可燃混合气成分与汽油机性能的关系

1、一一 可燃混合气成分与汽油机性能的关系可燃混合气成分与汽油机性能的关系1 1、混合气浓度描述、混合气浓度描述空燃比：可燃混合气中，空气与燃料的质量比。（国外常用）空燃比：可燃混合气中，空气与燃料的质量比。（国外常用）理论混合气：空燃比为理论混合气：空燃比为14.714.7的可燃混合气。的可燃混合气。 大于大于14.714.7为稀混合气；小于为稀混合气；小于14.714.7为浓混合气为浓混合气过量空气系数过量空气系数 ( (我国常用我国常用) )(kg)燃油质(kg)空气质(A/F)空燃比量量浓混合气稀混合气标准混合气汽油燃烧气质量完全燃烧所需的理论空气质量燃烧过程实际供给得空111)1(kg2

2、 2、可燃混合气成分对发动机性能的影响、可燃混合气成分对发动机性能的影响可燃混合气的浓度可燃混合气的浓度对发动对发动机的性能影响很大，机的性能影响很大，直接直接影响动力性和经济性影响动力性和经济性。通。通过试验过试验( (发动机转速一定，发动机转速一定，节气门全开，改变汽油量节气门全开，改变汽油量孔尺寸，以获得不同孔尺寸，以获得不同)证明，发动机的功率和耗证明，发动机的功率和耗油率都是随着过量空气系油率都是随着过量空气系数数变化而变化的。变化而变化的。 1.燃油消耗率 2.功率(1)(1)标准混合气（标准混合气（=1=1）：由）：由于混合时间和空间的限制以于混合时间和空间的限制以及气缸内废气的

3、影响，这种及气缸内废气的影响，这种混合气并不能完全燃烧。混合气并不能完全燃烧。(2) (2) 稀混合气（稀混合气（11）: :为实为实际上可能完全燃烧的混合气际上可能完全燃烧的混合气, ,它可保证所有汽油分子获得它可保证所有汽油分子获得足够的空气而完全燃烧足够的空气而完全燃烧. .因而因而经济性最好经济性最好, ,故称经济混合气，故称经济混合气，值多在值多在1.051.151.051.15范围内。范围内。但若但若1.051.151.051.15，将会，将会使燃烧速度减小，热量损失使燃烧速度减小，热量损失增大，发动机过热，加速性增大，发动机过热，加速性变坏，化油器回火，排气管变坏，化油器回火，排

4、气管出现突噜声。出现突噜声。1.燃油消耗率 2.功率(3) (3) 浓混合气（浓混合气（11）：）： 值在值在0.850.950.850.95范围内时，燃烧速范围内时，燃烧速度最快，热量损失小，平均有效度最快，热量损失小，平均有效压力和发动机功率大，称功率成压力和发动机功率大，称功率成分混合气。分混合气。当当 11的稀混合气的稀混合气，这样，功率损失不多，节油效果却很显著。，这样，功率损失不多，节油效果却很显著。 4)4)全负荷工况全负荷工况( (节气门开度达节气门开度达85%85%以上以上) ) 全负荷工况全负荷工况- -要求发出最大功率要求发出最大功率PemaxPemax，=0.85=0.

5、850.950.95, ,汽车需要克汽车需要克服很大阻力（如上陡坡或在艰难路上行驶）时，驾驶员往往需要将服很大阻力（如上陡坡或在艰难路上行驶）时，驾驶员往往需要将加速踏板踩到底，使节气门全开，发动机在全负荷下工作，显然要加速踏板踩到底，使节气门全开，发动机在全负荷下工作，显然要求发动机能发出尽可能大的功率，即尽量发挥其动力性，而经济性求发动机能发出尽可能大的功率，即尽量发挥其动力性，而经济性要求居次要地位。故要求化油器供给要求居次要地位。故要求化油器供给PemaxPemax时的时的值。值。 5)5)起动工况起动工况起动工况起动工况- -要求供给极浓的混合气要求供给极浓的混合气=0.2=0.20

6、.60.6。 因为发动机起动时，由于发动机处于因为发动机起动时，由于发动机处于冷车状态冷车状态，混合气得不到足够，混合气得不到足够地预热，地预热，汽油蒸发困难汽油蒸发困难。同时，由于发动机曲轴被带动的。同时，由于发动机曲轴被带动的转速低转速低，因而被吸入化油器喉管内的因而被吸入化油器喉管内的空气流速较低空气流速较低。难以在喉管处产生足够。难以在喉管处产生足够的真空度使汽油喷出。既使是从喉管流出汽油，也不能受到强烈气的真空度使汽油喷出。既使是从喉管流出汽油，也不能受到强烈气流的冲击而雾化，流的冲击而雾化，绝大部分呈油粒状态绝大部分呈油粒状态。混合气中的油粒会因为与。混合气中的油粒会因为与冷金属接

7、触而冷金属接触而凝结在进气管壁上凝结在进气管壁上，不能随气流进入气缸。因而使气，不能随气流进入气缸。因而使气缸内的缸内的混合气过稀，无法引燃混合气过稀，无法引燃，因此，要求化油器供给极浓的混合，因此，要求化油器供给极浓的混合气进行补偿，从而使进入气缸的混合气有足够的汽油蒸汽，以保证气进行补偿，从而使进入气缸的混合气有足够的汽油蒸汽，以保证发动机得以起动。发动机得以起动。 6)6)加速工况加速工况 发动机的加速是指发动机的加速是指负荷突然迅速增加的过程负荷突然迅速增加的过程。要求混合气量要突增，要求混合气量要突增，并保证浓度不下降并保证浓度不下降。当驾驶员。当驾驶员猛踩踏板猛踩踏板时，节气门开度

8、突然加大，时，节气门开度突然加大，以期发动机功率迅速增大。在这种情况下，空气流量和流速以及喉以期发动机功率迅速增大。在这种情况下，空气流量和流速以及喉管真空度均随之增大。汽油供油量，也有所增大。但由于汽油的惯管真空度均随之增大。汽油供油量，也有所增大。但由于汽油的惯性性 空气的惯性，汽油来不及足够地以喷口喷出，所以空气的惯性，汽油来不及足够地以喷口喷出，所以瞬时汽油流瞬时汽油流量的增加比空气的增加要小得多，致使混合气过稀量的增加比空气的增加要小得多，致使混合气过稀。另外，在节气。另外，在节气门急开时，进气管内压力骤然升高，同时由于冷空气来不及预热，门急开时，进气管内压力骤然升高，同时由于冷空气

9、来不及预热，使使进气管内温度降低。不利于汽油的蒸发进气管内温度降低。不利于汽油的蒸发，致使汽油的蒸发量减少，致使汽油的蒸发量减少，造成混合气过稀造成混合气过稀。结果就会导致发动机不能实现立即加速，甚至有。结果就会导致发动机不能实现立即加速，甚至有时还会发生熄火现象。时还会发生熄火现象。 为了改善这种情况，就应该采取强制方法。在化油器节气门突然开为了改善这种情况，就应该采取强制方法。在化油器节气门突然开大时，强制多供油，额外增加供油量，及时使混合气加浓到足够的大时，强制多供油，额外增加供油量，及时使混合气加浓到足够的程度。程度。 稳定工况对混合气的要求稳定工况对混合气的要求工况工况混合气浓度混合

10、气浓度怠速和小负荷怠速和小负荷 =0.6-0.8=0.6-0.8中等负荷中等负荷 =0.9-1.1=0.9-1.1大负荷和全负荷大负荷和全负荷 =0.85-0.95=0.85-0.95怠速：怠速：发动机在对外无功率输出的情况下以最低转速运转，此发动机在对外无功率输出的情况下以最低转速运转，此时混合气燃烧释放的功，只用以克服发动机内部的阻力。时混合气燃烧释放的功，只用以克服发动机内部的阻力。过渡工况对混合气的要求过渡工况对混合气的要求工况工况混合气混合气冷起动冷起动极浓极浓 =0.2-0.6=0.2-0.6暖机暖机 随温度升高随温度升高加速加速及时加浓及时加浓结论：通过上述分析，可以看出结论：通

11、过上述分析，可以看出 发动机的运转情况是复杂的，各种运转情况对可燃混合气发动机的运转情况是复杂的，各种运转情况对可燃混合气的成分要求不同。的成分要求不同。 起动、怠速、全负荷、加速运转时，要求供给浓混合气起动、怠速、全负荷、加速运转时，要求供给浓混合气11。 中负荷运转时，随着节气门开度由小变大，要求供给由浓中负荷运转时，随着节气门开度由小变大，要求供给由浓逐渐变稀的混合气逐渐变稀的混合气=0.9=0.91.1 1.1 第一章第一章 电控汽油发动机概述电控汽油发动机概述电控系统的基本组成及控制功能电控系统的基本组成及控制功能电控汽油喷射系统的分类电控汽油喷射系统的分类电控汽油喷射系统的优点电控

12、汽油喷射系统的优点一一 电控发动机系统的基本组成及控制功能电控发动机系统的基本组成及控制功能概念：电子技术对发动机进行控制概念：电子技术对发动机进行控制标志：标志：Bosch D-JetronicBosch D-Jetronic发展：模拟电路发展：模拟电路 数字电路数字电路 简单控制简单控制 微机控制微机控制 单一控制单一控制 综合控制综合控制1.1.系统的基本组成：系统的基本组成：信信号号输输入入装装置置主主控控信信号号转速信号转速信号负荷信号负荷信号修正信号修正信号 电子控制单元电子控制单元 ECUECU执行器执行器喷油喷油点火点火怠速怠速排放排放自诊自诊发动机发动机反馈信号反馈信号传感器

13、（控制基础）传感器（控制基础）ECUECU（控制核心）（控制核心） 执行器（控制对象）执行器（控制对象） ECUECU反馈传感器反馈传感器修正传感器修正传感器执行器执行器基本基本传感器传感器基本参数基本参数执行参数执行参数反反馈馈参参数数修修正正参参数数(1).(1).传感器：传感器：任务：将与发动机运行工况有关的各种非电量信号转变为相应任务：将与发动机运行工况有关的各种非电量信号转变为相应的模拟或数字电信号的模拟或数字电信号数目：取决于控制功能的数目和控制精度数目：取决于控制功能的数目和控制精度(2).(2).电控单元电控单元(ECU)(ECU)：任务：接受任务：接受、转换、运算分析、输出执

14、行命令、转换、运算分析、输出执行命令(3).(3).执行器：执行器：任务：受任务：受ECUECU控制，用于完成某项控制功能控制，用于完成某项控制功能控制方式：控制方式：ECUECU直接控制执行元件电磁线圈的搭铁回路直接控制执行元件电磁线圈的搭铁回路 ECUECU控制的电子控制电路操纵执行器控制的电子控制电路操纵执行器2.2.系统的控制功能：系统的控制功能： 据发动机形式制造厂家生产年份不同有很大差异据发动机形式制造厂家生产年份不同有很大差异(1).(1).汽油喷射控制：汽油喷射控制：ECUECU氧传感器氧传感器O O2 2节气门位置传感器节气门位置传感器水温传感器水温传感器执行器执行器空气流量

15、传感器空气流量传感器转速传感器转速传感器基本参数基本参数执行参数执行参数反反馈馈参参数数修修正正参参数数最佳喷油时间最佳喷油时间(2).(2).点火控制：（点火提前角控制，通电时间和爆震控制）点火控制：（点火提前角控制，通电时间和爆震控制）ECUECU爆震传感器爆震传感器空气流量传感器空气流量传感器节气门位置传感器节气门位置传感器水温传感器水温传感器转速传感器转速传感器执行器执行器基本参数基本参数执行参数执行参数反反馈馈参参数数修修正正参参数数定定位位传传感感器器上止点上止点 TDCTDC曲轴转角曲轴转角 CKPCKP凸轮轴凸轮轴 CMPCMP定位参数定位参数点点火火线线圈圈有有 1 1 多缸

16、多缸无无分分电电器器1 21 2同时同时点火点火1 11 1单独单独点火点火TDC:TDC:凸轮（上止点前某角度）凸轮（上止点前某角度）CKP:CKP:转速（角）转速（角）提前控制提前控制CMP:CMP:一缸压缩上止点一缸压缩上止点ECU转速怠速马达怠速开关车速启动信号执行参数反馈参数修正参数ECTA/CP/NPSHL(3).(3).怠速控制：怠速控制：(4).(4).排气净化控制：排气净化控制：开环与闭环控制，废气再循环控制，二次空气喷射控制，燃油蒸开环与闭环控制，废气再循环控制，二次空气喷射控制，燃油蒸发控制。发控制。(5).(5).进气控制：进气控制：进气惯性增压控制（进气惯性增压控制（

17、ACISACIS），废气涡轮增压控制），废气涡轮增压控制(6).(6).警告提示警告提示、故障自诊和失效保护、故障自诊和失效保护：警告提示：控制系统发生故障时，警告提示：控制系统发生故障时，ECUECU控制各种指示和警告装置控制各种指示和警告装置发出警告和信号，使驾驶员能根据故障情况适时做出处理。发出警告和信号，使驾驶员能根据故障情况适时做出处理。故障自诊：故障自诊：控制系统发生故障时控制系统发生故障时, ,除了警告提示，故障信息还以除了警告提示，故障信息还以代码的形式存入存储器，以供检修时调用和参考。代码的形式存入存储器，以供检修时调用和参考。失效保护：失效保护：控制系统发生故障时，除了完成

18、以上功能外，并自动控制系统发生故障时，除了完成以上功能外，并自动按按ECUECU中预置的程序和设定的控制值，使汽车继续运行（性能差）中预置的程序和设定的控制值，使汽车继续运行（性能差）至汽修厂进行检修。至汽修厂进行检修。发动机电子控制系统二二 电控汽油喷射系统的分类电控汽油喷射系统的分类ECUECU计算空燃比计算空燃比执行器执行器传感器直接或间接传感器直接或间接测量进气量测量进气量基本参数基本参数执行参数执行参数1.1.按控制原理分类：按控制原理分类：(1).(1).机械控制式汽油喷射系统（机械控制式汽油喷射系统（K, KEK, KE）气流感知板通过机械机构气流感知板通过机械机构控制供油管路油

19、压，从而控制供油管路油压，从而控制汽油喷射量控制汽油喷射量连续喷射连续喷射机电混合控制系统机电混合控制系统(2).(2).电控汽油喷射系统（电控汽油喷射系统（EFIEFI）特点：喷油器由电磁线圈驱动，喷油量和时机完全由电控单元控制特点：喷油器由电磁线圈驱动，喷油量和时机完全由电控单元控制1 1）据控制功能分：）据控制功能分：单一电控汽油喷射系统；发动机集中管理系统单一电控汽油喷射系统；发动机集中管理系统 2)按有无反馈信号A、开环控制系统传感器信号 计算机 喷油器接受传感器信号与预先存储的各工况下的最佳供油参数对比，计算最佳供油量，后经功率放大器控制喷油器的喷油时间，从而控制空燃比 开环控制方

20、式是把在台架试验获得的发动机各运行工况的最佳控制参数(包括喷油量和点火提前角等)存入Ecu的存储器中，发动机运行时根据由各个传感器所采集的反映发动机运行工况的参数(转速、进气流量、空气温度、冷却水温度等)由计算机判断发动机的实际运行工况，并从事先存入计算机的数据中查出最佳控制参数，发出控制指令，由执行机构控制喷油器的喷油星，其优点是控制过程简单，计算机计算工作量小。但控制系统复杂，需要较多的传感器，当使用条件发生变化时(如电磁喷油器的精度因使用和其他原因发生变化)，其控制精度就会下降低，因此，开环控制方式对发动机和控制系统本身各组成部分的精度要求较高，否则就不能实现最佳控制。B、闭环控制系统

21、传感器信号 计算机 喷油器 氧传感器反馈 闭环控制方式是在发动机排气管安装氧传感器，根据废气中氧含量的变化，计算出燃烧过程中混合气的空燃比，并与计算机存储器中所设定的目标值进行比较，发出控制喷油量的指令，由执行机构控制喷油器的喷油量。在运行过程中控制系统不断进行测试和调整使实际中空燃比保持在最佳值附近，达到最佳控制的目的2 2、按喷油器的布置分类、按喷油器的布置分类1 1、多点喷射（、多点喷射（MPIMPI）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）性。缸内喷射；进气管喷射（缸外喷射）

22、2 2、单点喷射（、单点喷射（SPISPI）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，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。（节气门体喷射再进入气缸。（节气门体喷射TBI,TBI,中央喷射中央喷射CFICFI）, ,结构简单，工结构简单，工作可靠，对发动机本身改动量小，成本低，安装性好作可靠，对发动机本身改动量小，成本低，安装性好3 3、按喷油器喷射方式分类、按喷油器喷射方式分类(1)(1)、连续喷射、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

23、单。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应用：缸外喷射，机械式汽油喷射系统 (2) (2) 、间歇喷射、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，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。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。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。定的相对关系。同步

24、喷射分类：同步喷射分类：A A、同时喷射、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。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。用性好。只用于缸外喷射。进气进气 压缩压缩 作功作功 排气排气排气排气 进气进气 压缩压缩 作功作功作功作功 排气排气 进气进气 压缩压缩压缩压缩 作功作功 排气排气 进气进气1 13 34 42 21801803603605405407207200 0喷油喷油喷油喷油B B、分组喷射、分组喷射将气缸分为

25、两组或三组，所需燃油一次喷完。将气缸分为两组或三组，所需燃油一次喷完。进气进气 压缩压缩 作功作功 排气排气排气排气 进气进气 压缩压缩 作功作功作功作功 排气排气 进气进气 压缩压缩压缩压缩 作功作功 排气排气 进气进气1 13 34 42 21801803603605405400 0喷油喷油喷油喷油C C、顺序喷射、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

26、排放性。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。但系统结构复杂。进气进气 压缩压缩 作功作功 排气排气排气排气 进气进气 压缩压缩 作功作功作功作功 排气排气 进气进气 压缩压缩压缩压缩 作功作功 排气排气 进气进气1 13 34 42 21801803603605405400 0喷油喷油喷油喷油4.4.按进气量的测量方式分类按进气量的测量方式分类(1)(1)间接测量方式（通过其他参数的测量值推算出空气流量）间接测量方式（通过其他参数的测量值推算出空气流量）节气门开度测量方式：又称为节流节气门开度测量方式：又称为节流- -速度方式。这种方式是根速度方式。这种方式是根据

27、用节气门传感器测量的节气门开度和发动机转速推算出吸据用节气门传感器测量的节气门开度和发动机转速推算出吸入空气量并计算燃料量。入空气量并计算燃料量。 单点汽油喷射系统常采用这种方式（废气再循环发动机无法使单点汽油喷射系统常采用这种方式（废气再循环发动机无法使用）。用）。绝对压力测量方式绝对压力测量方式 又称为速度又称为速度- -密度方式。根据用压力传感器测量的进气管内的密度方式。根据用压力传感器测量的进气管内的绝对压力和发动机转速，推算出进气流量，从而确定燃油喷射绝对压力和发动机转速，推算出进气流量，从而确定燃油喷射射量。由于进气管中的压力波功，这种方式的测量精度稍差射量。由于进气管中的压力波功

28、，这种方式的测量精度稍差 采用间接测量方式的汽油喷射系统结构简单，进气阻力小，但采用间接测量方式的汽油喷射系统结构简单，进气阻力小，但是测量精度低，受外界条件影响大，需要对大气压力和进气温是测量精度低，受外界条件影响大，需要对大气压力和进气温度进行修正。度进行修正。(1)(1)直接测量方式（通过空气流量计直接测量单位时间内发动机吸直接测量方式（通过空气流量计直接测量单位时间内发动机吸入的空气量，后据发动机转速计算每一循环的空气量，从而计算入的空气量，后据发动机转速计算每一循环的空气量，从而计算出循环基本喷射量）出循环基本喷射量）体积流量方式：采用翼板式或卡门涡流式空气流量计测量进入气体积流量方

29、式：采用翼板式或卡门涡流式空气流量计测量进入气缸的气体体积流量，电控单元根据测出的空气体积和发动机转速缸的气体体积流量，电控单元根据测出的空气体积和发动机转速计算每一循环的进气空气体积流量，并进行大气压力和温度修正，计算每一循环的进气空气体积流量，并进行大气压力和温度修正，再计算出该循环基本喷油量。再计算出该循环基本喷油量。质量流量方式质量流量方式采用热线式或热膜式空气流量计直接测量单位时间内进入气缸的采用热线式或热膜式空气流量计直接测量单位时间内进入气缸的空气质量流量，电控单元根据测出的空气质量和发动机转速计算空气质量流量，电控单元根据测出的空气质量和发动机转速计算每一循环的进气空气质量流量，再计算出该循环基本喷油量。每一循环的进气空气质量流量，再计算出该循环基本喷油量。测量精度高，反应速度快。无需进行大气压力和温度修正。测量精度高，反应速度快。无需进行大气压力和温度修正。机械控制（机械控制（K,KE）电控电控控制功能控制功能单一控制单一控制集中控制集中控制开环控制开环控制闭环控制闭环控制控制原理控制原理机械控制（机械控制（K,KE）有无反馈有无反馈喷油器布置喷油器布置单点喷射单点喷射SPI多点喷射多点喷射MPI缸内喷射缸内喷射进气管喷射进气管喷射喷射方式喷射方式连续喷射（连续喷射（K,KE）间歇喷射间歇喷射异步喷射异步喷