汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理

制作人：張振東目

錄前言：課程緒論第一章：發(fā)動(dòng)機(jī)性能第二章：發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過程第三章：燃料與燃燒第四章：汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒第五章：柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒第六章：發(fā)動(dòng)機(jī)的特性第七章：車用發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣渦輪增壓第八章：排氣污染機(jī)及控制第四章：汽油機(jī)混合氣的形成與燃燒

4-1汽油機(jī)燃燒過程

4-2汽油機(jī)混合氣形成

4-3汽油機(jī)燃燒室4-1汽油機(jī)燃燒過程

一、正常燃燒

(一)正常燃燒過程進(jìn)行情況

I著火延遲期（1-2）II明顯燃燒期（2-3）III后燃期（3-）

I著火延遲期（1→2）

點(diǎn)火→偏離純壓縮線

τi＝φ2－φ1影響因素：1、燃料性質(zhì)辛烷值2、點(diǎn)火時(shí)缸內(nèi)壓力、溫度3、混合氣成分：=0.8-0.9最小4、殘余廢氣5、點(diǎn)火能量II明顯燃燒期（2－3Pmax）

II越短，越靠近上止點(diǎn):→經(jīng)濟(jì)性，動(dòng)力性↑→（Δp/Δφ）↑（噪聲、振動(dòng)、排污）↑

Δφ=II＝f〔uT（火焰?zhèn)鞑ニ俣龋常絝〔uT（層流火焰?zhèn)鞑ニ俣取⒒旌蠚馕闪髅}動(dòng)速度）〕III后燃期（3－）

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，貼附在缸壁上未燃混合氣層的部分燃燒以及高溫分解的燃燒產(chǎn)物（H2、CO等）重新氧化。這種燃燒已遠(yuǎn)離上止點(diǎn)，應(yīng)盡量減少。（二）燃燒速度

通過改變，改變P-V曲線?？刂迫紵俣染湍芸刂泼黠@燃燒期的長(zhǎng)短及其相對(duì)曲軸轉(zhuǎn)角的位置?，F(xiàn)代汽油機(jī)轉(zhuǎn)速很高，燃燒時(shí)間極短，這就需要有足夠快的燃燒速度，并希望它合理地變化。式中ρt—未燃混合氣密度；

Ut—火焰?zhèn)鞑ニ俣龋?/p>

At—火焰前鋒面積。影響燃燒速度的因素有：

1.火焰?zhèn)鞑ニ俣萓t

火焰?zhèn)鞑ニ俣仁菦Q定明顯燃燒期長(zhǎng)短的主要因素。現(xiàn)代汽油機(jī)的Ut可高達(dá)50—80m/s。影響Ut的主要因素是：

燃燒室中氣體的紊流運(yùn)動(dòng)；

混合氣成分；混合氣初始溫度。

（1）

紊流運(yùn)動(dòng)：紊流運(yùn)動(dòng)是由一定運(yùn)動(dòng)方向的渦流和無規(guī)則的氣體脈動(dòng)所組成。渦流運(yùn)動(dòng)可使火焰前鋒表面扭曲，甚至分隔成許多火焰中心，使火焰前鋒燃燒區(qū)加厚，如圖所示，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌臁Ｎ闪鲝?qiáng)烈紊流較弱（2）混合氣氣成分分不同，，火焰焰?zhèn)鞑ゲニ俣榷纫裁髅黠@不不同，，如圖圖所示示為實(shí)實(shí)驗(yàn)所所得火火焰?zhèn)鱾鞑ニ偎俣扰c與過量量空氣氣系數(shù)數(shù)的關(guān)關(guān)系。。當(dāng)=0.85~0.95時(shí)，火火焰?zhèn)鱾鞑ニ偎俣茸钭畲螅?，燃燒燒速度度最快快，功功率也也最大大，稱稱為功率混混合比比。當(dāng)=1.03~1.1時(shí)，火火焰?zhèn)鱾鞑ニ偎俣容^較大，，氧氣氣又充充足，，燃燒燒完全全，稱稱為經(jīng)濟(jì)混混合比比?；鹧?zhèn)鱾鞑ハ孪孪蓿海?.3-1.4時(shí)，火火焰?zhèn)鱾鞑ニ偎俣冉到档?，，甚至至不能能傳播播?；鹧鎮(zhèn)鱾鞑ド仙舷蓿海?.4-0.5時(shí)，混混合氣氣過濃濃，也也使火火焰不不能傳傳播。。為了保保證可可靠的的工作作，汽汽油機(jī)機(jī)的在0.6-1.2范圍，，即空空燃比比A/F=9-18。（3）混合氣氣初始始溫度度：混合氣氣初始始溫度度高，，火焰焰?zhèn)鞑ゲニ俣榷仍黾蛹印?．火焰焰前鋒鋒面積積At利用燃燃燒室室?guī)缀魏涡螤顮罴捌淦渑c火火花塞塞位置置的配配合，，可以以改變變不同同時(shí)期期火焰焰前鋒鋒掃過過的面面積，，以調(diào)調(diào)整燃燃燒速速度。。它直直接影影響到到明顯顯燃燒燒期相相當(dāng)曲曲軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角的的位置置及燃燃燒速速度變變化的的情況況，與與壓力力上升升密切切相關(guān)關(guān)。3.可燃混混合氣氣密度度ρt增大未未燃混混合氣氣密度度，可可以提提高燃燃燒速速度，，因此此增大大壓縮縮比和和進(jìn)氣氣壓力力等，，均可可加大大燃燒燒速度度。（三））汽油油機(jī)的的不規(guī)規(guī)則燃燃燒汽油機(jī)機(jī)的不不規(guī)則則燃燒燒是指指在穩(wěn)穩(wěn)定正正常運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)情情況下下，各循環(huán)環(huán)之間間的燃燃燒差差異和各缸之之間的的燃燒燒差異異。1、各循循環(huán)之之間的的燃燒燒差異異各循環(huán)環(huán)之間間的燃燃燒差差異主主要是是燃燒的的不穩(wěn)穩(wěn)定性性，表現(xiàn)現(xiàn)為循環(huán)的的壓力力波動(dòng)動(dòng)。如圖圖示出出不同同循環(huán)環(huán)的氣氣缸壓壓力變變化情情況。。從中中可以以看到到變化化較大大，低低負(fù)荷荷時(shí)情情況更更嚴(yán)重重。這種循循環(huán)間間的燃燃燒變變動(dòng)使使汽油油機(jī)空空燃比比和點(diǎn)點(diǎn)火提提前角角調(diào)整整對(duì)每每一循循環(huán)都都不可可能處處于最最佳狀狀態(tài)，，因而而油耗耗上升升，功功率下下降，，不正正常燃燃燒傾傾向增增加，，使汽汽油機(jī)機(jī)性能能下降降。產(chǎn)生這這種現(xiàn)現(xiàn)象的的主要原原因是：火火花塞塞附近近混合合氣的的混合合比和和氣體體紊流流性質(zhì)質(zhì)、程程度在在各循循環(huán)均均有變變動(dòng)，，致使使火焰焰中心心形成成所用用的時(shí)時(shí)間不不同，，即由由有效效著火火時(shí)間間變動(dòng)動(dòng)而引引起的的。對(duì)各循循環(huán)之之間的的燃燒燒變動(dòng)動(dòng)的現(xiàn)現(xiàn)象的的機(jī)理理至今今還不不十分分清楚楚，但但可以以肯定定（1）=0.8-0.9時(shí)循環(huán)環(huán)燃燒燒變動(dòng)動(dòng)最小小，混混合氣氣加濃濃或減減稀變變動(dòng)均均增加加。（2）在中中等負(fù)負(fù)荷以以上變變動(dòng)較較小，，低負(fù)負(fù)荷時(shí)時(shí)，殘殘余廢廢氣量量相對(duì)對(duì)增多多，變變動(dòng)更更為明明顯。。（3）加強(qiáng)強(qiáng)紊流流有助助于減減少變變動(dòng)，，因此此轉(zhuǎn)速速增加加，一一般變變動(dòng)減減小。。（4）加大大點(diǎn)火火能量量，采采用多多點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)火，，情況況有所所改善善。（5）點(diǎn)火火時(shí)刻刻和點(diǎn)點(diǎn)火位位置對(duì)對(duì)燃燒燒變動(dòng)動(dòng)很敏敏感。。2、各缸缸之間間的燃燃燒差差異各缸之之間的的燃燒燒差異異主要要是由由于燃料分分配不不均使使空燃燃比不不一致致造成的的。影響因因素很很多，，總的的來說說，與與進(jìn)氣氣系統(tǒng)統(tǒng)所有有零件件的設(shè)設(shè)計(jì)和和安裝裝位置置都有有關(guān)系系，任任何不不對(duì)稱稱和流流動(dòng)阻阻力不不同的的情況況都會(huì)會(huì)破壞壞均勻勻分配配，其其中影影響最最大的的是進(jìn)氣管管的設(shè)設(shè)計(jì)。（四））燃燒燒室壁壁面的的熄火火作用用在火焰焰?zhèn)鞑ゲミ^程程中，，燃燒燒室壁壁對(duì)火火焰具具有熄熄火作作用、、即緊緊靠壁壁面附附近的的火焰焰不能能傳播播。這這樣，，在熄熄火區(qū)區(qū)內(nèi)存存在大大量未未燃燒燒的烴烴，它它是汽油機(jī)機(jī)排氣氣中HC的主要要來源源之一一。當(dāng)=1左右，，熄火火厚度度最小小，混混合氣氣加濃濃或減減稀，，此厚厚度均均增加加；負(fù)負(fù)荷減減小時(shí)時(shí)，熄熄火厚厚度顯顯著增增加；；燃燒燒室溫溫度、、壓力力提高高，氣氣缸紊紊流加加強(qiáng)，，熄火火厚度度均減減小。。二、不不正常常燃燒燒汽油機(jī)機(jī)的不不正常常燃燒燒主要要是爆燃和表面點(diǎn)點(diǎn)火。1、爆燃燃汽油機(jī)機(jī)發(fā)生生爆燃燃時(shí)的的外部特征征是：氣缸缸內(nèi)發(fā)出出特別尖尖銳的金金屬敲擊擊聲，亦亦稱之敲敲缸。輕輕微敲缸缸時(shí)，發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)功功率上升升，油耗耗下降，，但嚴(yán)重重時(shí)，會(huì)會(huì)產(chǎn)生冷冷卻水過過熱，功功率下降降，耗油油率上升升，對(duì)發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)極極其有害害。2、爆燃產(chǎn)產(chǎn)生的原原因正常燃燒燒：有明顯顯的火焰焰前鋒，，且逐層層向外傳傳播，直至燃燒燒完畢。。爆燃：火焰前前鋒未到到，混合合氣受到到壓縮，，熱輻射射，自行起火火形成新新的火焰焰中心，，產(chǎn)生新新的火焰焰?zhèn)鞑ァ?。輕微爆燃燃—=100~300[m/s]=800~2000[m/s]強(qiáng)烈爆燃燃—若自燃區(qū)區(qū)占整個(gè)個(gè)燃燒室室容積的的5%,則為強(qiáng)烈烈爆燃。。影響爆燃燃的因素素為：1）燃料性性質(zhì)辛烷值高高的燃料料，抗爆爆燃能力力強(qiáng)。添添加劑能能有效地地提高燃燃料的抗抗爆燃能能力。2）末端混混合氣的的壓力和和溫度末端混合合氣的壓壓力和溫溫度增高高，則爆爆燃傾向向增大。。3）火焰前前鋒傳播播到末端端混合氣氣的時(shí)間間提高火焰焰?zhèn)鞑ニ偎俣?、縮縮短火焰焰?zhèn)鞑ゾ嗑嚯x，都都會(huì)減少少火焰前前鋒傳播播到末端端混合氣氣的時(shí)間間，這有有利于避避免爆燃燃。在汽油機(jī)機(jī)中，凡凡是不靠靠電火花花點(diǎn)火而而由燃燒燒室內(nèi)熾熾熱表面面（如排排氣門頭頭部、火火花塞絕絕緣體或或零件表表面熾熱熱的沉積積物等））點(diǎn)燃混混合氣的的現(xiàn)象，，統(tǒng)稱表表面點(diǎn)火火。它的的點(diǎn)火時(shí)時(shí)刻是不不可控制制的，多多發(fā)生在在ε=9以上的強(qiáng)強(qiáng)化汽油油機(jī)上。。2、表面點(diǎn)點(diǎn)火早燃是指指在火化化塞點(diǎn)火火之前，，熾熱表表面就點(diǎn)點(diǎn)燃混合合氣的現(xiàn)現(xiàn)象。由由于它提提前點(diǎn)火火而且熱熱點(diǎn)表面面比火花花大，使使燃燒速速率快，，氣缸壓壓力、溫溫度增高高，發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)工作作粗暴，，并且由由于壓縮縮功增大大，向缸缸壁傳熱熱增加，，致使功功率下降降，火花花塞、活活塞等零零件過熱熱、圖4-11給出汽油油機(jī)早燃燃示功圖圖情況。。2、表面點(diǎn)點(diǎn)火早燃會(huì)誘誘發(fā)爆燃燃，爆燃燃又會(huì)讓讓更多的的熾熱表表面溫度度升高，，促使更更劇烈的的表面點(diǎn)點(diǎn)火，兩兩者互相相促進(jìn)，，危害可可能更大大。與爆燃的的不同點(diǎn)點(diǎn)：1．爆燃是是火花塞塞跳火后后末端混混合氣的的自燃現(xiàn)現(xiàn)象；表表面點(diǎn)火火一般是是在火花花塞之前前由熾熱熱物點(diǎn)燃燃混合氣氣所致。。2．爆燃時(shí)時(shí)有強(qiáng)烈烈的壓力力沖擊波波，有尖尖銳的金金屬敲擊擊聲；表表面點(diǎn)火火沒有壓壓力沖擊擊波，敲敲缸聲比比較沉悶悶，主要要是由活活塞、連連桿、曲曲軸等運(yùn)運(yùn)動(dòng)件受受到?jīng)_擊擊負(fù)荷產(chǎn)產(chǎn)生振動(dòng)動(dòng)而造成成。三、使用用因素對(duì)對(duì)燃燒的的影響1.混合氣濃濃度值的范圍圍:=0.4～0.5—冷起動(dòng)混混合氣；；=0.85～0.95—功率混合合氣；=1.05～1.15—經(jīng)濟(jì)混合合氣。使用α＜1的濃混合合氣工作作，由于于必然會(huì)會(huì)產(chǎn)生不不完全燃燃燒，所所以CO排放量明明顯上升升。當(dāng)α<0.8及α>1.2時(shí)，火焰焰速度緩緩慢，部部分燃料料可能來來不及完完全燃燒燒，因而而經(jīng)濟(jì)性性差，HC排放量增增多且工工作不穩(wěn)穩(wěn)定。三、使用用因素對(duì)對(duì)燃燒的的影響2.點(diǎn)火提前前角θ:點(diǎn)火提高高角是從從發(fā)出電電火花到到上止點(diǎn)點(diǎn)間的曲曲軸轉(zhuǎn)角角。汽油機(jī)保保持節(jié)氣氣門開度度、轉(zhuǎn)速速以及混混合氣濃濃度一定定時(shí)，汽汽油機(jī)功功率和耗耗油率隨隨點(diǎn)火提提前角改改變而變變化的關(guān)關(guān)系稱為為點(diǎn)火提前前角調(diào)整整特性。對(duì)應(yīng)于于每一工工況都存存在一個(gè)個(gè)“最佳佳”點(diǎn)火火提前角角，這時(shí)時(shí)汽油機(jī)機(jī)功率最最大，耗耗油率最最低。三、使用用因素對(duì)對(duì)燃燒的的影響2.點(diǎn)火提前前角θ:θ↑→→壓縮功↑↑Pz↑爆燃↑θ↓→Pz、Tz↓傳熱損失失↑ηi↓3.轉(zhuǎn)速n離心式點(diǎn)點(diǎn)火提前前角調(diào)節(jié)節(jié)裝置使使紊流強(qiáng)度度爆燃趨勢(shì)勢(shì)4.負(fù)荷Pe1、負(fù)荷節(jié)氣門開開度進(jìn)入氣缸缸的混合合氣廢氣的比比例相對(duì)對(duì)每循環(huán)時(shí)時(shí)間傳熱損失失2、負(fù)荷缸內(nèi)p，T爆燃趨勢(shì)勢(shì)。5.大氣狀態(tài)態(tài)大氣壓力力低，氣氣缸充氣氣量減少少，則混混合氣變變濃。另另外，壓壓縮壓力力低，著著火延遲遲期長(zhǎng)和和火焰速速度慢，，則經(jīng)濟(jì)濟(jì)性和動(dòng)動(dòng)力性下下降，但但爆燃傾傾向減小小。大氣溫度度高，同同樣氣缸缸充氣量量下降，，經(jīng)濟(jì)性性、動(dòng)力力性變差差，而且且容易發(fā)發(fā)生爆燃燃和氣阻阻。4-2汽油機(jī)混混合氣形形成兩種方式式：1、化油器器式2、汽油噴噴射式一、化油油器式混混合氣的的形成化油器式式燃料供供給系統(tǒng)統(tǒng)由化油油器、油油氣分離離器、汽汽油泵、、燃油濾濾清器、、燃油箱箱、油管管和燃油油表等組組成?；推餍涡纬苫旌虾蠚獾脑恚毫黧w動(dòng)力力學(xué)原理理1.理想化油油器特性性各種工況況下滿足足最佳性性能要求求的理想想混合比比:a.節(jié)氣門全全開：功功率混合合氣，AF=12-14;b.中等負(fù)荷荷：經(jīng)濟(jì)濟(jì)混合氣氣，AF=17左右;c.怠速及小小負(fù)荷：：濃混合合氣AF=10-12.4。2.真空度變化規(guī)律律：1、節(jié)氣門門開度一一定、n增加，喉喉管和進(jìn)進(jìn)氣管真空空度均增增加；2、節(jié)氣門門關(guān)閉，，進(jìn)氣管管真空度度很大，，喉管真空度度很??；；3、節(jié)氣門門開啟，，喉管真真空度加加大，進(jìn)進(jìn)氣管真空度度下降，，節(jié)氣門門全開，，二者基基本相同。。喉管真空空度：喉喉管最小小截面處處因氣流流流動(dòng)所所產(chǎn)生的的負(fù)壓，，影響主主供油量量；進(jìn)氣管真真空度：：節(jié)氣門門后的負(fù)負(fù)壓，受受節(jié)氣門門開度和和轉(zhuǎn)速的的影響，，用以控控制怠速油系系、真空空省油器器加濃時(shí)時(shí)刻及真真空點(diǎn)火火提前。。3.簡(jiǎn)單化油油器特性性空燃比:單純依靠靠喉口真真空度決定供油油量的化化油器。。節(jié)氣門開開度變化化A/F變化A/F混合氣加加濃。與理想化化油器特特性矛盾盾,不能滿足足汽油機(jī)機(jī)要求。。<,燃油不能能從噴口口流出。。稍大于,AF很大，混混合氣很很稀。4.主供油系系的校正正措施：1、減小燃燃油流量量2、增加空空氣流量量。滲入空氣氣校正法法：><,燃油不能能從噴口口流出；；空氣從泡泡沫管進(jìn)進(jìn)入油井井形成油油氣混合合液，主主量孔后后壓力突突降，出出油量突突然增加加，之后后隨pn增加，空空氣量增增加，主主量孔兩兩端壓差差減小，，出油量量下降。。,與簡(jiǎn)單化化油器相相同；<<1、2、3、5.滿負(fù)荷加加濃及怠怠速加濃濃（1）滿負(fù)荷荷加濃機(jī)械式節(jié)節(jié)能器節(jié)氣門控控制打開開加濃量量孔的推推桿，加加濃時(shí)刻刻只與節(jié)節(jié)氣門位位置有關(guān)關(guān)。真空加濃濃器起作用時(shí)時(shí)刻與節(jié)節(jié)氣門后后真空度度有關(guān)，，受轉(zhuǎn)速速和節(jié)氣氣門開度度共同影影響。5.滿負(fù)荷加加濃及怠怠速加濃濃（2）怠速加加濃節(jié)氣門開開度小，，喉管真真空度低低，主供供油系不不出油，，需另設(shè)設(shè)怠速系系。怠速噴孔孔開在節(jié)節(jié)氣門后后；汽油經(jīng)主主量孔、、怠速量量孔，并并與空氣氣量孔進(jìn)進(jìn)入的空空氣混合合后，從從怠速噴噴孔進(jìn)入入混合室室；調(diào)節(jié)螺釘釘可怠速速噴孔的的截面積積，改變變汽油流流量；設(shè)置過渡渡孔，對(duì)對(duì)節(jié)氣門門打開時(shí)時(shí)的汽油油流量進(jìn)進(jìn)行補(bǔ)充充，防止止混合氣氣過稀，，導(dǎo)致熄熄火。6.變工況運(yùn)運(yùn)行（1）加速過過程節(jié)氣門突突然開大大，由于于燃油滯滯后以及及汽化變變差，會(huì)會(huì)造成混混合氣過過稀。為為此，設(shè)設(shè)置加速速泵，額額外提供供部分燃燃油。節(jié)氣門緩緩慢開大大，活塞塞緩緩下下移，泵泵中油壓壓不大，，不能封封閉進(jìn)油油閥；節(jié)氣門急急速開大大，泵中中油壓很很快升高高，完全全封閉進(jìn)進(jìn)油閥，，燃油頂頂開出油油閥，噴噴入喉管管；彈簧起延延長(zhǎng)加濃濃時(shí)間，，并防止止機(jī)構(gòu)損損壞；6.變工況運(yùn)運(yùn)行（2）起動(dòng)過過程轉(zhuǎn)速很低低，氣流流速度低低，喉管管真空度度很小，，主噴孔孔不出油油，需設(shè)設(shè)置專門門起動(dòng)系系。常用阻風(fēng)門門式起動(dòng)系系；起動(dòng)前關(guān)閉閉阻風(fēng)門，，發(fā)動(dòng)機(jī)拖拖轉(zhuǎn)時(shí)，阻阻風(fēng)門后產(chǎn)產(chǎn)生很大的的真空度，，主供油系系、怠速系系都出油；；啟動(dòng)后，隨隨轉(zhuǎn)速上升升，阻風(fēng)門門后真空度度電動(dòng)增加加，出油量量電動(dòng)增加加，需及時(shí)時(shí)開大阻風(fēng)風(fēng)門，防止止混合氣過過濃，導(dǎo)致致熄火；為防止起動(dòng)動(dòng)失敗，在在阻風(fēng)門上上加一個(gè)自自動(dòng)閥，真真空度達(dá)到到一定值，，自動(dòng)開啟啟。二、汽油噴噴射式混合合氣的形成成由燃料系統(tǒng)統(tǒng)、空氣系系統(tǒng)及控制制系統(tǒng)3部分組成。。電控燃油噴噴射系統(tǒng)以以電子控制制單元(ECU)為中心，用用安裝在發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)不同同部位上的的各種傳感感器測(cè)定發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的各各種工作參參數(shù)，如進(jìn)進(jìn)氣量、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、溫度度等，將它它們傳送給給ECU；ECU對(duì)輸入信號(hào)號(hào)作運(yùn)算、、處理、分分析判斷后后，向執(zhí)行行器發(fā)出指指令控制噴噴射系統(tǒng)的的工作，通通過噴油器器定時(shí)、定定量地把汽汽油噴入進(jìn)進(jìn)氣道或氣氣缸，同時(shí)時(shí)控制發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火火提前角，，使發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)在各種工工況下都能能獲得最佳佳濃度的混混合氣。汽油噴射具具有下列優(yōu)優(yōu)點(diǎn)：（1）充氣效率高高。不需設(shè)置置節(jié)流喉管管，進(jìn)氣流流動(dòng)阻力小?。徊恍枰獙?duì)進(jìn)氣加熱，，因此可以以提高發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)的充氣氣效率。（2）可采用較高高的壓縮比比。不加熱進(jìn)進(jìn)氣，壓縮縮開始的溫溫度較低，，可采用較高的的壓縮比，，從而提高高熱效率。。（3）起動(dòng)性能好好。燃油霧化化由噴油器器決定，與與汽油機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速無關(guān)。。因此，起動(dòng)時(shí)時(shí)能保持良良好的霧化化特性。（4）沒有氣阻。整個(gè)燃料料系統(tǒng)都處處于一定壓壓力下的密密封狀態(tài)。。在高溫時(shí)沒有氣氣阻問題，，使用方便便。（5）混合氣質(zhì)量量好。高壓噴射射使燃油的的霧化，燃燃油顆粒細(xì)細(xì)小，蒸發(fā)發(fā)快，混合均均勻。（6）加速性好?；旌蠚赓|(zhì)質(zhì)量好，燃燃燒快，改改善發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)加速性。。（7）整機(jī)性能提提高。充氣效率率高，可采采用較高的的壓縮比，，混合氣質(zhì)質(zhì)量好等為改改善發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)燃燒，提提高整機(jī)的的動(dòng)力性和和經(jīng)濟(jì)性創(chuàng)創(chuàng)造條件，燃燒完完全，排放放性能好。。汽油噴射結(jié)結(jié)合微電腦腦控制優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)更加突出出：可以按各種種工況的要要求對(duì)燃油油量進(jìn)行校校正，其廢廢氣排放指指標(biāo)比化油油器式汽油油機(jī)好；發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)工況況適應(yīng)性好好。在電控多點(diǎn)點(diǎn)噴射系統(tǒng)統(tǒng)中，每缸缸單獨(dú)供油油，提高各各缸空燃比比的均勻性性和噴油量量的精確性性?？梢詫?shí)現(xiàn)加加負(fù)荷、加加速時(shí)加油油，小負(fù)荷荷、減速時(shí)時(shí)減油，碰碰撞斷油，，汽車安全全性和經(jīng)濟(jì)濟(jì)性提高。。汽油噴射方方式1、系統(tǒng)簡(jiǎn)介介按控制方式式：機(jī)械式和電控式；按燃油噴射射方式：連續(xù)噴射式式和間歇噴射式式；按噴油嘴數(shù)數(shù)量：多點(diǎn)噴射式式和單點(diǎn)噴射式式。多點(diǎn)噴射系系統(tǒng)按噴射射時(shí)間可分分為順序噴射、、分組噴射射和同時(shí)噴噴射三種形式；；按噴油位位置可分為為進(jìn)氣道噴射射和缸內(nèi)噴射（GDI）。電子控制汽汽油噴射系系統(tǒng)由空氣系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等3個(gè)子系統(tǒng)組組成。2、空氣系統(tǒng)統(tǒng)空氣系統(tǒng)的的作用是：：計(jì)量空氣流流量，由進(jìn)進(jìn)氣流量計(jì)計(jì)擔(dān)任；控制怠速運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)空氣氣量，由怠怠速裝置實(shí)實(shí)現(xiàn)。進(jìn)氣流量測(cè)測(cè)量有兩種種方式，直直接測(cè)量和和間接測(cè)量量。進(jìn)氣流量計(jì)計(jì)目前主要要采用葉片片式、卡門門渦街式和和熱線式。怠速裝置目目前主要是是怠速閥和和電子節(jié)氣氣門。怠速閥有步步進(jìn)電機(jī)式式和比例電電磁閥式兩兩種。3、燃料系統(tǒng)統(tǒng)燃料系統(tǒng)的的作用是：：按ECU的指令，定定時(shí)、定量量地噴射汽汽油并霧化化；壓力調(diào)節(jié)器器電動(dòng)汽油泵泵4、控制系統(tǒng)統(tǒng)控制系統(tǒng)的的作用是根根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)工作時(shí)的的各種信號(hào)號(hào)，確定發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的供供油量和點(diǎn)點(diǎn)火時(shí)刻。?？刂葡到y(tǒng)統(tǒng)由電子控控制單元(ECU)、各種傳感感器和執(zhí)行行器組成。。傳感器傳感器是感感知信息的的部件，負(fù)負(fù)責(zé)向ECU提供發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)和汽車運(yùn)運(yùn)行狀況。。電子控制單單元ECU的功用是采采集和處理理各種傳感感器的輸入入信號(hào)，根根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)工作的要要求（噴油油脈寬、點(diǎn)點(diǎn)火提前角角等），進(jìn)進(jìn)行控制決決策的運(yùn)算算，并輸出出相應(yīng)的控控制信號(hào)。。當(dāng)前電控控發(fā)動(dòng)機(jī)中中除了控制制噴油外，，還控制點(diǎn)點(diǎn)火、EGR、怠速和增增壓發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)的廢氣閥閥等，由于于共用一個(gè)個(gè)ECU對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)進(jìn)行綜合控控制，所以以也被稱為為發(fā)動(dòng)機(jī)管管理系統(tǒng)。。執(zhí)行器電控單點(diǎn)汽汽油噴射系系統(tǒng)單點(diǎn)汽油噴噴射系統(tǒng)又又稱節(jié)氣門門體噴射系系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱TBI)或中央噴射射系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱CFl)。這種汽油油噴射系統(tǒng)統(tǒng)在結(jié)構(gòu)布布置上與化化油器式發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)相似似，即在多多缸發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)上只用一一個(gè)噴油器器，直接將將汽油噴入入節(jié)氣門上上方的節(jié)氣氣門體中，，燃油與空空氣混合后后，形成的的混合氣通通過進(jìn)氣歧歧管分配至至各個(gè)氣缸缸。電控多點(diǎn)汽汽油噴射系系統(tǒng)電控多點(diǎn)汽汽油噴射系系統(tǒng)中，對(duì)對(duì)應(yīng)于每一一個(gè)氣缸設(shè)設(shè)置一個(gè)或或多個(gè)噴油油器，噴油油器可安裝裝在進(jìn)氣道道或氣缸內(nèi)內(nèi)。現(xiàn)在多多數(shù)多點(diǎn)汽汽油噴射系系統(tǒng)，噴油油器安裝在在進(jìn)氣門前前。桑塔納納(Santana)2000型轎車上的的電控多點(diǎn)點(diǎn)噴射系統(tǒng)統(tǒng)的布置簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖如下。。汽油噴射的的控制汽油噴射是是汽油噴射系系統(tǒng)的主要控制對(duì)對(duì)象之一，，包括噴油油時(shí)刻控制制和噴油量量控制。1、噴油時(shí)刻刻控制對(duì)不同噴射射時(shí)間方式式，設(shè)置ECU不同的噴射射時(shí)刻控制制計(jì)算方式式。2．噴油量控控制ECU根據(jù)各種傳傳感器測(cè)得得的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)運(yùn)行參數(shù)數(shù)，如進(jìn)氣氣量、轉(zhuǎn)速速、節(jié)氣門門開度等，，按設(shè)定的的程序進(jìn)行行計(jì)算，然然后向噴油油器發(fā)出信信號(hào)。噴油油器通電時(shí)時(shí)間越長(zhǎng)，，噴射時(shí)間間越長(zhǎng)，所所噴射的汽汽油量越大大。通過改改變噴油器器通電時(shí)間間，實(shí)現(xiàn)噴噴油量控制制。發(fā)動(dòng)機(jī)在不不同工況下下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，，對(duì)混合氣氣濃度的要要求也不同同。ECU根據(jù)有關(guān)傳傳感器的信信號(hào)，按不不同情況控控制噴油量量。噴油量量的控制模模式有起動(dòng)動(dòng)控制、運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)控制、、斷油控制制和反饋控控制幾種。。起動(dòng)控制運(yùn)轉(zhuǎn)控制斷油控制反饋控制噴油量控制制冷起動(dòng)噴油油器和冷起起動(dòng)溫度開開關(guān)控制冷冷起動(dòng)加濃濃通過ECU控制冷起動(dòng)動(dòng)加濃基本噴油量量修正噴油量量增加噴油量量進(jìn)氣溫度大氣壓力蓄電池電壓壓暖機(jī)增量加速增量大負(fù)荷增量量起動(dòng)增量超速斷油減速斷油(1)起動(dòng)控制當(dāng)起動(dòng)開關(guān)關(guān)接通，且且發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)速速低于某一一轉(zhuǎn)速（如如300r/min）時(shí)，ECU按發(fā)動(dòng)機(jī)水水溫、進(jìn)氣氣溫度和起起動(dòng)轉(zhuǎn)速計(jì)計(jì)算出一個(gè)個(gè)固定的噴噴油量，保保證發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)獲得順利利起動(dòng)所需需的濃混合合氣。(2)運(yùn)轉(zhuǎn)控制發(fā)動(dòng)機(jī)正常常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，，ECU根據(jù)進(jìn)氣量量和發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速來計(jì)計(jì)算基本噴噴油量；根根據(jù)節(jié)氣門門開度、發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻卻水溫度與與進(jìn)氣溫度度等運(yùn)轉(zhuǎn)參參數(shù)來修正正基本噴油油量。噴油器的噴油量包括基本噴噴油量、修修正油量和和增量油量量三個(gè)部分分?；緡娪土苛扛鶕?jù)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)進(jìn)氣量，，按目標(biāo)空空燃比14.7計(jì)算。修正油量根據(jù)進(jìn)氣溫溫度、大氣氣壓力等實(shí)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)條條件，對(duì)基基本噴油量量進(jìn)行修正正，使發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)在各種種不同的運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下下都能獲得得最佳濃度度的混合氣氣。在一些特定定工況(暖機(jī)、加速速等)下，為使發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)獲得得良好的使使用性能，，如動(dòng)力性性和加速性性等，需要要加濃混合合氣，出現(xiàn)現(xiàn)增量油量。(3)斷油控制在某些特殊殊工況下，，ECU暫時(shí)中斷燃燃油噴射，，以滿足發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)中的這些些特殊要求求的功能。。(4)反饋控制反饋控制又又稱為閉環(huán)控制，是指根據(jù)據(jù)輸出量信信號(hào)的變化化，改變輸輸出量。目前用于電電控汽油噴噴射系統(tǒng)反反饋控制的的傳感器是是氧傳感器器。ECU根據(jù)氧傳感感器反饋信信號(hào)，不斷斷修正噴油油量，使混混合氣濃度度始終保持持在理想范范圍內(nèi)。3．閉環(huán)控制制過程在上述各種種控制模式式中，反饋控制以以外的三種種控制模式式均是開環(huán)環(huán)控制。開開環(huán)控制時(shí)時(shí)，ECU對(duì)輸出量的的修正不必必根據(jù)輸出出量的變化化。當(dāng)噴油控制制處于閉環(huán)環(huán)控制模式式時(shí)，氧傳傳感器檢測(cè)測(cè)排氣中的的殘余氧氣氣量，ECU控制混合氣氣空燃比保保持在理論論空燃比。。若檢測(cè)到到排氣中有有殘余氧氣氣，說明混混合氣稀薄薄，需要增增加噴油量量；反之，，則需要減減少噴油量量。閉環(huán)控制過過程如下圖圖。反饋控制的的最終目的的是保證三三效催化轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器的排排氣凈化效效率，因此此，氧傳感感器通常和和三效催化化轉(zhuǎn)換器共共同使用。。三效催化轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器凈化化效率最高高時(shí)的空燃燃比要比理理論空燃比比略低，所所以ECU的控制空燃燃比為14.7。目前使用的的氧傳感器器有氧化鋯鋯(ZrO2)氧傳感器和和二氧化鈦鈦(TiO2)氧傳感器兩兩種。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行行中，ECU是交替使用用開環(huán)和閉閉環(huán)兩種模模式控制噴噴油量。在在起動(dòng)、大大負(fù)荷(節(jié)氣門全開開)及暖機(jī)等運(yùn)運(yùn)行工況，，需要較濃濃的混合氣氣，ECU處于開環(huán)控控制狀態(tài)，，氧傳感器器不起作用用。在發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)工作溫溫度較低時(shí)時(shí)，ECU也以開環(huán)控控制模式工工作。只有有發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)達(dá)到正常工工作溫度后后，ECU才進(jìn)行閉環(huán)環(huán)控制，氧氧傳感器才才發(fā)揮反饋饋控制的作作用。當(dāng)氧氧傳感器出出現(xiàn)故障、、輸出信號(hào)號(hào)異常時(shí)，，ECU會(huì)自動(dòng)切斷斷氧傳感器器的反饋?zhàn)髯饔?，進(jìn)人人開環(huán)控制制狀態(tài)。4-3汽油機(jī)燃燒燒室汽油機(jī)燃燒燒室的要求求1、總體目標(biāo)標(biāo)(1)經(jīng)濟(jì)性好；；(2)排放性能好好；(3)動(dòng)力性滿足足需要；(4)不出現(xiàn)不正正常燃燒。。2、技術(shù)要求求(1)結(jié)構(gòu)緊湊，，面容比小??；(2)充氣效率高高；(3)組織適當(dāng)氣氣流運(yùn)動(dòng)；；(4)火焰?zhèn)鞑ゾ嗑嚯x短。3、考慮因素素(1)結(jié)構(gòu)緊湊，，面容比小小有利之處：：傳熱損失失??；不易易爆震；壓縮比高；；HC排放少。A、壓縮比B、燃燒室型型式C、火花塞位位置面容比對(duì)HC排放的影響響如下圖。。(2)充氣效率高高有利之處：：燃燒完全全，經(jīng)濟(jì)性性好；升功功率大；排排放性能好好。A、氣門數(shù)量量、大小與與布置B、進(jìn)、排氣氣道結(jié)構(gòu)與與布置C、冷卻系統(tǒng)統(tǒng)D、組織氣流流運(yùn)動(dòng)(3)組織氣流運(yùn)運(yùn)動(dòng)有利之處：：火焰?zhèn)鞑タ炜?，著火界界限寬，燃燒完全，，?jīng)濟(jì)性好好；升功率率大；排放放性能好。。不利之處：：氣流過強(qiáng)強(qiáng)使熱損失失增加，著著火初期可可能吹熄火火焰A、氣門數(shù)量量、大小與與布置B、進(jìn)、排氣氣道結(jié)構(gòu)與與布置內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)內(nèi)氣體運(yùn)動(dòng)方方式渦流擠流滾流紊流進(jìn)氣過程中中形成繞氣氣缸軸線的的氣流運(yùn)動(dòng)動(dòng)壓縮過程后后期形成的的徑向或橫橫向氣流運(yùn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)氣過程中中形成的繞繞垂直于氣氣缸軸線氣氣流運(yùn)動(dòng)氣缸內(nèi)形成成的無規(guī)則則的氣流運(yùn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)氣渦流產(chǎn)產(chǎn)生辦法a.導(dǎo)氣屏b.切向氣道c.螺旋氣道擠流與逆擠擠流縮口型燃燒燒室滾流和紊流流(4)火焰?zhèn)鞑ゾ嗑嚯x短有利之處：：火焰?zhèn)鞑タ炜?，著火界界限寬，壓壓縮比大，，經(jīng)濟(jì)性好；；升功率大大。不利之處：：排放性能降降低。A、氣門數(shù)量量、大小與與布置B、進(jìn)、排氣氣道結(jié)構(gòu)與與布置C、火花塞位位置D、燃燒室室結(jié)構(gòu)E、著火延延遲不同火花花塞位置置對(duì)燃料料辛烷值值要求也也不同，，反映火火花塞位位置對(duì)爆爆震的影影響。1-排氣門2-進(jìn)氣門典型汽油油機(jī)燃燒燒室楔形燃燒燒室火花塞在在楔形高高處的進(jìn)進(jìn)、排氣氣門之間間，火焰焰距離較較長(zhǎng)。一般設(shè)置置擠氣面面積，氣氣門稍傾傾斜。氣道轉(zhuǎn)彎彎較小，，進(jìn)氣阻阻力小，，充氣效效率高。。壓縮比高高，達(dá)9~10。有較高的的動(dòng)力性性和經(jīng)濟(jì)濟(jì)性。浴盆形燃燃燒室火花塞在在進(jìn)、排排氣門之之間，火火焰距離離較長(zhǎng)。。一般設(shè)置置擠氣面面積，擠擠氣的效效果比較較差。氣道轉(zhuǎn)彎彎較大，，進(jìn)氣氣阻力大大，充氣氣效率較較低。壓縮比低低。動(dòng)力性和和經(jīng)濟(jì)性性較差，，但壓力力升高率率低，工工作柔和和。半球形燃燃燒室燃燒室緊緊湊，火火花塞在在中間，，火焰?zhèn)鱾鞑ゾ嚯x離短。一般組織織進(jìn)氣渦渦流。氣道轉(zhuǎn)彎彎小，進(jìn)進(jìn)氣阻阻力小，，充氣效效率高。。壓縮比高高。動(dòng)力性和和經(jīng)濟(jì)性性好，壓壓力升高高率低，，工作柔柔和。四氣門的的半球形形燃燒室室相類似似。新型汽油油機(jī)燃燒燒室：改進(jìn)燃燒燒始終是是發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)研究的的重點(diǎn)方方向。當(dāng)當(dāng)前，由由于環(huán)境境保護(hù)和和能源短短缺的壓壓力，發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燃燒研究究更加側(cè)側(cè)重降低低燃料消消耗，充充分燃燒燒，并