汽车发动机-汽油机混合气的形成和燃烧课件.ppt

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 石油能源的发现和应用，为内燃机提供了能源 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 问题：限制压缩比过高均匀混合气易爆燃； 所以，热效率低 1 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。 设置喉管加快气流速度 产生喉管真空度喷油； 高速空气冲散、雾化、蒸发 喉管 浮子室 高速气流 2 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 3 （1）汽车电子技术发展背景 社会要求： 2）电控汽油喷射（EFI）式混合气形成 4 技术支撑：半导体技术的发展及应用 1948年晶体管发明，1957年使用化；1958年发明集成（IC）电路促进汽车电子技术的发展 1970年后基于美国发布安全、排放、油耗三大法规； 1971年微机问世使汽车电子控式技术迅速发展 1972年波许公司开发L-J型质量流量式电控汽油喷射系统 1976年GM公司开发应用应用点火时期的微机控制技术 控制技术由模拟控制向数字控制化发展 1977年日产/丰田实现用氧传感器对空燃比的反馈控制 1980年三菱推出卡门涡式空气流量计；1981年波许/日立制作所推出热线式空气流量计 电控汽油喷射技术逐渐成熟 5 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。 成为现代汽车的主导地位 6 （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 7 电控汽油喷射系统的混合气控制特点： 由台架试验,事先确定不同工况对应的最佳空然比及其影响因素制成控制脉谱图，存储于ECU的ROM中。 由专门进气流量测量装置，测量每一工况进入气缸的空气量，作为控制喷油量的主要依据。 ECU根据传感器信息，判断演算工况、目标空燃比、燃油喷射量；控制喷油器通电脉宽，按一定喷射压力喷射雾化，完成混合气的形成过程。 质量流量计、进气压力传感器/温度传感器以及转速传感器， 8 二、缸内直喷（GDI）式混合气形成： 由控制目的不同， GDI系统混合气形成特点不同： 用三效催化装置降低排放角度均质的理论空燃比为控制目的时：进气过程某一时刻喷油，利用缸内适当气流形成均匀混合气。 控制法与PFI同 以节能排放为目的的稀薄燃烧过程时，需要在气缸内形成A/F的梯度分布 缸内滚流+喷射时刻（压缩）；喷射压力为2~5MPa 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。 9 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。 a1.03~1.15时：富氧，可完全燃烧；但燃料密度小，放热少，燃烧压力和温度低，燃烧速度动力性、经济性下降，NOx排放也降低。 10 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。 a =0.8~0.9时