《发动机原理》复习课2

第三章发动机的换气过程§3-1四冲程发动机换气过程§3-2充气效率及其影响因素§3-3提高充气效率的措施§3-4内燃机增压§3-5内燃机废气再循环(EGR)系统

换气过程排气过程进气过程换气过程的任务减少换气损失的前提下

排除废气吸入尽可能多的新鲜工质换气过程的作用尽可能地提高进入气缸的混合气量

保证一定温度和压力的混合气成分

复习第一节

四行程发动机的换气过程第三章发动机的换气过程复习第一节

四行程发动机的换气过程第三章发动机的换气过程一、换气过程四行程发动机的换气过程指上一循环排气门开启到下一循环进气门完全关闭的整个时期，约占410º～480º曲轴转角。（四行程内燃机每一循环曲轴旋转720℃A）为了最大限度地吸进新鲜空气和排尽废气，尽可能地减少换气损失，必须设法延长进、排气的时间。进、排气门都相对于每个冲程开始或结束的上止点或下止点时刻提前开启，滞后关闭，从而在进排气时进排气门都有较大的流通面积，减少进排气阻力，充分进气和排气。复习第一节

四行程发动机的换气过程第三章发动机的换气过程

进气提前角：

1)定义：从进气门开始开启到上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角(或早开角)，α一般为10°～30°。进气迟后角：

1)定义：从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角称为进气迟后角(或晚关角)。β一般为40°～80°。排气提前角：1)定义：从排气门开始开启到下止点所对应的曲轴转角称为排气提前角(或早开角)。γ一般为40°～80°排气迟后角：1)定义：从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角称为排气迟后角(或晚关角)。δ一般为10°～30°。配气相位：

用曲轴转角表示的实际进、排气门开闭时刻和开启持续时间，称为配气相位。复习第一节

四行程发动机的换气过程第三章发动机的换气过程一、换气过程1、排气过程

从排气门开启到排气门完全关闭的这段时间。约占220º～290º曲轴转角。（1）自由排气阶段自由排气阶段分为两个阶段超临界状态亚临界状态（2）强制排气阶段：复习第一节

四行程发动机的换气过程第三章发动机的换气过程一、换气过程2、进气阶段：进气门开始开启到进气门完全关闭的全过程。

准备进气：进气提前角，一般为0º~30º曲轴转角正常进气：活塞下行残余废气膨胀，新鲜气体充入气缸。惯性进气：进气迟闭角，一般为40º～70º曲轴转角。复习第一节

四行程发动机的换气过程第三章发动机的换气过程一、换气过程3、扫气过程：在气门叠开期间，可利用新鲜空气或混合气来进一步扫除缸内废气，这称为燃烧室扫气。燃烧室扫气的作用：1）利用气流压差和惯性清除残余废气，增加新鲜充量。2）降低燃烧室内零件温度。复习第一节

四行程发动机的换气过程第三章发动机的换气过程二、换气损失定义：换气过程中理论循环换气功与实际循环换气功的之差。组成：排气损失和进气损失两部分组成。复习第一节

四行程发动机的换气过程第三章发动机的换气过程§3-2充气效率及影响因素换气过程的评价：残余废气系数

换气完善程度；充气效率：评价气缸进气能力。一、充气效率：实际进入气缸的新鲜充量与进气状态下充满气缸工作容积的新鲜充量之比。

进气状态：非增压—大气状态增压—压气机出复习第三章发动机的换气过程二、影响因素1.进气门关闭时缸内压力2．进气门关闭时缸内气体温度3.残余废气系数4.配气相位5.压缩比6.进气状态二、影响因素1．进气终了时的压力Pa’

pa：pa

，进气阻力，

v

进气阻力的主要措施:—进气管长度、转弯半径，管道内表面粗糙度；气流速度∝n；增压。总结§3-2充气效率及影响因素复习第三章发动机的换气过程

2．进气终了的温度Ta’

Ta’高于进气状态温度，Ta’越高，充入气缸的工质密度越小，φc值愈低。二、影响因素§3-2充气效率及影响因素复习第三章发动机的换气过程3.残余废气系数和压缩比

总结

和

r：

，Vc

，

r

，

v

r

，

v

，同时燃烧恶化。4．配气定时

配气定时：指进气门关闭时Va与气缸总容积之比

Va∝进气迟关

ic，需合理选配配气相位。二、影响因素5.进气状态§3-2充气效率及影响因素复习第三章发动机的换气过程§3-3

提高充气效率的措施一、总体原则（从影响因素出发）减小进气系统阻力：提高pa合理匹配配气相位：综合优化有效容积比和惯性进气。减小排气系统阻力：降低残余废气系数减小进气加热：降低Ta复习第三章发动机的换气过程二、减少进气系统阻力1．降低进气门处的流动损失1)、时面值、角面值（气门的流通能力）2)、进气马赫数Ma3)、多气门结构(1)加大进气门直径(2)增加进气门数目4)、改善配气机构§3-3

提高充气效率的措施复习第三章发动机的换气过程二、减少进气系统阻力2．进气道形状及进气管长度

进气管阻力：支管等长度适当，内表面光滑，避免界面突变；可变进气管长——波动效应。

作用：滤清，消声保证滤清的前提下尽可能减少阻力3．空滤器§3-3

提高充气效率的措施复习第三章发动机的换气过程三、合理选择配气定时进气迟关角的影响1.可变配气相位机构

（1）MIVEC系统：特点：高低速2段式电控可变配气相位的控制机构

(2)

VVT-I(智能可变配气定时)系统：

特点：随n可连续改变进气凸轮轴相对曲轴的位置

改变配气相位。§3-3

提高充气效率的措施复习第三章发动机的换气过程三、合理选择配气定时2.凸轮驱动油压控制式可变配气机构

凸轮到气门之间为高压油路内设有油压柱塞；凸轮经摇臂将其升程转换为柱塞位移

通过液压控制气门开启。3.无凸轮液压式可变配气机构用电磁阀将高压共轨内油量进行合理分配

控制油压柱塞位置

控制气门升程。§3-3

提高充气效率的措施复习第三章发动机的换气过程四、进气管长度及气流的动态效应进气管对

v的影响：进气管长度

进气系统阻力；波动效应

管道内压力波动

1）可变进气管长度2）动态效应：惯性效应波动效应§3-3

提高充气效率的措施复习第三章发动机的换气过程复习§3.4增压技术一、增压的概念

增压：以某种方式提高进气充量的密度，提高进入汽缸的新鲜空气量。二、增压的目的

通过增加充气量，提升发动机动力（功率，增大扭矩）和燃油经济性，同时减少发动机有害废气排放量。

3.4.1增压器的分类及特点复习第三章发动机的换气过程复习三、发动机增压的类型一）按照驱动压气机的方式不同分1机械增压优点：1油门响应迅速--无滞后2加速流畅，无迟滞和突然爆发。3与废气涡轮增压相比，没有排气背压，泵气损失小，排气温度高，可以提高催化转换器的转换效率；缺点：由发动机曲轴带动，消耗了部分输出功，且功耗随着增压比的升高而迅速提高。

复习§3.4增压技术复习第三章发动机的换气过程复习三、发动机增压的类型一）按照驱动压气机的方式不同分2废气涡轮增压广泛应用于柴油机。优点：利用了废气的能量。增压效率高于机械增压。缺点:1涡轮迟滞：启动时低速运转，废气排量小，增压不能同步起效；2在低转速时，发动机扭力输出要比同等排量的自然吸气式发动机还要弱；3涡轮增压器突然介入，这个时候产生的动力将陡增。影响了动力输出的平顺性，给驾驶舒适性带来一定影响。复习§3.4增压技术复习第三章发动机的换气过程复习三、发动机增压的类型二）按照增压器组合方式不同分1复合增压

复习§3.4增压技术复习第三章发动机的换气过程２多（双）级增压联结方式：机械增压+涡轮增压多个增压器复习复习§3.4增压技术复习第三章发动机的换气过程改善了发动机性能：提高了内燃机机械效率；提高了内燃机的指示热效率；改善了燃烧过程。增加了发动机的比功率；扩大了内燃机高原适应性；有利于降低有害气体排放和噪声。增加了柴油机的机械负荷；增加了柴油机的热负荷。增压空气温度增加，在柴油机中引起增压条件下进气密度减小，即在保持不变过量空气系数下，意味着功率下降，不然需要进一步提高增压压力，但柴油机机械负荷又要增加。虽然气缸内工质温度提高有利于柴油机的燃烧，但却使燃烧室内受热零件的热负荷增加。优点：缺点：四、发动机增压的优缺点复习

3.4.2废气涡轮增压器的能量回收二涡轮增压系统的基本类型根据排气能量的利用方式分：恒压涡轮增压系统、脉冲（变压）涡轮增压系统1、恒压涡轮增压系统：

涡轮前的排气压力基本保持平衡。特点：能量传递效率较低、加速性差、转矩特性差。应用：大型柴油机复习§3.4增压技术复习第三章发动机的换气过程一废气涡轮增压系统的原理

2、脉冲（变压）涡轮增压系统：涡轮在进气压力波动较大的条件下工作。特点：对气缸扫气有利、加速性好、有局部气流的撞击损失。应用：中小型发动机复习

3.4.3增压器的工作原理及特性曲线一离心式压气机

原理：叶轮机械能气流的动能离心力

流向叶轮周边

扩压管减速增压。

复习§3.4增压技术复习第三章发动机的换气过程二径流式涡轮机：将排气能量

机械能

原理：喷管：排气能量

动能叶片：将高速气流动能机械能推动叶轮旋转3.4.4涡轮增压器与发动机的匹配

1）增压比的选择结论a.从排放角度选择低增压b.从功率角度选择中高增压(同时必须采取措施降低NOX的排放)2）涡轮增压器与发动机的匹配原理匹配目的a.保证发动机性能达到预期目标；b.使发动机工作区尽可能落在压气机高效运行区。复习§3.4增压技术复习第三章发动机的换气过程1.增压器流量特性的选择：根据发动机匹配目的选择不同流量特性的增压器最求高速性：配入口面积较大涡轮增压器

II型但低速转矩特性差。改善低速特性：配入口截面较小涡轮增压器

I型；但高速流动损失，高速性

折中考虑高低速性能时，增压器按常用的中速范围匹配。2）涡轮增压器与发动机的匹配原理复习§3.4增压技术复习第三章发动机的换气过程2）涡轮增压器与发动机的匹配原理2.涡轮增压器与发动机的联合运行特性复习§3.4增压技术复习第三章发动机的换气过程2）涡轮增压器与发动机的匹配原理3.涡轮增压器与发动机的匹配AR面径比：A/Rnb

喷入排气动量矩

A/R。

增压器匹配时需要优化面径比A/R。面径比小：保证低速性能；（A小流速高）但高速性能差；大：保证高速性能；（A大高速流动阻力减小）

但低速性能差；复习§3.4增压技术复习第三章发动机的换气过程2.涡轮增压器与发动机的联合运行特性2）涡轮增压器与发动机的匹配原理4．VGT/VNT(可变几何喷嘴截面积涡轮增压器)兼顾高低速性能的重要措施可变A/R技术。

特点：R一定条件下，根据E/G不同n

通过可动翼片调节涡轮入口截面积A

实现面径比可变。复习§3.4增压技术复习第三章发动机的换气过程§3.5EGR系统（废气再循环）EGR(废弃再循环)：换气过程中，将已经排出气缸的废气的一部分再次引入进气管与新鲜气体一起进入气缸的过程。EGR对NOx的生成以及燃烧过程的影响

1）稀释效应:2)热效应:3)化学效应:残余废气系数：评价气缸换气的完善程度EGR：调节混合气成分，

混合气总热容

控制燃烧速率，

Tz，有效降低NOx。注意比较：复习复习第三章发动机的换气过程一、EGR率定义：无EGR时进入气缸的空气流量有EGR时进入气缸的空气流量EGR流量

定义2：EGR混合后的CO2浓度流经EGR管气体的度

CO2浓度大气中的CO2浓度专用测试设备

定义1：简单常用但不严密§3.5EGR系统（废气再循环）复习复习第三章发动机的换气过程二、EGR对发动机性能的影响

汽油机实施EGR：进气流量

，但喷油量也

，

A/F(空燃比)保持不变。EGR的作用：

加热混合气，与残余废气一起稀释混合气，工质的总热容，

燃烧速度，

i(着火落后期)，Tz(最高燃烧温度)

，NOx

§3.5EGR系统（废气再循环）复习复习第三章发动机的换气过程柴油机实施EGR：

进入气缸的空气量

喷油量不变

混合气变浓；结果

缸内氧和氮浓度；同时废气的惰性作用

混合气热容

，抑制燃烧，

Tz。

三、EGR系统1）汽油机的EGR系统：机械式和电控式两种

机械式EGR系统：进气压力和排气压力来调节EGR阀开度

控制EGR率。缺点：所能控制的EGR率较小≈5~15%，且控制自由度受限制。电控EGR系统：由ECU控制电磁阀

任意控制EGR率；结构简单，且可精确地实施较大的EGR率（≈15~20%）。系统组成：由EGR阀及其控制系统构成§3.5EGR系统（废气再循环）复习复习第三章发动机的换气过程三、EGR系统2）柴油机EGR系统：外部EGR和内部EGR两种。1.外部EGR系统特点：增压柴油机的EGR率

pp-pj

2.内部EGR系统通过排气门相位的控制

易实现EGR。§3.5EGR系统（废气再循环）复习复习第三章发动机的换气过程第四章燃料与燃烧§4-1发动机的燃料§4-2燃料的使用性能§4-3燃烧热化学§4-4燃烧的基本知识复习§4-1内燃机燃料及其提炼一、石油中烃的分类及性质传统燃料：汽油、柴油

石油中提炼；石油：碳氢化合物主要成分：C，H；少量的S，O2，N2

分子式：CnHm——烃类代用燃料：CNG、LPG、DME、H2、醇类等第四章燃料与燃烧复习§4-1内燃机燃料及其提炼1.碳原子数的影响由烃分子C原子数的不同，其分子量、沸点不同；

构成不同性质的燃料。分馏依次得到：石油气

汽油

煤油

柴油

渣油轻质易挥发粘度增大化学稳定性变好易自燃易点燃第四章燃料与燃烧复习§4-1内燃机燃料及其提炼一、石油中烃的分类及性质CnHm——烃类1.碳原子数的影响轻质易挥发粘度增大化学稳定性变好易自燃易点燃第四章燃料与燃烧复习§4-1内燃机燃料及其提炼2.分子的化学结构对性能的影响1）烷烃：常温下化学性质稳定，但热稳定性差，高温易分解，自然性好—柴油的好成分；2）烯烃：自发火性差，汽油的成分；常温下化学稳定性差，易氧化胶质；不易储存3）炔烃：热裂化产物，不存在原油中；很不稳定，常温下易分解；不易作燃料。4）环烷烃：不易分裂，热稳定性强，汽油机的燃料，石油的重要组成部分。第四章燃料与燃烧复习§4-1内燃机燃料及其提炼2.分子的化学结构对性能的影响5）芳香烃：CnH2n-6；基本化合物是苯：C6H6;

石油中含量少，分子结构坚固；热稳定性高，高温下不易破裂；汽油的良好的抗爆剂；石油炼制中产生。其中，

-甲基萘：C11H10，其抗爆性认为100%第四章燃料与燃烧复习§4-1内燃机燃料及其提炼二、燃料的提炼方法及对燃料性能的影响从石油原油中炼制燃料的典型工艺流程：直馏法：将原油在炼油塔中进行加热蒸馏；

不同分馏温度得到不同成分的燃油这一部分燃料油约占原油的25%~40%裂解法：通过加温加压方法进行裂解；催化重整：使用催化剂进行裂解；加氢精制：将蒸馏后的重油等一些高分子成分用不同手段裂解为分子量较轻的成分。第四章燃料与燃烧复习§4-1内燃机燃料及其提炼三、代用燃料及其特性1、气体燃料天然气燃料的优点：主要成分是甲烷，排放好。辛烷值高达130，可提高压缩比

热效率

。气体燃料，低温起动及低温运转性能良好。天然气燃料的缺点：气体燃料，常温常压下储运性能差，能流密度低，一次充气可行驶距离短。储气压达20MP，燃料容器加重。因气态吸入气缸，充气效率降低；单位体积的混合气热值低，功率降低近10%第四章燃料与燃烧复习§4-1内燃机燃料及其提炼2.醇类燃料：主要指甲醇和乙醇

甲醇：从天然气、煤、生物质等原料中提取。乙醇：从含淀粉和糖的农作物中制取。

特点：相对汽油混合气热值相近，保证发动机动力性能不降低醇的汽化潜热大，进气温度降低，增加充气量，但冷起动困难需要预热。辛烷值高，抗爆性能好，可提高压缩比。沸点低，产生气阻的倾向大。原料来源广泛，可再生，有较好的燃料特性第四章燃料与燃烧复习§4-1内燃机燃料及其提炼3.生物柴油由动物脂肪或植物油通过酯化反应得到的长链脂肪酸甲(乙)酯组成的新型燃料。具有与柴油相近的性能。特点：环保性优良。含S低，不含芳香烃，保持CO2平衡。十六烷值高，燃烧性能好，润滑性能好。闪点高，可溶解，对土地和水的污染小，可大大减轻意外泄漏时对环境的污染

安全性好。可再生。资源不会枯竭。能与石油柴油以任何比例相溶，与柴油混烧或纯烧生物柴油，可直接应用现有的柴油机及供油系统和加油站系统。第四章燃料与燃烧复习§4-2传统燃料的使用特性一、柴油高速柴油机：轻柴油；中低速柴油机：重柴油1.柴油性能的评价指标：1）十六烷值：评价柴油的自燃性。标准燃料：十六烷与

-甲基萘不同比例制成的混合液；规定自燃性：十六烷：100%；-甲基萘：0%定义：被测柴油的自燃性与标准燃料相同时，标准燃料中十六烷的体积百分数为该柴油的十六烷值。十六烷值：与燃料的分子结构有关；可通过原油种类、炼制方法、添加剂来控制;

一般，十六烷值：45~65，不要过大过大：冒烟；过小：不易着火第四章燃料与燃烧复习§4-2传统燃料的使用特性一、柴油2）馏程：评价柴油的蒸发性。用馏出某一百分比的温度范围表示。如：馏出50%的温度T50：表示平均蒸发性；

T50低，

轻馏分多，蒸发快，有利于混合；主要影响暖机性能、加速性、工作稳定性。馏出90%或95%温度T90或T95：表明柴油中难以蒸发的重质成分含量；主要影响燃烧完全经济性。第四章燃料与燃烧复习§4-2传统燃料的使用特性一、柴油3）粘度：表示燃料分子间的内聚力

抵抗分子间相对运动的能力；评定柴油的稀稠度，影响燃料的流动性和喷雾质量;

温度高，粘度小，流动性强；反之相反。4）热值：1kg燃料完全燃烧所释放的热量。柴油hu=42700kJ/kg5）凝点：表示柴油失去流动性，开始凝固的温度，评定柴油的低温流动性。柴油牌号用凝点表示。如：RC10，RC0，RC-10，RC-20，RC-30等。第四章燃料与燃烧复习§4-2传统燃料的使用特性二、汽油1.汽油性能的评价指标：1）辛烷值：评价汽油的抗爆性

定义：被测汽油的抗爆程度与标准燃料相同时，标准燃料中异辛烷含量的体积百分数为被测汽油的辛烷值。

汽油辛烷值：取决于汽油组成、炼制方法、添加剂；2）馏程：指汽油馏出的温度范围，评价蒸发性。10%馏出温度T10：评价低温蒸发性，影响起动性50%馏出温度T50：评价平均蒸发性，90%馏出温度T90：评价难以挥发的重质成分数量

第四章燃料与燃烧复习§4-2传统燃料的使用特性三、汽油、柴油性能差异对发动机性能的影响1.混合气形成和负荷调整上的差异汽油挥发性强：在缸外形成混合气，时间充足均匀混合气；用混合气充量，控制发动机功率——量调。柴油蒸发性差：用喷嘴强制雾化，在缸内形成混合气；进气量不变，喷油量调节功率——质调2.着火和燃烧上的差异：自燃、点燃温度不同汽油自燃点高，点燃温度低：

采用外部能源点燃的方式——点火系；柴油自燃点低，点燃温度高：

采用压缩自燃方式；第四章燃料与燃烧复习§4-3燃烧热化学了解燃烧过程，燃料、空气及产物及其数量关系一、1kg燃料完全燃烧所需的理论空气量1kg燃料（gc+gH+gO）完全燃烧时所需要的理论空气量：第四章燃料与燃烧复习§4-3燃烧热化学二、过量空气系数：评价混合气的性质定义：空燃比

a=1或A/F=14.9——理论混合气

a<1或A/F<14.9——浓混合气

a>1或A/F>14.9——稀混合气汽油机：

a=0.8~1.2柴油机：

am=1.2~1.6

增压柴油机：

am=1.8~2.2柴油汽油电控+三效第四章燃料与燃烧复习§4-3燃烧热化学三、

a>1时完全燃烧的产物1）燃烧前混合气量汽油机/柴油机2）燃烧后的产物3）燃烧后工质摩尔数的增量4）理论分子变更系数

0：C/H化合物构成的液体燃料燃烧后

0>1第四章燃料与燃烧复习§4-3燃烧热化学四、燃料的热值、混合气热值1）燃料的热值：定义：1kg燃料完全燃烧所放出的热量。低热值：产物中H2O以水蒸气状态存在；高热值：产物中H2O以液体状态存在。2）混合气热值：单位混合气完全燃烧所放出的热量设1kg燃料形成的混合气量为M1，燃料低热值h

;则，第四章燃料与燃烧复习§4-4燃烧的基本知识

燃烧过程：着火阶段

燃烧准备过程

燃烧阶段放热过程

一、着火理论着火理论(方式)：

着火热理论

链锁反应理论

点燃1、着火的热理论第四章燃料与燃烧复习§4-4燃烧的基本知识1、着火的热理论加热一充满空气和燃料混合气的容器受热燃料分子和氧分子动能而相撞活化分子相撞能量>反应活化能E时，打破化学键而引起化学反应Tc着火温度Tc=临界温度第四章燃料与燃烧复习§4-4燃烧的基本知识1、着火的热理论T

时，活化分子所占比例

，化学反应加速反应压力的影响：容器不变，

压力，混合气密度

，混合气中n*的绝对数；反应速度

；存在混合气浓度的着火界限；温度和压力低于临界值时，无论在什么浓度下，均不能着火。在低温、低压区着火规律与高温区完全不同

存在着火半岛。第四章燃料与燃烧复习§4-4燃烧的基本知识2、链锁反应自燃着火理论最终燃烧产物，经一些列中间产物反应的结果；中间产物形成过程活性中心、反应物再生链锁反应链锁反应机理：链引发：反应物受某种因素的激发，而产生的自由原子或自由基——具有很强的反应能力；链传播：自由原子与反应物作用，推进反应，产生新的自由原子的过程；

直链反应：一个自由原子生成新的一个自由原子，反应恒速;

支链反应：一个活性中心同时生成两个以上的活性中心，反应加速引爆链中断：活性中心与缸壁、惰性气体相碰撞—无效碰撞，不再引致反应。第四章燃料与燃烧复习§4-4燃烧的基本知识3、点燃：指用电火花产生火焰核心并引起火焰传播的过程点火过程：靠火花能量

局部混合气升温

引起电离

形成活性中心

加速化学反应

形成火焰核。电极间隙与点火能量关系：电极间隙过大

需点火能量越大；间隙过小

能量在大也不能着火。熄火距离：指不能着火的最小电极间隙。混合气浓度限制：超出着火界限，不能着火。汽油机循环变动：火焰核形成过程中条件的随机性造成。第四章燃料与燃烧复习§4-4燃烧的基本知识3、点燃：指用电火花产生火焰核心并引起火焰传播的过程点火过程：靠火花能量

局部混合气升温

引起电离

形成活性中心

加速化学反应

形成火焰核。电极间隙与点火能量关系：电极间隙过大

需点火能量越大；间隙过小

能量在大也不能着火。熄火距离：指不能着火的最小电极间隙。混合气浓度限制：超出着火界限，不能着火。汽油机循环变动：火焰核形成过程中条件的随机性造成。第四章燃料与燃烧复习§4-4燃烧的基本知识二、内燃机的燃烧方式1、预混合燃烧特点：

着火前预先混合而形成可燃混合气体；

在燃烧室空间压力和温度不均匀。

局部点燃后形成火焰核，

在预混合气中以火焰传播形式完成燃烧过程。第四章燃料与燃烧复习§4-4燃烧的基本知识二、内燃机的燃烧方式2、扩散燃烧：压缩终了向缸内高温高压空气直喷燃料；扩散燃烧时缸内温度很高，只要燃料与空气混合，其化学反应就很快进行。

扩散燃烧过程完全取决于燃料和空气的混合过程及速度。扩散燃烧期，燃烧室内同时存在三个相：可燃混合气、空气和燃烧产物。第四章燃料与燃烧第五章汽油机混合气的形成和燃烧§5-1汽油机混合气形成及热功转换特点§5-2汽油机燃烧过程§5-3汽油机燃料喷射量的控制§5-4汽油机燃烧组织方式及燃烧室§5-4汽油机的有害排放物及其控制复习§5-1汽油机混合气形成及热功转换特点内燃机实现热功转换的关键问题：混合气形成方式着火方式汽油的特点，确定其混合气形成方式和着火方式挥发性好外部混合气形成法均匀可燃混合气点燃温度低强制点燃火焰传播燃烧方式一、外部混合气形成特点燃料供给方式分为：化油器和电控喷射两种方式1）化油器式混合气形成原理及特点混合气形成基本原理：

利用空气动力学。第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-1汽油机混合气形成及热功转换特点1）化油器式混合气形成原理及特点这种混合气形成方式存在的问题：喉管节流：进气阻力，泵气损失

，

v

，结冰；多缸机一个化油器：各缸进气支管不等长，造成各缸不均匀性较大；空然比控制精度

不能满足现代节能与排放法规的要求淘汰被电控汽油喷射技术替代第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-1汽油机混合气形成及热功转换特点2）电控汽油喷射（EFI）式混合气形成（1）汽车电子技术发展背景社会要求、

技术支撑电控汽油喷射的主要优点：1．提高了控制自由度，

减小进气阻力，改善各缸均匀性；进气管设计可按动力性要求设计，

最大限度地提高充气效率。2．提高空燃比的控制精度，

改善经济性，且配合三效催化转化器的应用，有效净化尾气排放。3．因汽油喷射雾化，改善混合气形成条件，故提高发动机加减速等过渡工况响应性和冷起动性。第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-1汽油机混合气形成及热功转换特点2）电控汽油喷射（EFI）式混合气形成（2）电控汽油喷射（EFI）式混合气形成特点进入气缸的空气量和燃料量分别控制：空气量空气流量计驾驶员控制；燃料喷射量目标空然比ECU控制。电控汽油喷射的主要问题：根据不同工况下进入气缸的空气量，如何精确控制燃料喷射量

控制最佳混合气浓度。关键问题：

确定不同工况下的目标空燃比；

精确控制燃料喷射量。

需要精确测量进入气缸的空气量第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-1汽油机混合气形成及热功转换特点二、缸内直喷（GDI）式混合气形成：GDI混合气形成特点：

无气道黏附油膜现象，节省额外耗油，

起动性、响应性及A/F的控制精确

缸内雾化、气化吸热有利于充气效率。三、混合气浓度与发动机性能的关系1）混合气浓度对发动机性能的影响理论上：

a=1时完全燃烧，实际上：

a=1.03~1.15时接近完全燃烧

因缸内混合气非均匀；残余废气稀释作用直接影响燃烧。

称此混合气为经济混合气

ab。第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-1汽油机混合气形成及热功转换特点三、混合气浓度与发动机性能的关系1）混合气浓度对发动机性能的影响理论上：

a=1时完全燃烧，实际上：

a=1.03~1.15时接近完全燃烧

因缸内混合气非均匀；残余废气稀释作用直接影响燃烧。

称此混合气为经济混合气

ab。

a=1.3~1.4时：混合气过稀，燃料分子间距增大；氧化速率

，放热<散热

热量不能积累；火焰难传播而熄火。

称该混合气浓度为着火下限。第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-1汽油机混合气形成及热功转换特点三、混合气浓度与发动机性能的关系1）混合气浓度对发动机性能的影响

a=0.8~0.9时：燃料密度相对较高，氧气浓度足够

燃烧速率最快，热损失最小

动力性最好。

称此混合气为功率混合气

aP。

a=0.4~0.5时：严重缺氧，大部分燃料不能燃烧；火焰不能传播而熄火。

称此混合气为着火上限。第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-1汽油机混合气形成及热功转换特点三、混合气浓度与发动机性能的关系2）汽油机各工况对的要求工况

起动、怠速、中小负荷、全负荷和加减速。起动工况：

喷雾及油膜蒸发混合条件最差。

供给

a=0.4~0.6;保证缸内可燃混合气的浓度；怠速：

a=0.6~0.8怠速稳定。中小负荷：随开度

a；常用工况：三效催化+电控排放：

a=1.0全负荷工况：要求供给功率混合气；

a=0.8~0.9第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-1汽油机混合气形成及热功转换特点三、混合气浓度与发动机性能的关系2）汽油机各工况对的要求加减速工况：节气门突变，进气量/进气压力变化

影响进气道表面/进气门背面油膜蒸发；

影响缸内混合气浓度。加速时：进气量

，进气压力

，油膜表面压力

;

阻碍油膜蒸发，

缸内混合气变稀；减速时：进气量

，进气压力

，油膜表面压力

使其蒸发量增加，

缸内混合气变浓。第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-2汽油机燃烧过程一、点火过程火花塞放电过程：三个阶段击穿阶段(10ns)：击穿离子流导通;T=60000K电弧阶段：导通电弧放电;电流高,T=6000K辉光放电阶段：离子化气体扩散,密度，T火焰核形成第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-2汽油机燃烧过程二、正常燃烧过程1）正常燃烧过程的示功图分析：根据缸内压力变化特点，分为三个时期第I阶段：着火阶段，点火~2点；点火能量>40mJ;

作用：形成火焰中心

使火焰传播。要求：尽可能短、稳定。

影响因素：

a，缸内T、p，气流运动，火花能，残气等第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-2汽油机燃烧过程第II阶段：明显燃烧期，从2点~p最高(3)点

要求：明显燃烧期越短，燃烧越快(等容)，经济性动力性愈好；但

p/高噪声振动大，粗暴。第三阶段：后燃期，3点~4点，前阶段未燃分解物在膨胀过程中再次氧化的过程。来源：缸壁附近，缝隙处，高温分解物等后燃越多，排温越高；热效率

要求：尽量减少。第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习2）火焰传播速率1．层流火焰传播速率SL：

指火焰前锋面相对未燃混合气的速度

影响混合气的质量燃烧速率。2．湍流火焰传播速率湍流：由宏观涡流运动和无数个微小气团的无规则运动组成。3．火焰传播速率Sf：定义：火焰传播速率为火焰前锋面相对燃烧室壁面传播的绝对速率，即§5-2汽油机燃烧过程第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-2汽油机燃烧过程3）不规则燃烧1.燃烧循环变动：指稳定工况下，每一循环燃烧过程随机变化的现象。产生原因：火花塞附近

a、湍流特性、强度的随机性；造成i不同。循环变动的评价参数：

pz的变动系数:pmi的变动系数:4）燃烧室壁面的熄火作用

影响：汽油机产生HC排放物的主要来源之一。第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-2汽油机燃烧过程三、不正常燃烧1）爆燃：火花塞点火后，末端气体的自燃现象

原因：点火后，末端气体受火焰面热辐射、压缩，其压力温度

，在火焰前锋到达之前自燃。特证：燃烧速度极快，达数百米/s，造成很大的压力梯度、温度梯度

压力冲击波。危害：严重时动力性/经济性恶化；活塞/气门烧坏;影响爆燃因素：燃料的性质：辛烷值高，抗爆性强末端气体状态：p、T高，易自燃

爆振倾向

；负荷转速：n

，传播速度，爆振倾向；低速大负荷相反，爆振倾向

缸径D：D，传播距离长，爆振倾向。第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-2汽油机燃烧过程三、不正常燃烧2）表面点火炽热表面：排气门/火花塞裙部/积炭等。特点：点火时刻不可控制。早燃：表面点火发生在正常点火之前；工作粗暴，诱发爆燃；后燃：表面点火发生在正常点火之后。

指不靠火花塞而是由燃烧室内炽热表面点燃的现象。第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-2汽油机燃烧过程四、使用因素对燃烧过程的影响1）

a：2）点火提前角：指火花塞跳火时刻到上止点的曲轴转角。不同点火提前角对燃烧过程影响：即每一工况存在最佳点火提前角

随工况变化最佳点火时刻的确定方法——点火调整特性。点火过早：压缩负功，pz,T,易爆燃；点火过迟：燃烧过程在膨胀线上延迟—传热，排温

—热效率第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-2汽油机燃烧过程四、使用因素对燃烧过程的影响3）负荷增加，节气门开度，m1

，

r减小；燃烧条件得到改善，燃烧所需时间t缩短对应曲轴转角减小最佳点火提前角。但随负荷增大，缸压和温度升高，爆燃倾向增加。

=6nt4）转速n：n

，缸内湍流强度，火焰传播速度；燃烧过程所占时间t缩短；爆震倾向。但，由

=6nt；随n

，t变化量很小，而

；最佳点火提前角。第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-3汽油机燃料喷射量的控制混合气形成方式：有化油器，电喷系统：一、电控汽油喷射系统(EFI)1）EFI(ElectronicFuelInjection)的分类：根据进气量的测试方式：分为三种：质量流量式

速度密度式：节气门-速度式：

热线/热膜式卡门涡式板式直接测量进气质量流量由n和进气压力推测进气流量节气门开度和n推测进气流量第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-3汽油机燃料喷射量的控制2）EFI系统的组成：功用：根据进气量，准确控制喷油器喷油量组成：三个系统

空气系统：控制并计量进入气缸的空气量；

燃料系统：由ECU指令正确控制喷油量；

控制系统：由传感器信息，正确判断工况，并计量控制量；

输出给执行器。第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-3汽油机燃料喷射量的控制二、质量流量式EFI喷射量的控制1．目标空燃比的确定综合各工况下的动力性、过渡响应性、排气净化特性、燃油消耗率来确定；2．进入气缸的空气量的确定1)质量流量计：(a)热线式原理：热线产生的热＝向周围的散热(b)卡门涡式：机理：层流中卡门涡频率与层流速度成正比第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-3汽油机燃料喷射量的控制3．喷油量的控制喷油量:=实际进入气缸的空气量/目标空燃比，即Gf：取决于喷孔直径、孔数、针阀升程、喷射压力和喷射脉宽(Ti)当喷油器结构确定，喷射压力为常数时：K0：与喷油器结构有关喷油量的控制喷射脉宽Ti的控制第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-3汽油机燃料喷射量的控制Ti的确定：Tp：基本喷射时间

标准条件下由目标空燃比确定；Fc:Tp的修正系数；Tv:喷油器的无效喷射时间。第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-3汽油机燃料喷射量的控制a)Tp的确定

热线式流量计：喷油器是按每转喷射G:单位时间质量流量；K0：常数；G/n：每转进入气缸的空气质量。卡门涡式流量计：

b）Fc的确定根据进气量的测量方式Fc的确定方法有所不同。质量流量式EFI，主要考虑5个方面的因素：第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-3汽油机燃料喷射量的控制①FET：温度修正系数因温度不同，影响雾化质量

影响混合气浓度。低温时，雾化蒸发不良

混合气过稀

熄火。高温时，燃油易蒸发

“汽阻”现象

影响高温再起动性。起动后增量修正系数：低温起动时，着火后数十秒内进行的增量修正。怠速暖车增量修正系数FI：

修正起动后，进气门、气缸壁表面温度、冷却水温TW随时间而时，油膜蒸发作用不同造成的混合气偏稀的部分。

高温修正系数FT：指汽车大负荷高速行驶后停车10~30分钟后再起动的2~3分钟时间内的加浓修正

第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-3汽油机燃料喷射量的控制②加减速修正系数FAD：加速修正系数FAC：原因：加速时，

造成缸内

a变稀。

减速修正系数FDC：原因：减速时，

a变浓③氧传感器反馈修正系数FO：O2传感器反馈控制

a=1，提高

a的控制精度。

修正方法：

a=1的正确判定ECU反馈控制。第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-3汽油机燃料喷射量的控制④学习控制修正系数FL：原因：因发动机长期使用一些零部件磨损等使反馈控制的空燃比偏离目标值的部分，控制精度

修正方法：三过程a)学习过程：确定

量b)记忆过程：记忆

c)实施过程：修正⑤大负荷高转速增量修正系数FH：原因：大负荷时，要求输出最大转矩

需要功率混合气

a=0.85~0.95。第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-3汽油机燃料喷射量的控制三、速度密度式原理：通过进气压力传感器和温度传感器的测量值，结合发动机转速传感器进行推算进气流量。1．进气量的推测原理由充气效率定义：进入气缸的空气质量：即，通过台架试验确定各工况下的充气效率，实时检测进气压力和温度，

求得Ga。第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5-3汽油机燃料喷射量的控制2．喷油脉宽Ti的确定：Ka：进气温度修正系数；Kw：怠速暖车修正系数;Kk：加减速修正系数；Kp：节气门开度修正系数；Kf：反馈修正系数；Ks：起动后增量修正及油耗控制修正系数；Ki：怠速稳定修正系数。第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5.4汽油机燃烧组织方式及燃烧室一、对燃烧室的基本要求燃烧室结构形状:

影响混合气形成、火焰传播、放热规律、传热损失以及爆燃倾向。要求：1)结构要紧凑面容比A/V：表征火焰传播距离、散热面积以及熄火面积；

2)良好的充气性能进气门/进气道布置，流通面积，进气阻力3)火花塞位置缩短火焰传播距离4)可组织适当的气流第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5.4汽油机燃烧组织方式及燃烧室二、燃烧室内的气流特性燃烧室内宏观气流运动特性的定义：涡流：绕气缸中心线（z轴）旋转的气流滚流：绕⊥于气缸中心与缸心距沟成的面(y轴)旋转的气流侧滚流：绕⊥气缸中心与缸心距构成面的（x轴）旋转的气流组织燃烧室内气流的方式:

进气系统和燃烧室形状配合

进气涡流方式;

只通过燃烧室形状在压缩过程中形成挤流方式第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5.4汽油机燃烧组织方式及燃烧室三、典型燃烧室楔形：结构较紧凑、火焰传播距离短，挤气面较大半球形：结构紧凑，A/V值小火焰传播距离最短初期燃烧速率快浴盆形：椭圆形挤气效果差，A/V值大，火焰传播距离长碗形：结构紧凑，火焰传播距离短，挤气效果好燃烧室的A/V较大，散热损失第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5.4汽油机燃烧组织方式及燃烧室四、汽油机分层给气和稀薄燃燃烧系统1）分层燃烧均匀混合燃烧特点：A/F变化范围窄(=12.6~17)，且在较高温度下易爆燃

限制

,

t

;分层给气燃烧的特点：缸内形成A/F梯度分布;

火花塞附近较浓可靠点燃；

分层燃烧方式分类：根据燃料喷射方式分为

进气道喷射式和缸内直喷式两种。第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5.4汽油机燃烧组织方式及燃烧室四、汽油机分层给气和稀薄燃燃烧系统（1）进气道喷射式分层给气燃烧方式根据缸内气流特性分为：轴向分层燃烧方式横向分层燃烧方式1．轴向分层稀薄燃烧关键技术：喷射时期与缸内气流的匹配

A/F可达22晚喷，配合缸内强列涡流，实现A/F的轴向梯度分布2．横向分层稀薄燃烧利用4气门机构，采用滚流式进气道，配合活塞顶结构形状，形成滚流。第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5.4汽油机燃烧组织方式及燃烧室四、汽油机分层给气和稀薄燃燃烧系统(2)缸内直接喷射（GDI）式稀薄燃烧GDI燃烧系统与PFI的比较PFI：保留节气门；进气道喷射形成油膜；稀燃范围有限。GDI：将喷油器安装在气缸盖上直接向燃烧室内喷油。

更容易控制缸内混合气形成。1．GDI混合气形成机理关键技术：进气系统和燃烧室形状

缸内滚流；高压喷射

控制喷雾与缸内气流配合；火花塞及喷射位置匹配3~5MPa第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5.4汽油机燃烧组织方式及燃烧室四、汽油机分层给气和稀薄燃燃烧系统(2)缸内直接喷射（GDI）式稀薄燃烧2．GDI燃烧方式的特点因车用发动机不同工况对A/F要求不同：

稀燃工况范围只限于中小负荷区。3．典型的GDI分层稀燃系统①TCCS燃烧系统②GDI滚流分层稀燃系统涡流滚流2）稀薄燃烧控制第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5.4汽油机燃烧组织方式及燃烧室四、汽油机分层给气和稀薄燃燃烧系统2）稀薄燃烧控制控制方法空燃比反馈控制法气缸压力反馈控制法：§5.5汽油机的有害排放物及其控制一、汽油机有害排放物及其产生机理汽油机的有害排放物：排气中的CO、HC、NOx、CO2；

曲轴箱通风向大气排出的HC排放；燃料供给系中燃料蒸发的HC等。第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5.5汽油机的有害排放物及其控制1）NO因素及措施：O2浓度，燃烧温度Tz，滞留时间2）CO

产生机理及影响因素

C/H不完全燃烧产物

受反应速度、温度及

a的影响在

a<1时因缺氧C不能完全氧化，易生成CO；

a>1下燃烧时局部不均匀

局部燃烧不完全

CO排气中，未燃碳氢化合物HC不完全氧化

少量CO一、汽油机有害排放物及其产生机理第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5.5汽油机的有害排放物及其控制3）HC影响因素①缸内壁面淬冷效应：壁面对火焰的冷却作用②缝隙效应③积碳和壁面油膜的吸附效应④不完全燃烧⑤失火一、汽油机有害排放物及其产生机理第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5.5汽油机的有害排放物及其控制1）NO因素及措施：O2浓度，燃烧温度Tz，滞留时间2）CO

产生机理及影响因素

一、汽油机有害排放物及其产生机理3）HC影响因素第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5.5汽油机的有害排放物及其控制二、影响汽油机排放特性的使用因素排放物是燃烧过程的产物凡是影响混合气形成和燃烧条件的因素影响排放物。1）

a的影响

NOx的峰值出现在

ab=1.03~1.16

a<ab虽Tz高,但O2浓度；过浓：Tz；CO/HC

a>ab虽O2浓度，但Tz

过稀：HC第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5.5汽油机的有害排放物及其控制二、影响汽油机排放特性的使用因素2）点火提前角的影响

a一定时，

igTz，NOx；后燃，排温HC；

e

3）转速的影响n

燃烧滞留时间

,NOx；紊流强度；紊流过强CO/HC

4）负荷的影响中小负荷：随负荷

，

r,改善燃烧条件

CO/HC;

但，NOx

；大负荷

aPNOx，CO/HC

第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5.5汽油机的有害排放物及其控制三、汽油机排放控制技术机内措施/机外措施（前处理、后处理）机内措施（冷机）：控制HC机内措施(热机)：控制或改善燃烧过程。后处理：催化转化器前处理：添加助燃剂；

EGR；第五章汽油机混合气的形成和燃烧复习§5.5汽油机的有害排放物及其控制四、汽油机的增压及米勒循环1）汽油机增压存在的主要问题易爆燃（压缩比不高）热负荷高（需强度校核）汽油机与增压器的匹配困难（高低速、响应）2）米勒循环+偶合螺杆压气机，实现增压兼顾高低速。第五章汽油机混合气的形成和燃烧第六章柴油机混合气形成和燃烧§6-1柴油机热功转换的特点§6-2柴油机的燃烧过程§6-3燃油喷射和雾化§6-4混合气的形成和燃烧室§6-5燃烧过程的影响因素§6-6柴油机的排放控制技术复习§6-1柴油机热功转换的特点柴油机以，循环热效率。混合气形成和燃烧特点：混合气形成时间极短；混合气空间时间分布极不均匀；燃料喷射过程和燃烧过程同时存在。质调节：输出功，喷油量；喷射期间，散热损失；反之极短时间内快速喷射燃烧粗暴;燃料供给方式发展：机械式泵－管－喷嘴电控高压喷射系统：高压共轨/泵喷嘴/高压单体泵第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-2燃烧过程一、燃烧阶段的划分由示功图分为四个阶段：1、着火延迟期（

i）：喷油开始~压力脱离压缩线；混合气形成的物理过程：喷雾

分散

蒸发

汽化

混合

i，dp/d，NOx，粗暴

i

，dp/d

，NOx

，温柔

但，燃烧不好，CO和HC，经济性

第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-2燃烧过程一、燃烧阶段的划分2、速燃期：压力脱离压缩线~最高压力点pz

在

i内形成的可燃混合气同时燃烧预混合燃烧影响因素：i内形成的可燃混合气量i内喷入量3、缓燃期：最高压力点~最高温度点喷射过程结束，边喷边燃烧扩散燃烧阶段；影响因素：混合气形成速度燃料与空气的扩散速度燃烧室内气流特性及强度燃烧室。4、补燃期：Tmax~基本燃烧完尽可能减小补燃期第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-2燃烧过程二、燃烧放热规律：燃烧过程：预混燃烧放热速率快（混合气量）扩散燃烧放热速率缓（扩散）瞬时放热率：燃烧过程中任一时刻，单位时间内（每度曲轴转角）燃烧所放出的热量。累计放热率x：从燃烧过程开始至任一时刻为止燃烧所放出的累积热量与每循环燃料燃烧总热量之比。工质的做功能力：

dp/d

(工质做功能力)，与燃烧规律和膨胀速率有关第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-2燃烧过程二、燃烧放热规律：

控制燃烧过程

放热规律的三要素：燃烧始点喷射时刻；放热规律曲线形状喷射规律；燃烧持续时间扩散速率燃烧室内部气流特性，和燃料喷射方式的优化匹配是控制柴油机燃烧放热规律的主要手段。第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-2燃烧过程三、柴油机的有害排放物和振动噪声

CO和HC的生成机理与汽油机相同，

但柴油机

a>1，CO排放较低；

喷油晚，缝隙激冷效应小，故其HC排放较低。柴油机有害排放物：NOx,PM,且二者矛盾。CO21)NOx的生成机理:根据燃料及其混合气形成方式分为：热力NO(ThemalNO)

快速NO（PromptNO）

燃料NO（FuelNO）第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-2燃烧过程2）碳烟的生成机理1．碳烟的生成过程碳烟：可溶性有机成分（SOF）和不可溶成分；由燃烧时生成的含碳粒子及其表面上吸附的多种有机物组成。高温热分解生成的HC，没有与空气再接触的部分变成微粒。2．碳烟的生成条件生成条件：高温缺氧；缺氧：空燃比为5.25~5.65的比较浓的狭窄范围；高温：在预混合火焰温度2000~2400K范围内出现峰值；第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-2燃烧过程2）碳烟的生成机理PM控制途径：提高火焰温度（不可取）控制A/F，避免局部过浓

具体措施：促进碳烟的氧化过程

组织燃烧室内的气流运动，促进紊流混合；促进喷雾的微粒化高压喷射。PM控制的基本原理：由PM和NOx形成领域，

控制火焰领域内混合气的浓度和温度。第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-2燃烧过程四、柴油机排放控制策略抑制与混合燃烧过程

NOx，促进扩散燃烧

PM五、柴油机的燃烧噪声发动机的噪声源：燃烧噪声、机械噪声、进气噪声、排气噪声等。燃烧噪声：与气缸压力升高率成正比，且直接与NOx排放有关。燃烧噪声大

气缸压力升高率

，

预混合燃烧的混合气量多，气缸内温度

，NOx排放量

。控制措施：降低NOx排放第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-2燃烧过程六、冷起动特性压燃式发动机起动过程取决于低温下混合气形成和着火燃烧条件。压缩温度和雾化条件冷起动时温度和n最低燃料雾化不良冷起动困难。即

T0低

Tc低，传热损失大，喷雾雾化差；

n低，漏气

，造成Tc、pc降低，不利于自燃。改善措施温度：提高压缩比

电热塞加热进入气缸的空气雾化：高压喷射第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-3燃油喷射和雾化一、对燃料喷射系统的要求现代车用柴油机喷射系统的要求1．喷射压力高压化，且可任意调控

保证燃料快速、良好雾化。2．喷油器响应特性足够快

在极短时间内，喷油规律的自由控制

达到最佳喷油时刻和理想喷油规律。3．喷雾特性与燃烧室内气流特性的最佳匹配。适应高效率低排放燃烧方式的要求第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-3燃油喷射和雾化二、喷射雾化和油束特性喷雾(油束)特性取决于喷油器的结构、喷射压力和背压，是影响混合气形成的主要因素油束特性：用几何形状和雾化质量评价核心部分液滴密集，速度高油束外侧液滴稀少，速度低几何形状：贯穿距离L；贯穿率和喷雾锥角或B

贯穿率：油束射程与喷孔出口沿喷孔轴线到达燃烧室壁面的距离的比值

表征燃油喷到燃烧室壁面的程度贯穿距离第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-3燃油喷射和雾化二、喷射雾化和油束特性

油束的雾化质量：

液滴的细度和均匀度表示。均匀度是表示油束中液滴大小相同程度及直径分布的均匀程度。细度用油束中液滴的平均直径表示，该值越小雾化质量越好第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-3燃油喷射和雾化三、喷射系统1）位置式喷射系统

1.位置式喷射系统

机械/电控都属于泵－管－喷嘴型结构；

喷油泵是核心部分；

喷油器只起喷油作用，供油压力控制；喷油泵按结构分为直列泵和分配泵。第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-3燃油喷射和雾化三、喷射系统1）位置式喷射系统控制：滑套相对柱塞的位移

改变供油始点

供油预行程

在一定范围内实现供油时刻的任意控制a)停油位置b)部分负荷供油位置c)全负荷供油位置柱塞套进、回油孔柱塞螺旋槽测量控制齿杆第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-3燃油喷射和雾化三、喷射系统1）位置式喷射系统第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-3燃油喷射和雾化三、喷射系统1）位置式喷射系统喷油过程喷油泵端燃油压力喷油器端燃油压力喷油器针阀升程１、喷射延迟阶段从柱塞上控制边缘或顶面刚遮盖进油孔的供油始点Op到针阀开启的喷油始点O0的一段曲轴转角；２、主喷射阶段从喷油始点O0起到喷油泵回油造成喷油泵端的燃油压力开始下降的时刻为止的一段曲轴转角３、喷射结束阶段从喷油器端的燃油压力开始降低的时刻起到喷油器针阀完全落座停止喷油为止第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-3燃油喷射和雾化三、喷射系统1）位置式喷射系统供油规律喷油规律存在的问题：供油规律与喷油规律不同；出现不正常喷射现象：二次喷射；喷油压力波动滴油现象；高压密封断续喷射；针阀周期跳动隔次喷射；2循环喷1次第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-3燃油喷射和雾化三、喷射系统2）时间-压力式电控喷射系统特点：不断高压化典型类型：高压共轨系统、泵喷嘴和单体泵三种1.高压共轨系统高压共轨系统特点：结构上：把泵-管-喷嘴三个单元，按各自功能相互独立起来充分提高控制自由度。功能上：实现高压喷射；

喷射压力、喷射时刻、喷油规律达到可直接调控

放热规律可控制。第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-3燃油喷射和雾化三、喷射系统2）时间-压力式电控喷射系统1.高压共轨系统

各单元的作用：①高压泵：按一定速率向共轨供油，保证轨压恒定供油原理：多山凸轮每转供三每次供油频率与喷射频率一致

②共轨的作用：将高压泵提供的高压油蓄压

按恒定压力均匀分配到各缸喷油器。③喷油器的主要作用：根据ECU的控制指令完成定量、雾化及喷油规律的控制。第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-3燃油喷射和雾化三、喷射系统2）时间-压力式电控喷射系统1.高压共轨系统

高压共轨喷射系统的特点：共轨压力波动小不存在压力波引起的难控区、失控区以及调速器能力不足等问题；喷射压力独立于n和负荷可实现理想喷油规律易实现多阶段脉冲喷射过程喷射规率自由控制

喷射量仅取决于共轨压力和喷油器通电脉冲宽度;高压

高压泵驱动损失

，需耐高压和高压密封。0.51.01.52.02001501005096MPa80MPa48MPa38MPa喷射量mm3/st通电脉冲幅Ti/ms第六章柴油机混合气形成和燃烧复习§6-3燃油喷射和雾化三、喷射系统2）时间-压力式电控喷射系统2.泵喷嘴：结构特点：♦泵喷嘴体、控制阀及电磁阀等组成；

♦柱塞偶件和喷油器偶件集成在一个壳体内。

喷油正时和喷油量：由电磁阀控制进油阀开启时刻和持续时间来控制高压系统容积很小易高压化(>200MPa)

可靠性好；但复