1、第第4 4章章 汽油機(jī)混合氣的汽油機(jī)混合氣的形成和燃燒形成和燃燒 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 本章屬于發(fā)動(dòng)機(jī)原理的本章屬于發(fā)動(dòng)機(jī)原理的基本內(nèi)容基本內(nèi)容，包括汽油機(jī)混合，包括汽油機(jī)混合氣的形成、汽油噴射及控制、汽油機(jī)燃燒過程、汽氣的形成、汽油噴射及控制、汽油機(jī)燃燒過程、汽油機(jī)的燃燒室等四節(jié)。油機(jī)的燃燒室等四節(jié)。 通過本章學(xué)習(xí)，要求通過本章學(xué)習(xí)，要求掌握掌握電控汽油噴射式混合氣形電控汽油噴射式混合氣形成方式的基本原理和主要結(jié)構(gòu)組成，并能成方式的基本原理和主要結(jié)構(gòu)組成，并能對(duì)比分析對(duì)比分析化油器式和電控汽油噴射兩者的優(yōu)缺點(diǎn)；化油器式和電控汽油噴射

2、兩者的優(yōu)缺點(diǎn)； 掌握掌握汽油機(jī)的燃燒過程及影響因素；汽油機(jī)的燃燒過程及影響因素； 了解汽油機(jī)的不正常燃燒現(xiàn)象；能夠?qū)追N常用的了解汽油機(jī)的不正常燃燒現(xiàn)象；能夠?qū)追N常用的燃燒室的特征及性能進(jìn)行對(duì)比。燃燒室的特征及性能進(jìn)行對(duì)比。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒4.1 4.1 汽油機(jī)混合氣的形成汽油機(jī)混合氣的形成 汽油機(jī)的均質(zhì)可燃混合氣的形成方法主要有汽油機(jī)的均質(zhì)可燃混合氣的形成方法主要有3種：種：（1）化油器式：利用化油器在氣缸外部形成大致均）化油器式：利用化油器在氣缸外部形成大致均勻的可燃混合氣，依靠控制節(jié)氣門開度的變化來調(diào)勻的可燃混合氣，依靠控制節(jié)氣門開度的

3、變化來調(diào)節(jié)混合氣數(shù)量。節(jié)混合氣數(shù)量。（2）缸外汽油噴射式（電控汽油噴射式）在一定壓）缸外汽油噴射式（電控汽油噴射式）在一定壓力下利用噴油器直接向進(jìn)氣管或進(jìn)氣道內(nèi)噴射汽油，力下利用噴油器直接向進(jìn)氣管或進(jìn)氣道內(nèi)噴射汽油，與吸入的空氣相混合形成可燃混合氣。與吸入的空氣相混合形成可燃混合氣。 （3）缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)，其在節(jié)能方面具有很大優(yōu)）缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)，其在節(jié)能方面具有很大優(yōu)勢(shì)勢(shì) 。第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)的燃料供給方式與所形成可燃混合汽油機(jī)的燃料供給方式與所形成可燃混合氣的關(guān)系氣的關(guān)系燃料供給方式燃料供給方式位置位置形成的可燃混合氣形成的可燃混合氣功

4、率調(diào)節(jié)方功率調(diào)節(jié)方式式化油器式化油器式向進(jìn)氣管供向進(jìn)氣管供油油均質(zhì)可燃混合氣均質(zhì)可燃混合氣1.15量調(diào)量調(diào)缸外缸外汽油噴射式汽油噴射式向進(jìn)氣管或向進(jìn)氣管或各缸進(jìn)氣道各缸進(jìn)氣道噴油噴油均質(zhì)可燃混合氣均質(zhì)可燃混合氣1.15量調(diào)量調(diào)缸內(nèi)缸內(nèi)汽油噴射式汽油噴射式直接向各缸直接向各缸內(nèi)噴油內(nèi)噴油中、低轉(zhuǎn)速和負(fù)荷工況形成濃度分中、低轉(zhuǎn)速和負(fù)荷工況形成濃度分層的混合氣，平均層的混合氣，平均可達(dá)可達(dá)3.03.4高轉(zhuǎn)速和負(fù)荷工況形成均質(zhì)混合氣高轉(zhuǎn)速和負(fù)荷工況形成均質(zhì)混合氣平均平均1.0質(zhì)調(diào)質(zhì)調(diào)第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)對(duì)動(dòng)力性、對(duì)動(dòng)力性、燃料經(jīng)濟(jì)性和

5、燃料經(jīng)濟(jì)性和排放的影響排放的影響 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒穩(wěn)定工況和熱機(jī)怠速工況對(duì)混合氣的控制要求穩(wěn)定工況和熱機(jī)怠速工況對(duì)混合氣的控制要求 燃料供給方式燃料供給方式穩(wěn)定運(yùn)行工況穩(wěn)定運(yùn)行工況熱機(jī)熱機(jī)怠速工況怠速工況部分負(fù)荷工部分負(fù)荷工況況節(jié)氣門接近全開節(jié)氣門接近全開及全開工況及全開工況過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)怠速轉(zhuǎn)速怠速轉(zhuǎn)速r rminmin化油器供油化油器供油大體接近于大體接近于最經(jīng)濟(jì)最經(jīng)濟(jì)混合氣混合氣隨負(fù)荷加大而逐隨負(fù)荷加大而逐漸加濃到節(jié)漸加濃到節(jié)氣門全開時(shí)氣門全開時(shí)的最大功率的最大功率混合氣混合氣在在0.80.8左右，左右，以最小節(jié)以最小節(jié)氣門開度氣

6、門開度下指示功下指示功率最大為率最大為準(zhǔn)準(zhǔn)600600800800電控汽油噴射電控汽油噴射無三元催化轉(zhuǎn)無三元催化轉(zhuǎn)化器化器開環(huán)控制開環(huán)控制按最經(jīng)濟(jì)混按最經(jīng)濟(jì)混合氣濃合氣濃度供油度供油開環(huán)控制開環(huán)控制隨負(fù)荷加大而逐隨負(fù)荷加大而逐漸加濃到節(jié)漸加濃到節(jié)氣門全開時(shí)氣門全開時(shí)的最大功率的最大功率混合氣混合氣開環(huán)控制開環(huán)控制略小于略小于1 1閉環(huán)控制，并閉環(huán)控制，并至少有高、至少有高、低兩個(gè)控低兩個(gè)控制目標(biāo)值：制目標(biāo)值：低怠速低怠速800800900900高怠速高怠速l000l00011001100電控汽油噴射電控汽油噴射帶三元催化轉(zhuǎn)帶三元催化轉(zhuǎn)化器化器閉環(huán)控制閉環(huán)控制過量空氣系過量空氣系數(shù)在數(shù)在1附附近

7、近閉環(huán)控制閉環(huán)控制1 1第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒過渡工況對(duì)混合氣的控制要求過渡工況對(duì)混合氣的控制要求 汽車實(shí)際使用工況中汽車實(shí)際使用工況中冷機(jī)起動(dòng)、暖機(jī)、加冷機(jī)起動(dòng)、暖機(jī)、加速和減速速和減速都是變工況過程。都是變工況過程。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況穩(wěn)定時(shí)，進(jìn)氣管內(nèi)氣流速度、當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況穩(wěn)定時(shí)，進(jìn)氣管內(nèi)氣流速度、氣體壓力與溫度、管壁溫度等均穩(wěn)定，油氣體壓力與溫度、管壁溫度等均穩(wěn)定，油膜沿進(jìn)氣管全長(zhǎng)的分布情況、蒸發(fā)速率等膜沿進(jìn)氣管全長(zhǎng)的分布情況、蒸發(fā)速率等也都穩(wěn)定不變，這時(shí)在同一單位時(shí)間內(nèi)被也都穩(wěn)定不變，這時(shí)在同一單位時(shí)間內(nèi)被吸進(jìn)氣缸的燃油總量必定同化油器或中央吸進(jìn)氣缸

8、的燃油總量必定同化油器或中央噴油器的供油量保持平衡。但在工況變動(dòng)噴油器的供油量保持平衡。但在工況變動(dòng)時(shí)，這兩種燃油量是不一致的。時(shí)，這兩種燃油量是不一致的。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒過渡工況對(duì)混合氣的控制要求過渡工況對(duì)混合氣的控制要求 冷機(jī)起動(dòng)：燃油和空氣溫度很低，汽油霧化冷機(jī)起動(dòng)：燃油和空氣溫度很低，汽油霧化性差，大部分燃料以油膜狀態(tài)流進(jìn)氣缸，而性差，大部分燃料以油膜狀態(tài)流進(jìn)氣缸，而在冷氣缸中能氣化的只是燃油中的輕餾分，在冷氣缸中能氣化的只是燃油中的輕餾分，大部分燃油會(huì)沿缸壁流失和隨排氣排出，氣大部分燃油會(huì)沿缸壁流失和隨排氣排出，氣缸內(nèi)混合氣過稀，起動(dòng)

9、困難。要使冷機(jī)起動(dòng)缸內(nèi)混合氣過稀，起動(dòng)困難。要使冷機(jī)起動(dòng)時(shí)缸中實(shí)際形成的混合氣濃度落到點(diǎn)火界限時(shí)缸中實(shí)際形成的混合氣濃度落到點(diǎn)火界限之內(nèi)，就必須設(shè)置起動(dòng)系統(tǒng)，供給極濃的混之內(nèi)，就必須設(shè)置起動(dòng)系統(tǒng)，供給極濃的混合氣。合氣。 暖機(jī)：起動(dòng)后隨著發(fā)動(dòng)機(jī)溫度升高，燃油蒸暖機(jī)：起動(dòng)后隨著發(fā)動(dòng)機(jī)溫度升高，燃油蒸發(fā)量加大，因此在暖機(jī)時(shí)要求比起動(dòng)瞬間有發(fā)量加大，因此在暖機(jī)時(shí)要求比起動(dòng)瞬間有稍稀的混合氣，要求在暖機(jī)過程中逐漸減少稍稀的混合氣，要求在暖機(jī)過程中逐漸減少供油量。供油量。第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒過渡工況對(duì)混合氣的控制要求過渡工況對(duì)混合氣的控制要求 加速：節(jié)氣門急速

10、打開時(shí)，由于燃油慣性大加速：節(jié)氣門急速打開時(shí)，由于燃油慣性大于空氣，在打開節(jié)氣門之后的一個(gè)短時(shí)間里于空氣，在打開節(jié)氣門之后的一個(gè)短時(shí)間里發(fā)動(dòng)機(jī)吸進(jìn)的燃油量增加滯后，缸內(nèi)混合氣發(fā)動(dòng)機(jī)吸進(jìn)的燃油量增加滯后，缸內(nèi)混合氣瞬時(shí)變稀，甚至過稀，要過一段時(shí)間才能達(dá)瞬時(shí)變稀，甚至過稀，要過一段時(shí)間才能達(dá)到新的平衡狀態(tài)。這使曲軸轉(zhuǎn)速提高緩慢或到新的平衡狀態(tài)。這使曲軸轉(zhuǎn)速提高緩慢或降低，這會(huì)影響汽車加速性，嚴(yán)重時(shí)甚至可降低，這會(huì)影響汽車加速性，嚴(yán)重時(shí)甚至可能發(fā)生熄火或化油器回火。能發(fā)生熄火或化油器回火。 因此在汽車加速時(shí)，額外多供給一些燃油使因此在汽車加速時(shí)，額外多供給一些燃油使缸內(nèi)混合氣不至于過稀，滿足加速的需

11、要。缸內(nèi)混合氣不至于過稀，滿足加速的需要。第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒過渡工況對(duì)混合氣的控制要求過渡工況對(duì)混合氣的控制要求 急減速：節(jié)氣門突然關(guān)閉，此時(shí)由于慣性作用，急減速：節(jié)氣門突然關(guān)閉，此時(shí)由于慣性作用，發(fā)動(dòng)機(jī)仍保持很高的轉(zhuǎn)速，因此進(jìn)氣管真空度發(fā)動(dòng)機(jī)仍保持很高的轉(zhuǎn)速，因此進(jìn)氣管真空度急增，進(jìn)氣量減少，進(jìn)氣管內(nèi)氣壓急降而管壁急增，進(jìn)氣量減少，進(jìn)氣管內(nèi)氣壓急降而管壁溫度降低緩慢，油膜蒸發(fā)更快，供油量增加，溫度降低緩慢，油膜蒸發(fā)更快，供油量增加，缸內(nèi)混合氣變濃，車輛也不能平順減速。缸內(nèi)混合氣變濃，車輛也不能平順減速。 因此，在急減速時(shí)宜利用阻尼器使節(jié)氣門緩慢因

12、此，在急減速時(shí)宜利用阻尼器使節(jié)氣門緩慢關(guān)閉（用化油器時(shí)）或者使怠速旁通空氣道的關(guān)閉（用化油器時(shí)）或者使怠速旁通空氣道的通路面積緩慢減小（電控噴油時(shí)），以延緩進(jìn)通路面積緩慢減小（電控噴油時(shí)），以延緩進(jìn)氣量的減少而防止缸內(nèi)混合氣過濃。氣量的減少而防止缸內(nèi)混合氣過濃。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒化油器供油方式的缺點(diǎn)化油器供油方式的缺點(diǎn) （1）燃油霧化程度受空氣密度的影響；）燃油霧化程度受空氣密度的影響；（2）過量空氣系數(shù)受空氣密度的影響；）過量空氣系數(shù)受空氣密度的影響；（3）多缸機(jī)混合氣分配不均勻多缸機(jī)混合氣分配不均勻；（4）負(fù)荷變動(dòng)造成附加的燃油耗和排放惡化；

13、）負(fù)荷變動(dòng)造成附加的燃油耗和排放惡化；（5）充氣效率較低充氣效率較低；（6）化油器結(jié)冰；）化油器結(jié)冰；（7）浮子式化油器的工作受發(fā)動(dòng)機(jī)姿勢(shì)的影響；）浮子式化油器的工作受發(fā)動(dòng)機(jī)姿勢(shì)的影響；（8）發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)影響排放和油耗發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)影響排放和油耗。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油噴射的發(fā)展史汽油噴射的發(fā)展史 （1）二戰(zhàn)以前）二戰(zhàn)以前 由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)化油器結(jié)冰和起火化油器結(jié)冰和起火的事故頻頻發(fā)生，的事故頻頻發(fā)生，1906年開始試驗(yàn)將汽年開始試驗(yàn)將汽油噴射用于二沖程和四沖程航空發(fā)動(dòng)機(jī)。油噴射用于二沖程和四沖程航空發(fā)動(dòng)機(jī)。這一時(shí)期這一時(shí)期汽油噴射以航空為

14、主，采用機(jī)汽油噴射以航空為主，采用機(jī)械控制械控制；美國(guó)采用進(jìn)氣口噴射，德國(guó)則；美國(guó)采用進(jìn)氣口噴射，德國(guó)則直接往氣缸內(nèi)噴射。直接往氣缸內(nèi)噴射。第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油噴射的發(fā)展史汽油噴射的發(fā)展史 （2）二戰(zhàn)以后，轉(zhuǎn)入車用）二戰(zhàn)以后，轉(zhuǎn)入車用 二戰(zhàn)以后，活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)迅速被噴氣式航二戰(zhàn)以后，活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)迅速被噴氣式航空發(fā)動(dòng)機(jī)取代，因此汽油噴射空發(fā)動(dòng)機(jī)取代，因此汽油噴射由航空轉(zhuǎn)入車用由航空轉(zhuǎn)入車用。初期。初期以二沖程為主，既用于轎車也用于載重車。后發(fā)現(xiàn)二以二沖程為主，既用于轎車也用于載重車。后發(fā)現(xiàn)二沖程汽油噴射困難重重，于是轉(zhuǎn)而以四沖程為主。這沖程汽

15、油噴射困難重重，于是轉(zhuǎn)而以四沖程為主。這一時(shí)期的汽油噴射裝置都是機(jī)械控制的，二沖程逐漸一時(shí)期的汽油噴射裝置都是機(jī)械控制的，二沖程逐漸讓位于四沖程，缸內(nèi)噴射逐漸讓位于進(jìn)氣口噴射。讓位于四沖程，缸內(nèi)噴射逐漸讓位于進(jìn)氣口噴射。 當(dāng)時(shí)汽油噴射在車用汽油機(jī)上的推廣當(dāng)時(shí)汽油噴射在車用汽油機(jī)上的推廣存在存在三個(gè)三個(gè)問題問題： 價(jià)格高，因?yàn)楫?dāng)時(shí)汽油噴射還未被廣大的消費(fèi)者所價(jià)格高，因?yàn)楫?dāng)時(shí)汽油噴射還未被廣大的消費(fèi)者所接受，生產(chǎn)批量小，成本高；接受，生產(chǎn)批量小，成本高； 性能不夠完善，可靠性較差，加速性和起動(dòng)性也差；性能不夠完善，可靠性較差，加速性和起動(dòng)性也差； 維修困難，維修人員的培訓(xùn)沒有跟上。維修困難，維修人

16、員的培訓(xùn)沒有跟上。第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油噴射的發(fā)展史汽油噴射的發(fā)展史 （3）電子控制階段）電子控制階段 1957年是汽油噴射發(fā)展史上具有重要意年是汽油噴射發(fā)展史上具有重要意義的一年。因?yàn)檫@一年的義的一年。因?yàn)檫@一年的1月月15日日 Bendix公公司在底特律的汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)上正式推出司在底特律的汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)上正式推出了電子控制汽油噴射系統(tǒng)。這一技術(shù)后來被了電子控制汽油噴射系統(tǒng)。這一技術(shù)后來被德國(guó)德國(guó)BOSCH公司買斷公司買斷并加以改進(jìn)，開發(fā)成并加以改進(jìn)，開發(fā)成D-Jetronic電子控制汽油噴射系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用電子控制汽油噴射系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用

17、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速-密度法進(jìn)行燃油定量控制，現(xiàn)已完全淘密度法進(jìn)行燃油定量控制，現(xiàn)已完全淘汰，不再生產(chǎn)。汰，不再生產(chǎn)。第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油噴射的發(fā)展史汽油噴射的發(fā)展史 （3）電子控制階段）電子控制階段 BOSCH公司公司1973年開發(fā)出年開發(fā)出L-Jetronic電子控電子控制汽油噴射系統(tǒng)制汽油噴射系統(tǒng),采用阻流板式空氣流量計(jì)代采用阻流板式空氣流量計(jì)代替替D-jetronic的進(jìn)氣歧管壓力傳感器提供負(fù)荷的進(jìn)氣歧管壓力傳感器提供負(fù)荷信息。上述系統(tǒng)不能以電子手段控制點(diǎn)火提信息。上述系統(tǒng)不能以電子手段控制點(diǎn)火提前角，其電子控制范圍僅覆蓋燃油噴射，故前角，其電子控制

18、范圍僅覆蓋燃油噴射，故稱為電子控制燃油噴射系統(tǒng)（稱為電子控制燃油噴射系統(tǒng)（Electronic Fuel Injection縮寫成縮寫成EFI）。）。L-Jetronic正在正在淘汰過程中。淘汰過程中。第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油噴射的發(fā)展史汽油噴射的發(fā)展史 （3）電子控制階段）電子控制階段 1979年年BOSCH公司將點(diǎn)火提前角電子控制與燃公司將點(diǎn)火提前角電子控制與燃油定量電子控制融為一體，開發(fā)出油定量電子控制融為一體，開發(fā)出Motronic，并，并引入爆震控制、廢氣再循環(huán)等，以滿足更趨嚴(yán)格引入爆震控制、廢氣再循環(huán)等，以滿足更趨嚴(yán)格的性能和排放要求，其

19、電子控制范圍覆蓋整個(gè)發(fā)的性能和排放要求，其電子控制范圍覆蓋整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，故稱為動(dòng)機(jī)，故稱為發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)（Engine Management System,縮寫為縮寫為EMS）。）。Motronic和和Mono-Motronic（單點(diǎn)噴射）是上世（單點(diǎn)噴射）是上世紀(jì)紀(jì)90年代世界上轎車汽油機(jī)中最流行的發(fā)動(dòng)機(jī)管年代世界上轎車汽油機(jī)中最流行的發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)之一，理系統(tǒng)之一，1995年產(chǎn)量分別達(dá)年產(chǎn)量分別達(dá) 210萬(wàn)和萬(wàn)和 200萬(wàn)萬(wàn)套（包括少量的套（包括少量的Mono-Jetronic）。）。第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)汽油噴射的發(fā)展過程發(fā)動(dòng)機(jī)

20、汽油噴射的發(fā)展過程第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油噴射的分類汽油噴射的分類 （1）按噴油器數(shù)量分）按噴油器數(shù)量分 多點(diǎn)噴射多點(diǎn)噴射（Multi Point Injection，縮寫為，縮寫為 MPI） 每個(gè)氣缸有一個(gè)專用的噴油器用于為該每個(gè)氣缸有一個(gè)專用的噴油器用于為該氣缸提供汽油。屬于多點(diǎn)噴射的有氣缸提供汽油。屬于多點(diǎn)噴射的有BOSCH的的L-Jetronic、Motronic等系統(tǒng)。等系統(tǒng)。 單點(diǎn)噴射（單點(diǎn)噴射（Single Point Injection,縮寫為縮寫為SPI） 幾個(gè)氣缸共用一個(gè)或兩個(gè)噴油器生成混幾個(gè)氣缸共用一個(gè)或兩個(gè)噴油器生成混合氣。屬

21、于此類的有合氣。屬于此類的有BOSCH公司的公司的Mono-Jetronic和和Mono-Motronic等系統(tǒng)。等系統(tǒng)。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油噴射的分類汽油噴射的分類 （2）按噴油地點(diǎn)分）按噴油地點(diǎn)分噴入氣缸噴入氣缸（Direct Injection,縮寫為縮寫為 DI） 與柴油機(jī)與柴油機(jī)一樣，直接將燃油噴入氣缸一樣，直接將燃油噴入氣缸,又稱為直接噴射。稀薄又稱為直接噴射。稀薄燃燒的汽油機(jī)通常可用直接噴射產(chǎn)生不均勻混合氣，燃燒的汽油機(jī)通常可用直接噴射產(chǎn)生不均勻混合氣，如三菱公司的如三菱公司的GDI。噴在進(jìn)氣門前噴在進(jìn)氣門前 噴油器裝在進(jìn)氣管上，

22、燃油噴在進(jìn)氣噴油器裝在進(jìn)氣管上，燃油噴在進(jìn)氣門前，又稱進(jìn)氣口噴射（門前，又稱進(jìn)氣口噴射（Port Fuel Injection,縮寫縮寫為為 PFI）。只有多點(diǎn)噴射才能采用上述兩種噴射方式。）。只有多點(diǎn)噴射才能采用上述兩種噴射方式。噴在節(jié)氣門上噴在節(jié)氣門上 噴油器裝在節(jié)氣門體上，燃油噴在節(jié)噴油器裝在節(jié)氣門體上，燃油噴在節(jié)氣門閥板上，用于單點(diǎn)噴射氣門閥板上，用于單點(diǎn)噴射 后兩種噴射方式又稱間接噴射（后兩種噴射方式又稱間接噴射（InDirect Injection,縮寫為縮寫為IDI）。）。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油噴射的分類汽油噴射的分類 （3）按噴油

23、的連續(xù)性分）按噴油的連續(xù)性分連續(xù)噴射連續(xù)噴射 在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中連續(xù)不斷地噴在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中連續(xù)不斷地噴油，如油，如BOSCH公司的公司的 KJetronic和和 KE-Jectronic。連續(xù)噴射不能用于直接噴入氣缸。連續(xù)噴射不能用于直接噴入氣缸。間歇噴射間歇噴射 此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中只在一此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中只在一定的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)噴油。間歇噴射既可用于定的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)噴油。間歇噴射既可用于多點(diǎn)噴射，又可用于單點(diǎn)噴射；既用用于噴入多點(diǎn)噴射，又可用于單點(diǎn)噴射；既用用于噴入氣缸，也可用于噴在進(jìn)氣門前或噴在節(jié)氣門上。氣缸，也可用于噴在進(jìn)氣門前或噴在節(jié)氣門上。目前生產(chǎn)的汽油噴射裝置幾乎

24、都采用間歇噴射。目前生產(chǎn)的汽油噴射裝置幾乎都采用間歇噴射。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油噴射的分類汽油噴射的分類 （4）多點(diǎn)間歇噴射按各缸噴油相位分）多點(diǎn)間歇噴射按各缸噴油相位分同時(shí)噴射同時(shí)噴射 各缸噴油器同時(shí)噴油。此時(shí)各缸噴各缸噴油器同時(shí)噴油。此時(shí)各缸噴油相位不同油相位不同,不能用于直接噴射。不能用于直接噴射。成組噴射成組噴射 各缸噴油器分成若干組各缸噴油器分成若干組,同組噴油器同組噴油器同時(shí)噴油。同時(shí)噴油。順序噴射順序噴射 各缸噴油器都在各自固定的曲軸相各缸噴油器都在各自固定的曲軸相位噴油，效果最佳，目前盛行。位噴油，效果最佳，目前盛行。 第第5 5

25、章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油噴射的分類汽油噴射的分類 （5）按汽油噴射控制方式分）按汽油噴射控制方式分機(jī)械控制機(jī)械控制 通過機(jī)械裝置將發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、通過機(jī)械裝置將發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、大氣壓力等信息傳遞冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、大氣壓力等信息傳遞給噴油裝置以實(shí)現(xiàn)燃油定量控制。這類控制的給噴油裝置以實(shí)現(xiàn)燃油定量控制。這類控制的精度較差，早已被電子控制取代。精度較差，早已被電子控制取代。電子控制電子控制 利用傳感器采集發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、利用傳感器采集發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度等等信息，利用電子控制單元對(duì)這冷卻液溫度等等信息，利用電子控制單元對(duì)這些信

26、息進(jìn)行分析處理些信息進(jìn)行分析處理,最終由電子控制單元發(fā)出最終由電子控制單元發(fā)出指令，通過電動(dòng)燃油泵、噴油器等執(zhí)行器控制指令，通過電動(dòng)燃油泵、噴油器等執(zhí)行器控制燃油定量。現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)汽油噴射裝置都是燃油定量。現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)汽油噴射裝置都是電子控制的。電子控制的。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油噴射的分類汽油噴射的分類 （6）電子控制按負(fù)荷信息傳感方法分）電子控制按負(fù)荷信息傳感方法分間接傳感間接傳感 用轉(zhuǎn)速用轉(zhuǎn)速-密度法或轉(zhuǎn)速密度法或轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)角法確轉(zhuǎn)角法確定每循環(huán)吸氣量。定每循環(huán)吸氣量。直接傳感直接傳感 用空氣流量傳感器直接測(cè)定單用空氣流量傳感器直接測(cè)定單位

27、時(shí)間吸氣量，再根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速算出每位時(shí)間吸氣量，再根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速算出每循環(huán)吸氣量。循環(huán)吸氣量。第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油噴射的分類汽油噴射的分類 （7）電子控制接信息處理方式分）電子控制接信息處理方式分模擬式模擬式 采用模擬電路處理數(shù)據(jù)（信息）早期用于采用模擬電路處理數(shù)據(jù)（信息）早期用于D-Jetronic和和L-Jetronic等等,現(xiàn)已淘汰。現(xiàn)已淘汰。數(shù)字式數(shù)字式 采用數(shù)字電路處理數(shù)據(jù)，目前為電子控制采用數(shù)字電路處理數(shù)據(jù)，目前為電子控制汽油噴射所普遍采用，如汽油噴射所普遍采用，如L3-Jetronic Motronic、Mono-Jetronic等

28、。等。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油噴射的優(yōu)點(diǎn)汽油噴射的優(yōu)點(diǎn) （1）混合氣生成的質(zhì)量不受空氣密度的影響；）混合氣生成的質(zhì)量不受空氣密度的影響；（2）過量空氣系數(shù)不受空氣密度的影響；）過量空氣系數(shù)不受空氣密度的影響；（3）多點(diǎn)噴射，進(jìn)氣歧管中的氣流不含燃油，進(jìn)氣歧管壁上沒）多點(diǎn)噴射，進(jìn)氣歧管中的氣流不含燃油，進(jìn)氣歧管壁上沒有燃油膜，有燃油膜，不存在多缸機(jī)混合氣分配不均勻不存在多缸機(jī)混合氣分配不均勻的問題；的問題；（4）多點(diǎn)噴射，進(jìn)氣歧管中流動(dòng)的是純空氣，不會(huì)因?yàn)闅饬髦校┒帱c(diǎn)噴射，進(jìn)氣歧管中流動(dòng)的是純空氣，不會(huì)因?yàn)闅饬髦泻腥加投诠?jié)氣門開度減小、壓力下降時(shí)

29、引起附加的燃油含有燃油而在節(jié)氣門開度減小、壓力下降時(shí)引起附加的燃油從壁面油膜進(jìn)入氣流而造成附加油耗和排放惡化問題；從壁面油膜進(jìn)入氣流而造成附加油耗和排放惡化問題；（5）多點(diǎn)噴射，過渡工況的性能得到改善；）多點(diǎn)噴射，過渡工況的性能得到改善；（6）充氣效率增大充氣效率增大； 首先是因?yàn)槠蛧娚淙∠嘶推鳎蚨∠撕砉埽紫仁且驗(yàn)槠蛧娚淙∠嘶推鳎蚨∠撕砉埽锍诉M(jìn)氣系統(tǒng)的革除了進(jìn)氣系統(tǒng)的“瓶頸瓶頸”；其次是因?yàn)檫M(jìn)氣歧管壁上不存；其次是因?yàn)檫M(jìn)氣歧管壁上不存在油膜了，故不必利用排氣管加熱進(jìn)氣管，而使進(jìn)氣溫度得在油膜了，故不必利用排氣管加熱進(jìn)氣管，而使進(jìn)氣溫度得以降低；同時(shí)由于進(jìn)、排氣歧管

30、可分置于機(jī)體兩側(cè)，形成所以降低；同時(shí)由于進(jìn)、排氣歧管可分置于機(jī)體兩側(cè)，形成所謂的謂的“橫流掃氣橫流掃氣”，因此改進(jìn)了工質(zhì)交換過程。，因此改進(jìn)了工質(zhì)交換過程。第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油噴射的優(yōu)點(diǎn)汽油噴射的優(yōu)點(diǎn) （7）由于噴油器溫度很高，減少了混合氣生成系統(tǒng)）由于噴油器溫度很高，減少了混合氣生成系統(tǒng)結(jié)冰的危險(xiǎn)；結(jié)冰的危險(xiǎn)；（8）汽油噴射系統(tǒng)的工作與重力無關(guān)，因此不受發(fā)）汽油噴射系統(tǒng)的工作與重力無關(guān)，因此不受發(fā)動(dòng)機(jī)姿勢(shì)（水平或傾斜）的影響；動(dòng)機(jī)姿勢(shì)（水平或傾斜）的影響；（9）發(fā)動(dòng)機(jī)斷油方便發(fā)動(dòng)機(jī)斷油方便；（10）降低缸內(nèi)溫度；）降低缸內(nèi)溫度； 燃油直接噴入缸

31、內(nèi)或雖然噴在進(jìn)氣門前但噴燃油直接噴入缸內(nèi)或雖然噴在進(jìn)氣門前但噴油時(shí)間與進(jìn)氣門開啟時(shí)間部分重疊的場(chǎng)合，會(huì)有燃油時(shí)間與進(jìn)氣門開啟時(shí)間部分重疊的場(chǎng)合，會(huì)有燃油在進(jìn)入氣缸后吸熱汽化油在進(jìn)入氣缸后吸熱汽化,導(dǎo)致缸內(nèi)溫度降低。導(dǎo)致缸內(nèi)溫度降低。（11）可增大氣門疊開角，實(shí)現(xiàn)純空氣掃氣；）可增大氣門疊開角，實(shí)現(xiàn)純空氣掃氣；（12）便于實(shí)現(xiàn)分層充量、稀薄燃燒；）便于實(shí)現(xiàn)分層充量、稀薄燃燒；第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油噴射的優(yōu)點(diǎn)汽油噴射的優(yōu)點(diǎn) （13）燃油定量精確燃油定量精確； 化油器集燃油霧化、汽化、擴(kuò)散和混合等加工過程與化油器集燃油霧化、汽化、擴(kuò)散和混合等加工過程與燃

32、油定量控制于一身，控制精度難以保證。汽油噴射系統(tǒng)燃油定量控制于一身，控制精度難以保證。汽油噴射系統(tǒng)中，燃油加工由燃油泵和噴油器完成，燃油定量控制則另中，燃油加工由燃油泵和噴油器完成，燃油定量控制則另有裝置專司，兩者分開，為很高控制精度創(chuàng)造了條件。有裝置專司，兩者分開，為很高控制精度創(chuàng)造了條件。（14）降低油耗，延長(zhǎng)壽命）降低油耗，延長(zhǎng)壽命 在同等功率水平下，降低油耗意味著降低熱負(fù)荷，有在同等功率水平下，降低油耗意味著降低熱負(fù)荷，有利于提高氣門、氣門座、氣缸蓋和活塞等零件的壽命。利于提高氣門、氣門座、氣缸蓋和活塞等零件的壽命。（15）確定工作的轉(zhuǎn)速范圍大）確定工作的轉(zhuǎn)速范圍大（16）由于取消了化

33、油器，可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)高度，給發(fā)動(dòng)機(jī)）由于取消了化油器，可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)高度，給發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車中的布置帶來了方便；在汽車中的布置帶來了方便；（17）燃油定量對(duì)燃油粘度不敏感；）燃油定量對(duì)燃油粘度不敏感； 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油噴射的組成汽油噴射的組成 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒空氣系統(tǒng)空氣系統(tǒng) 1-噴油器噴油器 2-穩(wěn)壓腔穩(wěn)壓腔 3-節(jié)氣門體節(jié)氣門體 4-空氣流量空氣流量傳感器傳感器 5-空氣濾清器空氣濾清器 6-空氣閥空氣閥 7-發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī) 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒空氣的流

34、量由通道中的節(jié)氣門來控空氣的流量由通道中的節(jié)氣門來控制（節(jié)氣門由油門踏板操作）。踩制（節(jié)氣門由油門踏板操作）。踩下油門踏板時(shí)，節(jié)氣門打開，進(jìn)入下油門踏板時(shí)，節(jié)氣門打開，進(jìn)入的空氣量多。怠速時(shí)，節(jié)氣門關(guān)閉，的空氣量多。怠速時(shí)，節(jié)氣門關(guān)閉，空氣由旁通道通過。空氣由旁通道通過。 空氣系統(tǒng)的三個(gè)主要零部件是空氣系統(tǒng)的三個(gè)主要零部件是空氣流量傳感空氣流量傳感器、空氣閥和節(jié)氣門器、空氣閥和節(jié)氣門。第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒空氣流量的檢測(cè)方法空氣流量的檢測(cè)方法 根據(jù)空氣量的計(jì)量方式的不同，空氣流量根據(jù)空氣量的計(jì)量方式的不同，空氣流量檢測(cè)方法可以分為兩類：一類是檢測(cè)方法可

35、以分為兩類：一類是直接測(cè)量直接測(cè)量方式，它直接通過空氣流量傳感器測(cè)量空方式，它直接通過空氣流量傳感器測(cè)量空氣量，又可以分為氣量，又可以分為質(zhì)量流量檢測(cè)方式和體質(zhì)量流量檢測(cè)方式和體積流量檢測(cè)方式積流量檢測(cè)方式。另一類是。另一類是間接測(cè)量方式間接測(cè)量方式。 常用空氣流量傳感器有常用空氣流量傳感器有葉片式、卡門漩渦葉片式、卡門漩渦式及熱線（或熱膜）式及熱線（或熱膜）式等幾種式等幾種 。第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒空氣流量檢測(cè)方式空氣流量檢測(cè)方式 （a）直接測(cè)量方式 （b）密度-轉(zhuǎn)速方式 （c）轉(zhuǎn)角-轉(zhuǎn)速方式1-空氣流量傳感器 2-進(jìn)氣管 3-發(fā)動(dòng)機(jī) 4-噴油器 Q

36、-吸入的空氣量 N-轉(zhuǎn)速 p-進(jìn)氣管壓力 -節(jié)氣門開度 q-噴油量第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒各種類型的空氣流量計(jì)各種類型的空氣流量計(jì)第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒空氣閥空氣閥 空氣閥安裝在空氣閥安裝在與節(jié)氣門并聯(lián)與節(jié)氣門并聯(lián)的旁通空氣回的旁通空氣回路上，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī)起動(dòng)而且節(jié)氣門全閉路上，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī)起動(dòng)而且節(jié)氣門全閉時(shí)，為加速暖機(jī)而開啟旁通回路。時(shí)，為加速暖機(jī)而開啟旁通回路。 采用空氣閥以后，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)采用空氣閥以后，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)，增加旁通空氣量，提高怠速轉(zhuǎn)速并，增加旁通空氣量，提高怠速轉(zhuǎn)速并加快加快暖

37、機(jī)過程。暖機(jī)過程。第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒燃油系統(tǒng)燃油系統(tǒng) a.系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖b.多點(diǎn)噴射系統(tǒng)構(gòu)成圖多點(diǎn)噴射系統(tǒng)構(gòu)成圖1-燃油箱燃油箱 2-電動(dòng)汽油泵電動(dòng)汽油泵 3-燃油濾清器燃油濾清器 4-回油管回油管 5-燃油壓力調(diào)節(jié)器燃油壓力調(diào)節(jié)器 6-各缸進(jìn)氣歧管各缸進(jìn)氣歧管7-噴油器噴油器 8-油軌油軌 9-穩(wěn)壓腔穩(wěn)壓腔 10-冷啟動(dòng)噴油器冷啟動(dòng)噴油器 11-燃油壓力阻尼器燃油壓力阻尼器 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油由汽油泵從油箱中泵出，經(jīng)過汽油過濾汽油由汽油泵從油箱中泵出，經(jīng)過汽油過濾器，除去雜質(zhì)及水分后，再送至汽油

38、脈動(dòng)減器，除去雜質(zhì)及水分后，再送至汽油脈動(dòng)減振器。這樣具有一定壓力的汽油流至供油總振器。這樣具有一定壓力的汽油流至供油總管，再經(jīng)各供油歧管送至各缸噴油器。管，再經(jīng)各供油歧管送至各缸噴油器。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒燃油系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件燃油系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件 電動(dòng)汽油泵：將直流電動(dòng)機(jī)與轉(zhuǎn)子式（或葉輪式）電動(dòng)汽油泵：將直流電動(dòng)機(jī)與轉(zhuǎn)子式（或葉輪式）汽油泵聯(lián)成一體的結(jié)構(gòu)。它將汽油從油箱吸出，泵汽油泵聯(lián)成一體的結(jié)構(gòu)。它將汽油從油箱吸出，泵至油軌，再供給噴油器。至油軌，再供給噴油器。 燃油壓力調(diào)節(jié)器：燃油壓力調(diào)節(jié)器的作用是使噴油燃油壓力調(diào)節(jié)器：燃油壓力調(diào)節(jié)器的作用是

39、使噴油器的供油壓力相對(duì)于進(jìn)氣歧管壓力總是高出一個(gè)恒器的供油壓力相對(duì)于進(jìn)氣歧管壓力總是高出一個(gè)恒定值。定值。 噴油器：噴油器內(nèi)設(shè)置電磁線圈、插棒式鐵心（即噴油器：噴油器內(nèi)設(shè)置電磁線圈、插棒式鐵心（即磁心）、針閥等，針閥與鐵心連成一體，當(dāng)電磁線磁心）、針閥等，針閥與鐵心連成一體，當(dāng)電磁線圈通電時(shí)，鐵心被吸引，針閥開啟。電磁線圈通電圈通電時(shí)，鐵心被吸引，針閥開啟。電磁線圈通電的時(shí)間決定了噴油量的多少。的時(shí)間決定了噴油量的多少。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒渦輪式渦輪式電動(dòng)汽電動(dòng)汽油泵油泵汽油泵部分主要由一個(gè)或兩個(gè)葉輪、外殼和泵蓋組成。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪邊緣的葉片把

40、汽油從進(jìn)油口壓向出油口。特點(diǎn)是供油壓力的脈動(dòng)小，供油系統(tǒng)中不需要設(shè)置減振器，易于小型化，適合裝在油箱內(nèi)，簡(jiǎn)化供油系統(tǒng)管路，降低噪聲。由于它輸送率低，故主要用于低壓且輸送量大的場(chǎng)合。第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒燃油壓力調(diào)節(jié)器燃油壓力調(diào)節(jié)器 構(gòu)造 b) 特性1-燃料室 2-閥 3-殼體 4-彈簧室 5-彈簧 6-膜片 燃油壓力調(diào)節(jié)器膜片下部為從電動(dòng)汽油泵壓入并充滿整個(gè)燃料室燃油壓力調(diào)節(jié)器膜片下部為從電動(dòng)汽油泵壓入并充滿整個(gè)燃料室的壓力油

41、，膜片上部受到彈簧力及進(jìn)氣管壓力的作用。當(dāng)進(jìn)氣管壓的壓力油，膜片上部受到彈簧力及進(jìn)氣管壓力的作用。當(dāng)進(jìn)氣管壓力變化，使膜片受力后的平衡位置發(fā)生變化，從而控制經(jīng)出口流回力變化，使膜片受力后的平衡位置發(fā)生變化，從而控制經(jīng)出口流回油箱油量的增減，油箱油量的增減，來保證噴油器針閥兩端的壓差恒定來保證噴油器針閥兩端的壓差恒定，防止因進(jìn)氣，防止因進(jìn)氣管壓力變化而引起噴油量變化。管壓力變化而引起噴油量變化。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油壓力調(diào)節(jié)器的主要功用是：使系統(tǒng)油壓（即供油總管內(nèi)油壓）與進(jìn)氣歧管壓力之差保持常數(shù)，一般為250kPa。這樣，從噴油器噴出的汽油量便唯一

42、地取定于噴油器的開啟時(shí)間。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒電磁噴油器電磁噴油器 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 1-起動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī) 2-主繼電器主繼電器 3-電路開啟繼電器電路開啟繼電器 4-汽油泵汽油泵 5-燃油箱燃油箱 6-濾清器濾清器 7-蓄電池蓄電池8-轉(zhuǎn)速及曲軸轉(zhuǎn)角位置傳轉(zhuǎn)速及曲軸轉(zhuǎn)角位置傳感器感器 9-點(diǎn)火開關(guān)點(diǎn)火開關(guān) 10-點(diǎn)火線圈點(diǎn)火線圈11-大氣壓力傳感器大氣壓力傳感器12-空氣濾清器空氣濾清器 13-進(jìn)氣溫度傳感器進(jìn)氣溫度傳感器 14-空氣流量計(jì)空氣流量計(jì) 15-冷起動(dòng)噴嘴冷起動(dòng)噴嘴 16-空

43、氣閥空氣閥17-節(jié)流閥位置傳感器節(jié)流閥位置傳感器 18-壓力調(diào)節(jié)器壓力調(diào)節(jié)器 19-氧傳感器氧傳感器 20-起動(dòng)噴嘴時(shí)間開關(guān)起動(dòng)噴嘴時(shí)間開關(guān) 21-水溫傳感器水溫傳感器 22-控制系統(tǒng)部件控制系統(tǒng)部件 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒 電子控制系統(tǒng)的功用是根據(jù)各種傳感電子控制系統(tǒng)的功用是根據(jù)各種傳感器的信號(hào)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行綜合分析和器的信號(hào)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行綜合分析和外理，通過執(zhí)行裝置控制噴油量等，外理，通過執(zhí)行裝置控制噴油量等，使發(fā)動(dòng)機(jī)具有最佳性能。使發(fā)動(dòng)機(jī)具有最佳性能。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒控制系統(tǒng)的組成控制系統(tǒng)的組成

44、各類傳感器：感知信息的零件，負(fù)責(zé)向各類傳感器：感知信息的零件，負(fù)責(zé)向ECU提供汽提供汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況；車和發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況； 電控單元（電控單元（ECU）：采集和處理各種傳感器的輸入）：采集和處理各種傳感器的輸入信號(hào)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的要求（噴油脈寬、點(diǎn)火提信號(hào)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的要求（噴油脈寬、點(diǎn)火提前角等），進(jìn)行控制決策的運(yùn)算，并輸出相應(yīng)的控前角等），進(jìn)行控制決策的運(yùn)算，并輸出相應(yīng)的控制信號(hào)；制信號(hào)； 當(dāng)前電控發(fā)動(dòng)機(jī)中除了控制噴油外，還控制點(diǎn)火、當(dāng)前電控發(fā)動(dòng)機(jī)中除了控制噴油外，還控制點(diǎn)火、怠速和怠速和EGR等，由于共用一個(gè)等，由于共用一個(gè)ECU對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行綜對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行綜合控制，所以又稱

45、為發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)（合控制，所以又稱為發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)（EMS）；）； 執(zhí)行單元：負(fù)責(zé)執(zhí)行執(zhí)行單元：負(fù)責(zé)執(zhí)行ECU發(fā)出的各項(xiàng)指令，主要有發(fā)出的各項(xiàng)指令，主要有噴油器、怠速執(zhí)行器、電動(dòng)汽油泵、噴油器、怠速執(zhí)行器、電動(dòng)汽油泵、EGR閥和吸附閥和吸附碳罐等。碳罐等。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒燃油噴射時(shí)間燃油噴射時(shí)間 燃油噴射時(shí)間燃油噴射時(shí)間TR取決于基本噴射時(shí)間取決于基本噴射時(shí)間TP、修正噴射時(shí)間修正噴射時(shí)間Tm及電壓修正時(shí)間及電壓修正時(shí)間TV三項(xiàng)之三項(xiàng)之和，即和，即TR=TP+Tm+TV 基本噴射時(shí)間由吸入空氣量基本噴射時(shí)間由吸入空氣量Q及轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)速n按下按下式

46、算出：式算出： TP=KPQ/n 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)燃燒過程汽油機(jī)燃燒過程 A-已燃區(qū)已燃區(qū) U-未燃區(qū)未燃區(qū) BL-燃燒氣體燃燒氣體的熱邊界層的熱邊界層 W-氣體對(duì)活氣體對(duì)活塞做功塞做功 Q-燃燒室壁燃燒室壁散熱散熱 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒一些基本概念一些基本概念 著火，是指混合氣的氧化反應(yīng)加速、溫度升高、以著火，是指混合氣的氧化反應(yīng)加速、溫度升高、以致引起空間某一位置最終在某個(gè)時(shí)刻有火焰出現(xiàn)的致引起空間某一位置最終在某個(gè)時(shí)刻有火焰出現(xiàn)的過程。過程。 汽油機(jī)采用電火花點(diǎn)火的方式使可燃混合氣著火。汽油

47、機(jī)采用電火花點(diǎn)火的方式使可燃混合氣著火。電火花由點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生，并且必須在規(guī)定的時(shí)刻點(diǎn)電火花由點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生，并且必須在規(guī)定的時(shí)刻點(diǎn)燃?jí)嚎s混合氣，即點(diǎn)火正時(shí)。燃?jí)嚎s混合氣，即點(diǎn)火正時(shí)。 從火花塞點(diǎn)火至上止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為點(diǎn)火提前角。從火花塞點(diǎn)火至上止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為點(diǎn)火提前角。點(diǎn)火提前角的選擇點(diǎn)火提前角的選擇應(yīng)滿足下列要求：發(fā)動(dòng)機(jī)功率應(yīng)滿足下列要求：發(fā)動(dòng)機(jī)功率最大；燃油經(jīng)濟(jì)性最好；發(fā)功機(jī)不發(fā)生爆燃；最大；燃油經(jīng)濟(jì)性最好；發(fā)功機(jī)不發(fā)生爆燃；排放指標(biāo)好排放指標(biāo)好同時(shí)滿足上述要求很困難。同時(shí)滿足上述要求很困難。第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒正常燃燒過程的劃分階段正常燃燒

48、過程的劃分階段 - 著火延遲著火延遲期期 -明顯燃燒期明顯燃燒期 -補(bǔ)燃期補(bǔ)燃期1-開始點(diǎn)火開始點(diǎn)火 2-形成火焰中形成火焰中心心 3-最高壓力點(diǎn)最高壓力點(diǎn) 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒（1 1）著火延遲期）著火延遲期 從火花塞跳火開始（點(diǎn)從火花塞跳火開始（點(diǎn)1），到火焰中心形成，示），到火焰中心形成，示功圖上氣缸壓力明顯脫離壓縮線而急劇上升（點(diǎn)功圖上氣缸壓力明顯脫離壓縮線而急劇上升（點(diǎn)2）的時(shí)間或曲軸轉(zhuǎn)角。的時(shí)間或曲軸轉(zhuǎn)角。 火花塞跳火，而后能否形成穩(wěn)定的火源受到多種因火花塞跳火，而后能否形成穩(wěn)定的火源受到多種因素的影響。素的影響。 當(dāng)可燃混合氣過濃或過稀

49、時(shí)，在火花塞跳火后，并當(dāng)可燃混合氣過濃或過稀時(shí)，在火花塞跳火后，并不能形成火焰核心，也沒有火焰?zhèn)鞑ィ@兩個(gè)界限不能形成火焰核心，也沒有火焰?zhèn)鞑ィ@兩個(gè)界限的混合氣濃度，稱為著火界限。一般當(dāng)過量空氣系的混合氣濃度，稱為著火界限。一般當(dāng)過量空氣系數(shù)數(shù)0.51.3范圍內(nèi)時(shí)才能形成穩(wěn)定的火源。范圍內(nèi)時(shí)才能形成穩(wěn)定的火源。 著火延遲期就是火焰中心和穩(wěn)定火源的形成期。希著火延遲期就是火焰中心和穩(wěn)定火源的形成期。希望盡量縮短著火延遲期并保持穩(wěn)定。望盡量縮短著火延遲期并保持穩(wěn)定。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒（2 2）明顯燃燒期）明顯燃燒期 從形成火焰中心到火焰?zhèn)鞑サ秸麄€(gè)燃

50、燒室，示功從形成火焰中心到火焰?zhèn)鞑サ秸麄€(gè)燃燒室，示功圖上常指壓力達(dá)到最高點(diǎn)（點(diǎn)圖上常指壓力達(dá)到最高點(diǎn)（點(diǎn)3）為止。）為止。 因?yàn)榻^大部分燃料在這一階段燃燒，此時(shí)活塞又因?yàn)榻^大部分燃料在這一階段燃燒，此時(shí)活塞又靠近上止點(diǎn)，所以氣缸壓力得以迅速上升。常用靠近上止點(diǎn)，所以氣缸壓力得以迅速上升。常用平均壓力升高率平均壓力升高率MPa/()表征壓力變比的急劇程表征壓力變比的急劇程度。汽油機(jī)在度。汽油機(jī)在0.20.4MPa/()的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。 明顯燃燒期是汽油機(jī)燃燒的主要時(shí)期。明顯燃燒明顯燃燒期是汽油機(jī)燃燒的主要時(shí)期。明顯燃燒期越短，越靠近上止點(diǎn)，汽油機(jī)經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性期越短，越靠近上止點(diǎn)，汽油機(jī)經(jīng)濟(jì)

51、性、動(dòng)力性越好，但可能導(dǎo)致值過高，噪聲、振動(dòng)大，工作越好，但可能導(dǎo)致值過高，噪聲、振動(dòng)大，工作粗暴，排放性能變差。一般明顯燃燒期約占粗暴，排放性能變差。一般明顯燃燒期約占2040曲軸轉(zhuǎn)角，曲軸轉(zhuǎn)角，燃燒最高壓力出現(xiàn)在上止燃燒最高壓力出現(xiàn)在上止點(diǎn)后點(diǎn)后1215曲軸轉(zhuǎn)角，平均壓力升高率曲軸轉(zhuǎn)角，平均壓力升高率=0.1750.25MPa/()為宜為宜。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒（3 3）補(bǔ)燃期）補(bǔ)燃期 它是指明顯燃燒期以后的燃燒，主要有火它是指明顯燃燒期以后的燃燒，主要有火焰前鋒后未及燃燒的燃料再燃燒，缸壁附焰前鋒后未及燃燒的燃料再燃燒，缸壁附面層中的未燃混合

52、氣部分燃燒以及高溫分面層中的未燃混合氣部分燃燒以及高溫分解的燃燒產(chǎn)物（解的燃燒產(chǎn)物（H2、CO等）重新氧化。等）重新氧化。因?yàn)檫@種燃燒已遠(yuǎn)離上止點(diǎn)，應(yīng)盡量減少。因?yàn)檫@種燃燒已遠(yuǎn)離上止點(diǎn)，應(yīng)盡量減少。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒不正常燃燒不正常燃燒(1)-(1)-爆震爆震 爆震（燃燒）：特征是氣缸內(nèi)發(fā)出清脆的金屬敲擊聲，爆震（燃燒）：特征是氣缸內(nèi)發(fā)出清脆的金屬敲擊聲，亦稱之敲缸。亦稱之敲缸。 爆震產(chǎn)生的原因是；在正常火焰?zhèn)鞑サ倪^程中，處在最爆震產(chǎn)生的原因是；在正常火焰?zhèn)鞑サ倪^程中，處在最后燃燒位置上的那部分末端混合氣受到壓縮和接受輻射后燃燒位置上的那部分末端

53、混合氣受到壓縮和接受輻射熱能，加速了先期反應(yīng)而自燃。這部分自燃混合氣的燃熱能，加速了先期反應(yīng)而自燃。這部分自燃混合氣的燃燒速度極快，火焰速度可達(dá)燒速度極快，火焰速度可達(dá)300m/s，甚至，甚至1000m/s以以上，使局部壓力、溫度增高，并伴隨有沖擊波。上，使局部壓力、溫度增高，并伴隨有沖擊波。 壓力沖擊波反復(fù)撞擊缸壁，發(fā)出敲擊聲，嚴(yán)重時(shí)破壞缸壓力沖擊波反復(fù)撞擊缸壁，發(fā)出敲擊聲，嚴(yán)重時(shí)破壞缸壁表面的附面氣膜和油膜，使傳熱增加，導(dǎo)致氣缸蓋和壁表面的附面氣膜和油膜，使傳熱增加，導(dǎo)致氣缸蓋和活塞頂部溫度升高，冷卻系過熱，功率下降，燃油消耗活塞頂部溫度升高，冷卻系過熱，功率下降，燃油消耗率增加，甚至造成

54、活塞、氣門、火花塞電極的燒壞等。率增加，甚至造成活塞、氣門、火花塞電極的燒壞等。 汽油機(jī)不允許在連續(xù)嚴(yán)重爆震燃燒的情況下工作汽油機(jī)不允許在連續(xù)嚴(yán)重爆震燃燒的情況下工作。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒影響爆震的因素影響爆震的因素 燃料性質(zhì)燃料性質(zhì)：辛烷值高的燃料抗爆震能力強(qiáng)。：辛烷值高的燃料抗爆震能力強(qiáng)。 末端混合氣的壓力和溫度末端混合氣的壓力和溫度：末端混合氣的：末端混合氣的壓力和溫度增高，則爆震傾向增大。例如，壓力和溫度增高，則爆震傾向增大。例如，提高壓縮比，則氣缸內(nèi)壓力、溫度升高，提高壓縮比，則氣缸內(nèi)壓力、溫度升高，容易發(fā)生爆震。容易發(fā)生爆震。 火焰前鋒

55、傳播到末端混合氣的時(shí)間火焰前鋒傳播到末端混合氣的時(shí)間：提高：提高火焰?zhèn)鞑ニ俣取⒖s短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，都會(huì)火焰?zhèn)鞑ニ俣取⒖s短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，都會(huì)減少火焰前鋒傳播到末端混合氣的時(shí)間，減少火焰前鋒傳播到末端混合氣的時(shí)間，這有利于避免爆震。這有利于避免爆震。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒不正常燃燒不正常燃燒(2)-(2)-表面點(diǎn)火表面點(diǎn)火 在汽油機(jī)中，凡是不靠電火花點(diǎn)火而由燃燒室內(nèi)在汽油機(jī)中，凡是不靠電火花點(diǎn)火而由燃燒室內(nèi)熾熱表面（如排氣門頭部、火花塞電極或積碳等）熾熱表面（如排氣門頭部、火花塞電極或積碳等）點(diǎn)燃混合氣的現(xiàn)象稱為表面點(diǎn)火。點(diǎn)燃混合氣的現(xiàn)象稱為表面點(diǎn)火。 早

56、燃早燃是指在火花塞點(diǎn)火之前，熾熱表面點(diǎn)燃混合是指在火花塞點(diǎn)火之前，熾熱表面點(diǎn)燃混合氣的現(xiàn)象。使壓縮負(fù)功增大，有可能致使功率下氣的現(xiàn)象。使壓縮負(fù)功增大，有可能致使功率下降。降。 早燃會(huì)誘發(fā)爆震早燃會(huì)誘發(fā)爆震，爆震又會(huì)讓更多的熾熱表面溫，爆震又會(huì)讓更多的熾熱表面溫度升高，促使更劇烈的表面點(diǎn)火，兩者互相促進(jìn)，度升高，促使更劇烈的表面點(diǎn)火，兩者互相促進(jìn)，形成所謂形成所謂“激爆激爆”現(xiàn)象，危害可能更大。現(xiàn)象，危害可能更大。第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒爆震與表面點(diǎn)火的區(qū)別爆震與表面點(diǎn)火的區(qū)別 與爆震不同，表面點(diǎn)與爆震不同，表面點(diǎn)火一般是在正常火焰火一般是在正常火焰燒到之

57、前由熾熱物點(diǎn)燒到之前由熾熱物點(diǎn)燃混合氣所致，沒有燃混合氣所致，沒有壓力沖擊波，敲缸聲壓力沖擊波，敲缸聲比較沉悶。比較沉悶。 爆震燃燒在示功圖上爆震燃燒在示功圖上的特征是具有壓力的的特征是具有壓力的振動(dòng)（有鋸齒波），振動(dòng)（有鋸齒波），而表面點(diǎn)火的示功圖而表面點(diǎn)火的示功圖則無鋸齒波，只是壓則無鋸齒波，只是壓力升高率增加很高。力升高率增加很高。 第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒使用因素對(duì)燃燒過程的影響使用因素對(duì)燃燒過程的影響 點(diǎn)火提前角點(diǎn)火提前角 混合氣成分混合氣成分 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 ：轉(zhuǎn)速增加時(shí)，應(yīng)增大點(diǎn)火提前角：轉(zhuǎn)速增加時(shí)，應(yīng)增大點(diǎn)火提前角； 負(fù)荷負(fù)荷：負(fù)荷減小負(fù)荷減小

58、時(shí)，進(jìn)入氣缸的新鮮混合氣時(shí)，進(jìn)入氣缸的新鮮混合氣數(shù)量減少。而殘余廢氣量基本不變，故燃燒數(shù)量減少。而殘余廢氣量基本不變，故燃燒惡化，需供給較濃混合氣，惡化，需供給較濃混合氣，經(jīng)濟(jì)性顯著降低。經(jīng)濟(jì)性顯著降低。需要需要增大點(diǎn)火提前角增大點(diǎn)火提前角。第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒點(diǎn)火提前角點(diǎn)火提前角 混合氣在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)完全燃燒需要一定的時(shí)間，混合氣在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)完全燃燒需要一定的時(shí)間，為使熱效率充分發(fā)揮，最好在上止點(diǎn)后為使熱效率充分發(fā)揮，最好在上止點(diǎn)后1215曲軸轉(zhuǎn)角時(shí)出現(xiàn)最高壓力點(diǎn)。因此點(diǎn)火時(shí)曲軸轉(zhuǎn)角時(shí)出現(xiàn)最高壓力點(diǎn)。因此點(diǎn)火時(shí)間必須適當(dāng)提前。間必須適當(dāng)提前。 發(fā)動(dòng)機(jī)在不

59、同的節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速及混合氣濃發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速及混合氣濃度下運(yùn)行時(shí)，所需的點(diǎn)火提前角是不同的。度下運(yùn)行時(shí)，所需的點(diǎn)火提前角是不同的。 點(diǎn)火提前角調(diào)整特性說明對(duì)應(yīng)于每一工況都存點(diǎn)火提前角調(diào)整特性說明對(duì)應(yīng)于每一工況都存在一個(gè)在一個(gè)“最佳最佳”點(diǎn)火提前角，這時(shí)汽油機(jī)功率點(diǎn)火提前角，這時(shí)汽油機(jī)功率最大，耗油率最低。最大，耗油率最低。第第5 5章章 汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒點(diǎn)火提前角點(diǎn)火提前角 脹沖程進(jìn)行，燃?xì)馀c氣缸熱交換面積擴(kuò)大，燃?xì)獾拿洓_程進(jìn)行，燃?xì)馀c氣缸熱交換面積擴(kuò)大，燃?xì)獾淖罡邏毫^低且膨脹不完全，排氣溫度升高，轉(zhuǎn)變最高壓力較低且膨脹不完全，排氣溫度升高，轉(zhuǎn)

60、變?yōu)楣Φ臒崃繙p少。結(jié)果使發(fā)動(dòng)機(jī)過熱功率下降，耗為功的熱量減少。結(jié)果使發(fā)動(dòng)機(jī)過熱功率下降，耗油率增加。油率增加。 點(diǎn)火提前角過大，就會(huì)有相當(dāng)部分的混合氣在壓縮點(diǎn)火提前角過大，就會(huì)有相當(dāng)部分的混合氣在壓縮過程中燃燒，燃燒最高壓力和壓力升高率過大，活過程中燃燒，燃燒最高壓力和壓力升高率過大，活塞所消耗的壓縮功增加，還將促使燃燒室內(nèi)末端混塞所消耗的壓縮功增加，還將促使燃燒室內(nèi)末端混合氣燃燒前的溫度升高，爆震傾向加大，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)合氣燃燒前的溫度升高，爆震傾向加大，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆震時(shí)，將點(diǎn)火時(shí)刻推遲一些，即可消除。發(fā)生爆震時(shí)，將點(diǎn)火時(shí)刻推遲一些，即可消除。 在點(diǎn)火與汽油噴射結(jié)合的電控系統(tǒng)中，電控的點(diǎn)火在點(diǎn)火