):混合气燃烧速度最快，发动机输出功率最大。经济混合比(λ＝1.05~1.15):比理论空燃比稍多的空气量，保证燃烧充分，油耗率低。空燃比对排放的影响空燃比对发动机性能影响空燃比对发动机燃烧的影响6发动机工况或负荷变化对空燃比的要求怠速工况：发动机进气量很少，发动机缸内残留废气量多，对新鲜充量的稀释作用大，必须供给很浓的混合气，才能保证发动机稳定燃烧。中小负荷工况：发动机大部分时间在此区域运行，燃烧经济混合气，以保证发动机的经济性。功率运行区:节气门开度大于80％，要求发动机以满足动力性要求为主，此时燃烧功率混合气。冷车起动时：燃油与空气的温度低，燃油的蒸发性差；汽油容易附着在进气道及气缸壁上。为了保证起动顺利，要求供给很浓的混合气。温度越低，混合气越浓，例如：在－20～－40℃时，空燃比可小至2。暖机阶段：发动机进入暖机阶段，也需要较浓的混合气，加浓程度随发动机的温度升高而减小，一直到发动机进入稳定正常运行，加浓量为0。发动机工况或负荷变化对空燃比的要求怠速工况：发动机进气量很少7发动机工况或负荷变化对空燃比的要求加速阶段：发动机节气门突然增大，进气压力增加，进气量增加，由于燃油液滴的惯性较空气大，燃油液滴的蒸发量随压力增加而减小，进入气缸的混合气会瞬时变稀，如果过稀会使发动机加速困难。为了防止这种现象，加速瞬间应适当加浓混合气予以补偿，以获得良好的加速性能。减速阶段：当驾驶员松开油门踏板时，发动机节气门突然减小，此时由于惯性作用，发动机仍保持高速运行，进气压力急剧降低，使附着在管壁上的燃油加速汽化，这必将造成混合气过浓，为了避免出现这种现象，并获得良好的经济性和排放性能，减速时最好暂时切断燃油供应，待发动机转速降低到一定程度后再恢复供油。发动机工况或负荷变化对空燃比的要求加速阶段：发动机节气门突然8第一代汽油机：化油器汽油机化油器对空燃比的控制精度十分有限。燃油雾化程度较差。

易导致多缸机充量分配不均匀。增加进气阻力，导致充气效率降低。化油器结冰。燃油蒸发吸收汽化潜热；喉口处流速升高，压力温度下降。

浮子式化油器的工作受发动机姿态的影响。

发动机倒拖影响油耗和排放。化油器汽油机燃油经济性、排放差，动力性差。

第一代汽油机：化油器汽油机9欧洲轻型汽车排放限值法规生效日期COHCNOx欧洲I1992年2.720.97欧洲II1995年10月2.20.5欧洲III2000年2.30.20.15欧洲IV2005年1.00.10.08欧洲轻型汽车排放限值法规生效日期COHCNOx欧洲I199210汽车发动机汽油机电控系统概述课件11第二代汽油机：电控汽油喷射主要技术特征：采用进气道多点低压汽油喷射技术（MPFI）；采用顶置四气门；燃烧室采用蓬形燃烧室；尾气采用三元催化反应器进行处理。优点能根据汽油机工况不同，供给最佳空燃比的混合气。可对各个气缸空燃比进行连续的精确的控制，使各个气缸混合气的质和量都比较均匀，保证各缸的工作性能最好。充气效率比传统化油器方式高，发动机具有更高的功率和转矩，这是因为没有化油器喉管的节流损失。发动机油耗较低，改善了排放。容易起动，暖机快，过渡工况性能和加速性能好，汽车驾驶性能好。为发动机新技术的应用提供可能，如高压缩比和稀燃系统、多气门、可变压缩比、可变气门定时和汽油机增压等。缺点冷起动排放高：喷射压力较低，SMD约为150~300μm；在进气口处形成油膜。中、低负荷采用理论空燃比，燃油经济性差。节气门存在导致泵气损失，燃油经济性差第二代汽油机：电控汽油喷射主要技术特征：采用进气道多点低压汽12第三代汽油机——GDI以本田SI-DISI发动机为代表，无节气门，采用分层燃烧技术，燃料在气缸压缩行程后期使用旋流喷嘴（8～12MPa,SMD约为20μm)喷入气缸。优点油耗降低20％左右：无节气门、压缩比高（12，汽油直接喷射入气缸，汽油蒸发使充量温度降低，爆振倾向减少）、采用稀燃。加速性能改善。冷起动性能改善，HC、CO排放降低。缺点NOx排放的后处理较难。微粒排放增加：局部混合气较浓中小负荷HC较多：油雾碰到活塞顶部和缸壁；分层燃烧使局部混合气较稀；排气温度低，不利于HC后氧化第三代汽油机——GDI以本田SI-DISI发动机为代表，无节13§5.2汽油喷射发展历史§5.2汽油喷射发展历史14机械控制汽油喷射系统

（K-Jetronic)机械控制汽油喷射系统

（K-Jetronic)15汽车发动机汽油机电控系统概述课件16汽车发动机汽油机电控系统概述课件17机械电子控制汽油喷射系统（KE-Jetronic)机械电子控制汽油喷射系统（KE-Jetronic)18电子控制汽油喷射系统电子控制汽油喷射系统19D型电子控制汽油喷射系统D型电子控制汽油喷射系统20L型电控汽油喷射系统L型电控汽油喷射系统21LH型电控汽油喷射系统LH型电控汽油喷射系统22参考书化油器：《内燃机构造》，谭正三主编，机械工业出版社。电控汽油喷射：《汽车电子学》，王绍銧，清华大学出版社。汽车电子控制系统，西安交通大学讲义。参考书化油器：23第五章电控汽油喷射系统§5.1概述§5.2汽油喷射发展历史§5.3电子汽油喷射系统第五章电控汽油喷射系统§5.1概述24§5.1概述§5.1概述251.汽油及汽油的性能汽油是从石油中提炼出来的多种碳氢化合物的混合物（碳85％，氢14％，另外含有少量的胶质、硫化物、酸类和灰分）。按照生产工艺，汽油可分为直馏汽油（将石油加热到313～473K所得到的轻质烃燃料，方法简单、出油量低，占石油的25～30％)、裂化汽油(将石油中的重烃分子加热到773K、加压到6.86MPa，裂化为轻质烃。在催化剂作用下，加热温度可降低，生成催化裂化汽油，汽油品质好、产量高）、人工合成汽油（将煤在高温723K、高压6.86MPa下通入氢气，使碳和氢化合为汽油，汽油品质好）汽油的性能蒸发性抗爆性：辛烷值（OctaneNumber)，四乙铅，汽油的选用胶质:汽油的某些碳氢化合物，由于空气中氧的作用，在日光照射及金属容器的触媒作用，在一定的温度条件下，将生成胶质而阻塞油道，使供油量减少甚至中断。沉积在气门上的胶质，在高温下碳化，可能粘着在气门或破坏气门的密封，导致气门烧坏。1.汽油及汽油的性能汽油是从石油中提炼出来的多种碳氢化合物262.汽油燃料供给系统的功用根据发动机运转工况的需要，向发动机定时、定量供给一定数量的燃油，以形成产生一定功率输出的可燃混合气。空燃比A/F：汽油机燃油供给装置向进气管提供一定比例的燃油与空气混合．形成可燃混合气，其中空气质量与燃油质量之比称为空燃比．通常用A／F表示．其公式如下：

A/F=空气质量／燃油质量理论空燃比：使1kg汽油完全燃烧按化学当量计算需要14．7kg空气．空燃比等于14．7，称为理论空燃比。过量空气系数λ：在实际的汽油机燃烧过程中,燃烧1kg汽油可消耗的空气不一定就是理论所需要的空气量，它与汽油机的结构和使用工况密切相关。吸入气缸中的实际空气量可能大于或小于理论空气量。实际空气量与理论空气量的比值称为过量空气系数，可用λ表示。

λ=实际空气量／理论空气量＝实际空燃比／14.7

用λ可清楚地表示混合气稀浓程度：

λ<1.0A／F<14.7浓混合气

λ=1.0A／F=14.7标准混合气，理论（空燃比）混合气

λ>1.0A／F>14.7稀混合气

2.汽油燃料供给系统的功用根据发动机运转工况的需要，向发动27空燃比对发动机性能影响

空燃比对发动机燃烧的影响功率混合比(λ＝0.8~0.9):混合气燃烧速度最快，发动机输出功率最大。经济混合比(λ＝1.05~1.15):比理论空燃比稍多的空气量，保证燃烧充分，油耗率低。空燃比对排放的影响空燃比对发动机性能影响空燃比对发动机燃烧的影响28发动机工况或负荷变化对空燃比的要求怠速工况：发动机进气量很少，发动机缸内残留废气量多，对新鲜充量的稀释作用大，必须供给很浓的混合气，才能保证发动机稳定燃烧。中小负荷工况：发动机大部分时间在此区域运行，燃烧经济混合气，以保证发动机的经济性。功率运行区:节气门开度大于80％，要求发动机以满足动力性要求为主，此时燃烧功率混合气。冷车起动时：燃油与空气的温度低，燃油的蒸发性差；汽油容易附着在进气道及气缸壁上。为了保证起动顺利，要求供给很浓的混合气。温度越低，混合气越浓，例如：在－20～－40℃时，空燃比可小至2。暖机阶段：发动机进入暖机阶段，也需要较浓的混合气，加浓程度随发动机的温度升高而减小，一直到发动机进入稳定正常运行，加浓量为0。发动机工况或负荷变化对空燃比的要求怠速工况：发动机进气量很少29发动机工况或负荷变化对空燃比的要求加速阶段：发动机节气门突然增大，进气压力增加，进气量增加，由于燃油液滴的惯性较空气大，燃油液滴的蒸发量随压力增加而减小，进入气缸的混合气会瞬时变稀，如果过稀会使发动机加速困难。为了防止这种现象，加速瞬间应适当加浓混合气予以补偿，以获得良好的加速性能。减速阶段：当驾驶员松开油门踏板时，发动机节气门突然减小，此时由于惯性作用，发动机仍保持高速运行，进气压力急剧降低，使附着在管壁上的燃油加速汽化，这必将造成混合气过浓，为了避免出现这种现象，并获得良好的经济性和排放性能，减速时最好暂时切断燃油供应，待发动机转速降低到一定程度后再恢复供油。发动机工况或负荷变化对空燃比的要求加速阶段：发动机节气门突然30第一代汽油机：化油器汽油机化油器对空燃比的控制精度十分有限。燃油雾化程度较差。

易导致多缸机充量分配不均匀。增加进气阻力，导致充气效率降低。化油器结冰。燃油蒸发吸收汽化潜热；喉口处流速升高，压力温度下降。

浮子式化油器的工作受发动机姿态的影响。

发动机倒拖影响油耗和排放。化油器汽油机燃油经济性、排放差，动力性差。

第一代汽油机：化油器汽油机31欧洲轻型汽车排放限值法规生效日期COHCNOx欧洲I1992年2.720.97欧洲II1995年10月2.20.5欧洲III2000年2.30.20.15欧洲IV2005年1.00.10.08欧洲轻型汽车排放限值法规生效日期COHCNOx欧洲I199232汽车发动机汽油机电控系统概述课件33第二代汽油机：电控汽油喷射主要技术特征：采用进气道多点低压汽油喷射技术（MPFI）；采用顶置四气门；燃烧室采用蓬形燃烧室；尾气采用三元催化反应器进行处理。优点能根据汽油机工况不同，供给最佳空燃比的混合气。可对各个气缸空燃比进行连续的精确的控制，使各个气缸混合气的质和量都比较均匀，保证各缸的工作性能最好。充气效率比传统化油器方式高，发动机具有更高的功率和转矩，这是因为没有化油器喉管的节流损失。发动机油耗较低，改善了排放。容易起动，暖机快，过渡工况性能和加速性能好，汽车驾驶性能好。为发动机新技术的应用提供可能，如高压缩比和稀燃系统、多气门、可变压缩比、可变气门定时和汽油机增压等。缺点冷