电控汽油发动机概述

1、会计学1电控汽油发动机概述电控汽油发动机概述2022-4-292022-4-292022-4-29 汽油机使用的燃料是汽油，汽油是从石油中提汽油机使用的燃料是汽油，汽油是从石油中提炼出来的碳氢化合物。按辛烷值不同分为几个牌号炼出来的碳氢化合物。按辛烷值不同分为几个牌号。以。以RQRQ打头，后跟汽油的辛烷值。（汽油的辛烷值打头，后跟汽油的辛烷值。（汽油的辛烷值通常有两种测定方法，即研究法（通常有两种测定方法，即研究法（RONRON）和马达法（）和马达法（MONMON），其换算关系为（），其换算关系为（RONRON）= =（MONMON）+10+10。）例如。）例如代号为代号为RQ-90RQ-90

2、，RR是燃的汉语拼音字头，是燃的汉语拼音字头，QQ是汽的是汽的汉语拼音字头，代表燃汽油汉语拼音字头，代表燃汽油-90-90是辛烷值（表示研究是辛烷值（表示研究法辛烷值为法辛烷值为9090），压缩比大的汽油机应选用较高牌），压缩比大的汽油机应选用较高牌号的汽油。由于环保的要求，我国在号的汽油。由于环保的要求，我国在20002000年年7 7月月1 1日日推广使用无铅汽油，含铅量小于推广使用无铅汽油，含铅量小于2.5mg/L2.5mg/L为无铅汽油为无铅汽油。汽油的使用性能指标主要有蒸发性、热值、抗爆。汽油的使用性能指标主要有蒸发性、热值、抗爆性性 2022-4-29 爆燃是由于压缩比过大，爆燃是

3、由于压缩比过大，气体压力和温度过高，在燃烧室气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。爆燃时火焰以极高的速率向外传播，甚至在气体来不常燃烧。爆燃时火焰以极高的速率向外传播，甚至在气体来不及膨胀的情况下，温度和压力急剧升高，形成压力波，以声速及膨胀的情况下，温度和压力急剧升高，形成压力波，以声速向前推进。当这种压力波撞击燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声向前推进。当这种压力波撞击燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。同时，还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等。同时，还会引起发动机过热，功率下降，燃油

4、消耗量增加等一系列不良后果。严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂，一系列不良后果。严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂，火花塞绝缘体击穿等机件损坏现象。火花塞绝缘体击穿等机件损坏现象。 压缩比高的发动机，压缩比高的发动机，有时还会引起表面点火，它是由于燃有时还会引起表面点火，它是由于燃烧室内炽热表面与炽热处烧室内炽热表面与炽热处( (如排气门头，火花塞电极，积炭处如排气门头，火花塞电极，积炭处) )点点燃混合气产生的另一种不正常燃烧燃混合气产生的另一种不正常燃烧( (也称为积热点火或早燃也称为积热点火或早燃) )。表。表面点火发生时，也伴有强烈的敲击声面点火发生时，也伴有强烈的敲击声( (较沉

5、闷较沉闷) )。产生的高压会使。产生的高压会使发动机机件负荷增加，寿命降低。因此在提高压缩比时，必须发动机机件负荷增加，寿命降低。因此在提高压缩比时，必须注意防止爆燃和表面点火发生。注意防止爆燃和表面点火发生。2022-4-29(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(kg2022-4-29 可燃混合气的浓可燃混合气的浓度度对发动机的性能影对发动机的性能影响很大，响很大，直接影响动直接影响动力性和经济性力性和经济性。通过。通过试验试验( (发动机转速一定发动机转速一定，节气门全开，改变，

6、节气门全开，改变汽油量孔尺寸，以获汽油量孔尺寸，以获得不同得不同) )证明，发动证明，发动机的功率和耗油率都机的功率和耗油率都是随着过量空气系数是随着过量空气系数变化而变化的。变化而变化的。 1.燃油消耗率 2.功率2022-4-29(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

7、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1.051.051.151.15范围范围内。但若内。但若1.051.051.151.15，将会使燃烧速度减小，热量将会使燃烧速度减小，热量损失增大，发动机过热，加损失增大，发动机过热，加速性变坏，化油器回火，排速性变坏，化油器回火，排气管出现突噜声。气管出现突噜声。1.燃油消耗率 2.功率2022-4-29( (3) 3) 浓混合气（浓混合气（11）：）： 值在值在0.850.850.950.95范围内时，燃烧速度最范围内时，燃烧速度最快，热量损失小，平均有效压力和发快，热量损失小，

8、平均有效压力和发动机功率大，称功率成分混合气。动机功率大，称功率成分混合气。当当 0.880.88时，则燃烧不完全，排气时，则燃烧不完全，排气管冒黑烟、放炮、燃烧室积碳，功率管冒黑烟、放炮、燃烧室积碳，功率下降，耗油量显著增大，排放污染严下降，耗油量显著增大，排放污染严重。重。(4) (4) 燃烧极限：燃烧极限：当当 =0.4=0.4、1.41.4时，时，因混合气太浓或太稀，虽能着火，但因混合气太浓或太稀，虽能着火，但火焰无法传播，导致发动机熄火，此火焰无法传播，导致发动机熄火，此值为燃烧上极限和下极限值为燃烧上极限和下极限( (浓浓、稀着稀着火界限火界限) )。由此可知，动力性和经济性存在着

9、矛由此可知，动力性和经济性存在着矛盾，盾， 在在0.88-1.110.88-1.11范围内最有利，不范围内最有利，不获得动力性就获得经济性，或两者都获得动力性就获得经济性，或两者都较好。较好。1.燃油消耗率 2.功率2022-4-29混合气种类混合气种类空气过量系数空气过量系数 发动机功率发动机功率耗油率耗油率性能性能火焰传播上限火焰传播上限0.40.4混合气不燃烧，发混合气不燃烧，发动机不工作动机不工作过浓混合气过浓混合气0.43-0.870.43-0.87减小减小激增激增燃烧室积炭、排气燃烧室积炭、排气管冒黑烟，放炮管冒黑烟，放炮功率混合气功率混合气0.880.88最大最大增大；增大；10

10、-15%10-15%输出最大功率输出最大功率标准混合气标准混合气1.01.0减小减小2%2%增大增大4%4%经济混合气经济混合气1.111.11减小减小8%8%最小最小过稀混合气过稀混合气1.13-1.331.13-1.33显著减小显著减小显著增显著增大大回火、发动机过热、回火、发动机过热、加速性变坏加速性变坏火焰传播下限火焰传播下限1.41.4混合气不燃烧，发混合气不燃烧，发动机不工作动机不工作2022-4-291) 1) 发动机工况和负荷的概念发动机工况和负荷的概念(1)(1)发动机工况：发动机工况：是其工作情况的简称，它包括发动机的转速是其工作情况的简称，它包括发动机的转速和负荷情况。和

11、负荷情况。(2)(2)发动机负荷：发动机负荷：是指汽车所施加给发动机的阻力矩，包括匀是指汽车所施加给发动机的阻力矩，包括匀速、变速运动的阻力矩。速、变速运动的阻力矩。汽车行驶时，发动机要发出等量的扭矩汽车行驶时，发动机要发出等量的扭矩MeMe与阻力矩相平衡，因与阻力矩相平衡，因MeMe随节气门开度而变化，所以节气门开度即代表负荷的大小，如随节气门开度而变化，所以节气门开度即代表负荷的大小，如节气门全关、半开、全开分别为节气门全关、半开、全开分别为0 0负荷、中等负荷、全负荷。负荷、中等负荷、全负荷。(3)(3)汽车发动机工作特点汽车发动机工作特点a a 工况变化范围大，工况变化范围大，负荷从负

12、荷从0 0100%100%，转速从最低，转速从最低最高最高，有时变化非常迅速，且工况间的变化是连续的。，有时变化非常迅速，且工况间的变化是连续的。b b 汽车在行驶的大部分时间内，汽车在行驶的大部分时间内，发动机是在中等负荷下工作。发动机是在中等负荷下工作。发动机各种工况要求有多种混合气成分，以满足不同工况对其发动机各种工况要求有多种混合气成分，以满足不同工况对其动力性、经济性和排放的不同要求。动力性、经济性和排放的不同要求。2022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-29工况工况混合气浓度混合气浓

13、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。2022-4-29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：通过上述分析，可以看出 发动机的运

14、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 2022-4-29化油器的功能：化油器的功能：1.1.雾化雾化 喉管喉管2.2.控制空燃比控制空燃比 量孔量孔 3.3.控制进气量控制进气量 节气门节气门 2022-4-29主量孔主量孔空气量孔空气量孔通气管

15、通气管主喷管主喷管2022-4-292022-4-29怠速喷口怠速喷口过渡喷孔过渡喷孔调整螺钉调整螺钉空气量孔空气量孔怠速油道怠速油道怠速量孔怠速量孔开度调节螺钉开度调节螺钉作用：维持稳定的最低转速作用：维持稳定的最低转速600600800800。多。多在发动机热起过程中、短暂停车、更换变速在发动机热起过程中、短暂停车、更换变速器档位时短时间使用。器档位时短时间使用。2022-4-29摇臂摇臂主量孔主量孔加浓阀加浓阀推杆推杆加浓量孔加浓量孔拉杆拉杆2022-4-292022-4-292022-4-29活塞活塞空气缸空气缸通道通道主量孔主量孔加浓阀加浓阀推杆推杆加浓量孔加浓量孔弹簧弹簧2022-

16、4-29真空加浓系统起作真空加浓系统起作用的时刻取决于节用的时刻取决于节气门后面真空度。气门后面真空度。转速一定转速一定节气门开度加大节气门开度加大加浓加浓节气门开度减小节气门开度减小不加浓不加浓节气门开节气门开度一定度一定转速加大转速加大不加浓不加浓转速减小转速减小加浓加浓工作规律工作规律2022-4-292022-4-29摇臂摇臂活塞活塞出油阀出油阀通气道通气道加速量孔加速量孔拉杆拉杆进油阀进油阀连动板连动板 2022-4-292022-4-291推杆；推杆；2弹簧；弹簧；3调整螺母；调整螺母；4摇臂；摇臂；5膜片；膜片；6膜膜片回位弹簧；片回位弹簧；7出油阀；出油阀；8勺形喷口与量孔；勺

17、形喷口与量孔；9橡橡胶进油阀片；胶进油阀片；10节气门；节气门；11浮子室浮子室2022-4-291 1）作用：）作用： 起动装置起动装置的作用是在的作用是在发动机冷态发动机冷态起动时，供起动时，供给极浓混合给极浓混合气气=0.2-0.6=0.2-0.6。2022-4-29阻风门轴阻风门轴2022-4-292022-4-292022-4-292022-4-29大负荷大负荷起动加浓起动加浓起起动动暖机加浓暖机加浓中小中小负荷负荷主供油装置主供油装置加浓装置加浓装置加速加速怠速怠速怠速装置怠速装置加速系统加速系统凉车快怠速凉车快怠速2022-4-291 1、机械式汽油喷射系统（、机械式汽油喷射系统

18、（K K型）型）AUDI 100 2.2EAUDI 100 2.2E 机械控制式汽油喷射系统：机械控制式汽油喷射系统：用挡板式空气流量计计用挡板式空气流量计计量空气流并以挡板的位移通过机械机构控制燃油分量空气流并以挡板的位移通过机械机构控制燃油分配器的柱塞动作，改变燃油计量槽的开度去控制喷配器的柱塞动作，改变燃油计量槽的开度去控制喷油器的喷油量，从而达到控制混合气空燃比的目的油器的喷油量，从而达到控制混合气空燃比的目的。2022-4-292022-4-292022-4-292022-4-29汽汽油油汽汽油油箱箱汽汽油油泵泵蓄蓄压压器器滤滤清清器器系系统统供供油油压压力力套套筒筒控控制制柱柱塞塞

19、燃燃油油计计量量槽槽差差压压阀阀喷喷油油器器供油压力调节器供油压力调节器控制压力调节器控制压力调节器（暖机调节调节器）（暖机调节调节器）进进气气真真空空度度节气门节气门空空气气空空气气计计量量板板辅助空气阀辅助空气阀进进气气歧歧管管冷喷油器冷喷油器温度时间开关温度时间开关2022-4-29起动加浓起动加浓起动起动暖机加浓暖机加浓凉车快怠速凉车快怠速中小中小负荷负荷主供油装置主供油装置大负荷大负荷加浓装置加浓装置加速加速怠速怠速怠速装置怠速装置加速系统加速系统冷喷油器（温度时间开关冷喷油器（温度时间开关）暖机调节器暖机调节器三段式空气漏斗三段式空气漏斗辅助空气阀辅助空气阀真空加浓真空加浓机械加浓

20、（配重）机械加浓（配重）2022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-29 机械式汽油喷射系统是通过把空气流量计喉口截面形状设计成不同的圆锥段来实现的喉口的最下部和最上部锥角较小，较小的空气量变化即可引起较大的挡板和调节柱塞位移，可获得较浓的混合气，对应着发动机的怠速和全负荷工况； 喉口的中部锥角较大，一定的进气流量引起的挡板和柱塞位移较小，配出的是较稀的混合气，对应着发动机部分负荷工况。2022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-29202

21、2-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-29空气漏斗（三段式）空气流量电位计双金属片，电热丝冷却液温度传感器暖机调节器脉冲电磁阀电液压力调节器暖机调节器脉冲电磁阀辅助空气阀怠速执行器机械式燃油压力调节器(内装)真空燃油压力调节器（外装）电脑电脑氧传感器节气门位置传感器2022-4-29起动加浓起动加浓起动起动暖机加浓暖机加浓凉车快怠速凉车快怠速中小中小负荷负荷主供油装置主供油装置大负荷大负荷加浓装置加浓装置加速加速怠速怠速怠速装置怠速装置加速系统加速系统冷喷油器（温度时间开关冷喷油器（温度时间开关）暖

22、机调节器暖机调节器三段式空气漏斗三段式空气漏斗辅助空气阀辅助空气阀机械加浓（配重）机械加浓（配重）化油器化油器真空加浓真空加浓冷喷油器（温度时间开关）冷喷油器（温度时间开关）水温传感器，电液压力调节器水温传感器，电液压力调节器辅助空气阀（怠速马达）辅助空气阀（怠速马达）空气流量电位计空气流量电位计电液压力调节器电液压力调节器空气流量电位计空气流量电位计电液压力调节器电液压力调节器注意：注意：KEKE型电控单元和电液压力调节器只起调节修正作用型电控单元和电液压力调节器只起调节修正作用2022-4-29汽油汽油箱汽油泵蓄压器滤清器系统供油压力套筒控制柱塞燃油计量槽差压阀下室喷油器燃油压力调节器进气

23、真空度节气门空气空气计量板辅助空气阀进气歧管冷喷油器温度时间开关电液式电液式系统压系统压力调节器力调节器膜片差压阀上室2022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-29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2022-4-29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

24、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（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） 2022-4-292022-4-29ECUECU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2022-4-29(1).(1).传感器：传感器：任务：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

25、：数目：取决于控制功能的数目和控制精度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：任务：接受接受、转换、运算分析、输出执行命令、转换、运算分析、输出执行命令(3).(3).执行器：执行器：任务：任务：受受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2022-4-29(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

26、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2022-4-29传统白金点火：传统白金点火：2022-4-29有触点电子点火有触点电子点火2022-4-29无触点电子点火无触点电子点火2022-4-292022-4-292022-4-29(2).(2).点火控制：（点点火控制：（点火提前角控制，通电火提前角控制，通电时间和爆震控制）时间和爆震控制）2022-4-29(3).(3).怠速控制：怠速控制：2022-4-292022-4-292022-4-292

27、022-4-292022-4-292022-4-292022-4-291.1.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机械控制式汽油喷射系统（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2022-4-292022-4-29特点：特点：喷油器由电磁线圈驱动，喷油量和时机完全由电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

28、油喷射系统；发动机集中管理系统 2022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-29A A、开环控制系统、开环控制系统传感器信号传感器信号 计算机计算机 喷油器喷油器2)按有无反馈信号按有无反馈信号2022-4-292022-4-29 传感器信号 计算机 喷油器 氧传感器反馈反馈 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

29、2022-4-291 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）按喷油器的布置分类2022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-29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 4

30、2 21801803603605405407207200 0喷油喷油喷油喷油2022-4-292022-4-29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2022-4-292022-4-29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2022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-292022-4-29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