汽油机混合气的形成

汽油机混合气的形成第1页，共74页，2023年，2月20日，星期二化油器式汽油喷射式第2页，共74页，2023年，2月20日，星期二1、理想化油器特性经济混合气（空燃比）A/F=17左右功率混合气：A/F=12～14怠速混合气A/F=10～12.4常用工况—中等负荷要求提供经济混合气。负荷>90%以及怠速,低速情况下下—加浓混合气。一、化油器式混合气的形成第3页，共74页，2023年，2月20日，星期二2、真空度喉管真空度：在化油器喉管最小截面处因气体流速加大而产生的负压。控制主供油量的多少。进气管真空度：在节气门之后、混合室及进气管中的负压。控制怠速、加浓装置等的供油量大小。第4页，共74页，2023年，2月20日，星期二第5页，共74页，2023年，2月20日，星期二3、简单化油器特性在怠速及小负荷下工作，则混合气太稀；在中高负荷时，混合气太浓。第6页，共74页，2023年，2月20日，星期二在怠速及小负荷下工作，则混合气太稀；在中高负荷时，混合气太浓。第7页，共74页，2023年，2月20日，星期二4、主供油系的校正校正措施：随着△pn的增加，抑制燃料流量的增加。校正系统：渗入空气法校正系统。第8页，共74页，2023年，2月20日，星期二第9页，共74页，2023年，2月20日，星期二5、满负荷加浓与怠速加浓满负荷加浓装置（1）机械加浓装置开始起作用的点设在节气门全开前10度左右。第10页，共74页，2023年，2月20日，星期二（2）真空加浓装置第11页，共74页，2023年，2月20日，星期二怠速加浓装置第12页，共74页，2023年，2月20日，星期二（二）化油器变工况运行1、加速过程加速过程时，节气门突然变大，油量的增加滞后于空气量的增加，导致混合气浓度瞬时变稀。第13页，共74页，2023年，2月20日，星期二2、急减速过程节气门突然关闭，进气管真空度激增，沿进气管壁面流动的液膜迅速增发，混合气变浓。导致燃烧恶化，排气的有害成分增加。当节气门开大时，缓冲器推杆在膜片弹簧作用下向外伸出一定长度。当汽车急减速时，节气门在回位弹簧作用下急速关闭。节气门操纵臂接触到伸出的缓冲器推杆，由于缓冲器膜片受压缩气体和弹簧作用，因而延迟了节气门的关闭时间。措施：节气门缓冲器；采用电子装置控制节气门开度，提供适量的混合气。第14页，共74页，2023年，2月20日，星期二3、启动过程启动时，转速很低，流经喉管的气流速度也很低，真空度很小，吸不出燃油，即使吸出燃油，也不容易雾化，几乎全部落在管壁上，而此时进气管温度低，燃油不易蒸发，导致混合气浓度极低。启动时要求提供较高的混合气浓度。第15页，共74页，2023年，2月20日，星期二目前常采用的启动装置是阻风门。注意：需要按一定规律开启阻风门，否则会导致混合气浓度过高而熄火。第16页，共74页，2023年，2月20日，星期二二、电控汽油喷射系统1.分类：（1）按喷油器的布置分类多点喷射（MPI）每个汽缸设一个喷油器，可保证各缸混和气的均匀和空燃比的一致性。缸内喷射；进气管喷射（缸外喷射）单点喷射（SPI）将燃油喷射在节气门的前方，燃油喷入后随空气流入进气歧管内，再进入气缸。（节气门体喷射TBI,中央喷射CFI）,结构简单，工作可靠，对发动机本身改动量小，成本低，安装性好。第17页，共74页，2023年，2月20日，星期二气门喷油器输油管进气支管第18页，共74页，2023年，2月20日，星期二第19页，共74页，2023年，2月20日，星期二第20页，共74页，2023年，2月20日，星期二调压器喷油器节气门体位置传感器节气门第21页，共74页，2023年，2月20日，星期二缸内直喷FSITSI第22页，共74页，2023年，2月20日，星期二第23页，共74页，2023年，2月20日，星期二第24页，共74页，2023年，2月20日，星期二第25页，共74页，2023年，2月20日，星期二均匀燃烧和分层燃烧第26页，共74页，2023年，2月20日，星期二（2）按喷油器喷射方式分类连续喷射 特点：喷油器在发动机整个工作过程中不间断喷油，不考虑各缸工作顺序和喷油时刻，控制简单。应用：缸外喷射，机械式汽油喷射系统间歇喷射特点：喷射不连续，每次喷射有固定的喷射持续期和间歇期，喷油持续期长短控制了喷油量的大小。同步喷射：喷油器的开启时间与发动机各缸工作循环间保持一定的相对关系。异步喷射：喷油器的开启时间与发动机各缸工作循环间没有固定的相对关系。第27页，共74页，2023年，2月20日，星期二同步喷射分类：A、同时喷射 所有喷油器并联，同时喷油。两次喷完一个循环的供油量。不需对各缸工作情况进行判断，因此喷油器结构简单，驱动回路通用性好。只用于缸外喷射进气压缩作功排气排气进气压缩作功作功排气进气压缩压缩作功排气进气13421803605407200喷油喷油第28页，共74页，2023年，2月20日，星期二第29页，共74页，2023年，2月20日，星期二B、分组喷射将气缸分为两组或三组，所需燃油一次喷完。进气压缩作功排气排气进气压缩作功作功排气进气压缩压缩作功排气进气1803605400喷油喷油1342第30页，共74页，2023年，2月20日，星期二第31页，共74页，2023年，2月20日，星期二C、顺序喷射按各缸的进气顺序间歇喷油。各缸喷油器相对独立，可根据各缸每次燃烧所需的燃油量为各缸设定一个最佳喷油量和喷油时间，因此可采用更稀薄的混和气，获得更佳的经济性和排放性。但系统结构复杂。喷油喷油进气压缩作功排气排气进气压缩作功作功排气进气压缩压缩作功排气进气1342第32页，共74页，2023年，2月20日，星期二2.特点及组成（1）优点：没有喉管，进气阻力小，充气量增加，提高功率。各种工况下所需混和气空燃比计算精确，使发动机在任何工况下都处于最佳工作状态,提高经济性和动力性。多点喷射能保证各缸混和气浓度相同，且采用较稀的混和气，从而减少了废气中co和HC的含量，排放好，同时节约了燃油提高经济性。喷油雾化好，有利于提高抗爆性。冷启动效果大大改善，加速性能大大提高第33页，共74页，2023年，2月20日，星期二（2）组成燃油供给系统功用：向气缸内供给供给燃烧时所需一定量的燃油.汽油泵回油管汽油滤清器油压调节器输油管路喷油器第34页，共74页，2023年，2月20日，星期二空气供给系统功用：为发动机可燃混合气的形成提供必要的空气，并测量和控制空气量。节气门体空气滤清器空气流量计怠速控制阀电子控制单元空气阀第35页，共74页，2023年，2月20日，星期二电子控制系统组成：电控单元：接受来自各个传感器传来的信号，并完成对这些信息的处理和发出指令控制执行器的动作各种传感器：把各种反映发动机工况和汽车运行状况的参数（非电量参数）转变为电信号（电压或电流）提供给电控单元，使电控单元正确地控制发动机运转或汽车运行。传感器数目的多少取决于控制功能的数目和控制精度。执行器：用来完成电控单元发出的各种指令，是电控单元指令的执行者。第36页，共74页，2023年，2月20日，星期二传感器：空气流量传感器、氧传感器、进气温度传感器、大气压力传感器、水温传感器、转速传感器、爆震传感器、节气门位置传感器等。蓄电池水温传感器节气门位置传感器起动信号空气流量计(或进气压力传感器)转速传感器车速传感器氧传感器稳压电源输入接口A/D转换器喷油控制点火控制怠速控制EGR控制蒸发排放控制故障诊断CPU存储器输出接口传感器ECU执行器第37页，共74页，2023年，2月20日，星期二第38页，共74页，2023年，2月20日，星期二第39页，共74页，2023年，2月20日，星期二第40页，共74页，2023年，2月20日，星期二

1-电动燃油泵2-燃油滤清器3-压力调节器4-喷油器5-空气流量计6-水温传感器7-怠速旁通空气阀8-节气门位置传感器9-氧传感器10-电子控制单元1）L-Jetronic系统典型汽油喷射电控系统第41页，共74页，2023年，2月20日，星期二L-Jetronic系统是一种对多点燃油喷射发动机喷油量进行控制的电控燃油喷射系统。系统主要由以下几个功能模块组成：燃油供给系、工况数据采集系和喷油控制系。第42页，共74页，2023年，2月20日，星期二系统的特点：电控单元以由节气门开度决定的吸入空气量为控制喷油量的基础。以空气流量计和转速传感器检测到的空气流量和发动机转速为确定基本喷油量的依据。采用分组喷射方式，曲轴每转一周各组喷射一次第43页，共74页，2023年，2月20日，星期二1-电动燃油泵2-燃油滤清器3a-节气门位置传感器3b-压力调节器3c-喷油器3d-进气温度传感器连接柱塞3e-节气门怠速控制器4-发动机温度传感器5-氧传感器6-电子控制单元2）Motronic系统典型汽油喷射电控系统它是在L-Jetronic系统的基础上，用一个控制单元将最重要的喷油量控制和点火控制集中在一起，加上其他控制内容，形成一个集中电控系统，即电控发动机管理系统(EMS)。第44页，共74页，2023年，2月20日，星期二系统的特点：整个系统除喷油和点火两个基本子系统外，可根据控制项目扩展的需要而设置其他控制装置，在一个电控单元上实现多参数、多目标的程序控制，具有很好的灵活性和适应性。电控单元根据不同的控制内容，按所存储的由发动机台架试验得到的有关三维脉谱图确定基本控制量，简化了控制程序，提高了控制精度。系统具有故障自诊断、安全保护功能及应急状态控制功能。在使用三元催化转化器时，系统具有用氧传感器进行空燃比反馈控制的功能。第45页，共74页，2023年，2月20日，星期二3.燃油喷射量的控制根据进入气缸的空气流量的确定方式不同，电控汽油喷射系统分为质量流量式、速度-密度式、节气门-速度式。喷油量的控制：根据空气流量计所测量的不同工况实际进入气缸的空气量，由ECU进行处理演算出对应该工况的燃油量，并向喷油器发出控制指令，以达到目标空燃比的控制目的。首先应确定目标空燃比，然后根据进气量控制喷油量。第46页，共74页，2023年，2月20日，星期二（1）目标空燃比的确定常用工况的目标空燃比控制在理论空燃比上。（考虑到利用三效催化转换器来同时净化CO、HC和NOX）启动、怠速以及加减速的工况所对应的空燃比，通过台架标定试验来确定。第47页，共74页，2023年，2月20日，星期二(2)进入气缸的空气量的确定热线式空气流量计保持温差一定，再测量流经热线的电流的大小。第48页，共74页，2023年，2月20日，星期二测出卡门涡频率，同时测量进气压力和温度，即可求得进气质量流量。卡门涡式空气流量计第49页，共74页，2023年，2月20日，星期二喷油量的控制喷油量的控制，其目的是使发动机燃烧混合气的空燃比符合各工况的需要。ECU根据各种传感器测得的运行参数，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。脉冲的宽度越大，喷油持续时间越长，喷油量也越多。发动机运转工况不同，对混合气浓度的要求也不同。特别在一些特殊工况（如起动、急加速、急减速等）下。喷油量的控制方式有起动喷油控制、运转喷油控制、断油控制和反馈控制等第50页，共74页，2023年，2月20日，星期二起动喷油控制起动时，空气流量计不能精确检测。因此，起动时，ECU是按预先设定的起动程序来进行喷油控制，提供浓混合气。发动机冷却液、进气温度越低，喷油量越多。第51页，共74页，2023年，2月20日，星期二

运转喷油控制发动机运转时，ECU主要根据进气量和发动机转速来计算喷油量。为适应不同的工况，ECU的程序通常将喷油量分成基本喷油量、修正油量、增加油量3个部分，将3个部分叠加在一起，作为总喷油量来控制电动喷油器喷油。基本喷油量：根据发动机每个工作循环的进气量，按理论混合空然比计算出的喷油量。修正油量：根据进气温度、大气压力、蓄电池电压等实际情况，对基本喷油量进行适当修正，以使发动机在不同运转条件下都能获得最佳浓度的混合气。增加油量：在一些特殊工况（如暖机、加速等）下，为加浓混合气而增加的喷油量。第52页，共74页，2023年，2月20日，星期二1.超速断油控制——当发动机转速超过允许的最高转速时，由ECU自动中断喷油，防止超速减少有害物排放。2.减速断油控制——减速断油控制的目的是为了控制急减速时有害物的排放，减少燃油消耗量，促使发动机转速尽快下降，有利于汽车减速。

断油控制

第53页，共74页，2023年，2月20日，星期二3.燃油喷射量的控制根据进入气缸的空气流量的确定方式不同，电控汽油喷射系统分为质量流量式、速度-密度式、节气门-速度式。喷油量的控制：根据空气流量计所测量的不同工况实际进入气缸的空气量，由ECU进行处理演算出对应该工况的燃油量，并向喷油器发出控制指令，以达到目标空燃比的控制目的。首先应确定目标空燃比，然后根据进气量控制喷油量。第54页，共74页，2023年，2月20日，星期二（1）目标空燃比的确定常用工况的目标空燃比控制在理论空燃比上。（考虑到利用三效催化转换器来同时净化CO、HC和NOX）启动、怠速以及加减速的工况所对应的空燃比，通过台架标定试验来确定。第55页，共74页，2023年，2月20日，星期二（3）喷油量的控制ECU根据发动机不同工况所测量的实际进入气缸的空气量和对应该工况的目标空燃比，计算所需的燃油量，向喷油器发出相应的控制指令，及喷油器开启持续时间喷射脉宽来完成喷油量的控制。G——每进气行程进入气缸的空气质量Gf——每循环燃烧所必要的燃油量αT——目标空燃比第56页，共74页，2023年，2月20日，星期二喷油量Gf取决于喷油器的喷孔直径、孔数、喷油针阀升程、喷射压力和喷油器的开启持续时间。当喷油器结构确定，并保证喷射压力为常数后，喷油器的喷射量就与喷油器的喷射脉宽Ti成正比。即：ECU根据发动机工况的变化通过调节喷射脉宽Ti来完成喷油量的控制。第57页，共74页，2023年，2月20日，星期二喷油器的喷射脉宽Ti是在标准的台架试验条件下，根据进入气缸的空气质量和目标空燃比确定的基本喷射时间Tp、用来补偿实际工作条件相对标准试验条件差别的修正系数Fc以及喷油器的无效时间Tv来表示。Fc——修正系数Ti——喷射脉宽（实际通电时间）Tp——基本喷射时间Tv——喷油器的无效喷射时间第58页，共74页，2023年，2月20日，星期二TP是在标准试验条件下实现目标空燃比所需要的喷射时间。无效喷射时间Tv是针阀开启时间T0和关闭时间之差Tc。第59页，共74页，2023年，2月20日，星期二1）TP的确定qm/n——发动机每一转进入气缸的空气质量K0——由喷油器结构尺寸、喷射方式以及气缸数确定的常数第60页，共74页，2023年，2月20日，星期二2）FC的确定质量流量式电控汽油喷射系统的修正系数FCFET——温度修正系数FAD——加减速修正系数FO——氧传感器反馈修正系数FL——学习控制修正系数FH——大负荷高转速的增量修正系数第61页，共74页，2023年，2月20日，星期二温度修正系数FET：主要考虑因温度不同影响燃料喷雾质量而造成的对混合气形成过程的影响。低温启动时，燃料雾化蒸发不良，混合气过稀甚至使发动机熄火。当发动机温度过高时，汽油在输送管路中易蒸发，导致实际喷射量减小。特别是在高温再启动时，很容易产生“气阻”现象，影响高温再启动性。即发动机在高低温条件下，按基本喷射时间Tp喷射的燃油量会使混合气过稀。故必须进行加浓修正。起动增量修正、怠速暖车修正、高温修正。第62页，共74页，2023年，2月20日，星期二起动增量修正系数：当发动机在低温起动时，着火后的数十秒内要进行增量修正。在起动过程中，发动机温度越低，燃料蒸发条件越差，所需的燃料修正量就越多，修正时间就越长。修正方法：由起动时的发动机冷却水温确定修正初值，然后根据起动时间进行减量修正。第63页，共74页，2023年，2月20日，星期二第64页，共74页，2023年，2月20日，星期二怠速暖车修正系数：主要用来修正起动后进气门、气缸壁的表面温度以及冷却水温随时间升高的过程中，进气管及气门处的油膜蒸发作用不足而造成的混合气偏稀的部分。怠速暖车修正系数的修正值随冷却水温的降低而增加。该项一直修正到冷却水温到达规定的目标温度停止。第65页，共74页，2023年，2月20日，星期二高温修正系数：高温修正工况是指汽车在大负荷高速行驶后停车一段时间，然后再起动的2-3min时间内。原因：汽车在高速行驶时，由于迎面风的冷却作用，一般燃油温度低于50℃，但一旦停车后，发动机作为热源而向四周散发热量，此时发动机无冷却风，使得发动机舱内的温度升高，燃油温度升高，导致喷油器内的燃料沸腾，产生“气泡”现象。再起动发动机时，燃油喷射时含气泡所以导致实际喷射量减少，缸内混合气变稀，无法正常起动，所以需要修正。方法：检测冷却水温，当水温超过100℃时进行修正；也可以直接测量燃油温度进行加浓修正。第66页，共74页，2023年，2月20日，星期二第67页，共74页，2023年，2月20日，星期二加减速修正系数FAD发动机加速运行时，随着节气门开度的增大，进气量增多，进气压力增加，使得进气管内壁表面附着的油膜蒸发速度降低，从而造成缸内混合气变稀。相反，在减速时，随着节气门开度的减小，进气量减小，进气压力降低，使得进气管内壁表面附着的油膜蒸发速度加快，造成缸内实际混合气变浓。当油膜附着表面的温度降低，油膜蒸发速度变慢，也影响气缸内的