文档介绍：第5章汽油机混合气的 形成和燃烧
学习目标
本章属于发动机原理的基本内容,包括汽油机混合气的形成、汽油喷射及控制、汽油机燃烧过程、汽油机的燃烧室等四节。
通过本章学习,要求掌握电控汽油喷射式混合气形成方式的基本原理和主要结构组成,并能对比分析化油器式和电控汽油喷射两者的优缺点;
掌握汽油机的燃烧过程及影响因素;
了解汽油机的不正常燃烧现象;能够对几种常用的燃烧室的特征及性能进行对比。
汽油机混合气的形成
汽油机的均质可燃混合气的形成方法主要有3种:
(1)化油器式:利用化油器在气缸外部形成大致均匀的可燃混合气,依靠控制节气门开度的变化来调节混合气数量。
(2)缸外汽油喷射式(电控汽油喷射式)在一定压力下利用喷油器直接向进气管或进气道内喷射汽油,与吸入的空气相混合形成可燃混合气。
(3)缸内直喷式汽油机,其在节能方面具有很大优势。
汽油机的燃料供给方式与所形成可燃混合气的关系
燃料供给方式
位置
形成的可燃混合气
功率调节方式
化油器式
向进气管供油
均质可燃混合气α<
量调
缸外
汽油喷射式
向进气管或
各缸进气道喷油
均质可燃混合气α<
量调
缸内
汽油喷射式
直接向各缸内喷油
中、低转速和负荷工况形成浓度分层的混合气,~
高转速和负荷工况形成均质混合气平均α≈
质调
过量空气系数α对动力性、燃料经济性和排放的影响
稳定工况和热机怠速工况对混合气的控制要求
燃料供给方式
稳定运行工况
热机怠速工况
部分负荷工况
节气门接近全开
及全开工况
过量空气系数
怠速转速/r/min
化油器供油
大体接近于最经济混合气
随负荷加大而逐渐加浓到节气门全开时的最大功率混合气
,以最小节气门开度下指示功率最大为准
600~800
电控汽油喷射
无三元催化转化器
开环控制
按最经济混合气浓度供油
开环控制
随负荷加大而逐渐加浓到节气门全开时的最大功率混合气
开环控制
α略小于1
闭环控制,并至少有高、低两个控制目标值:
低怠速800~900
高怠速l000~1100
电控汽油喷射
带三元催化转化器
闭环控制
过量空气系数在1附近
闭环控制
α≈1
过渡工况对混合气的控制要求
汽车实际使用工况中冷机起动、暖机、加速和减速都是变工况过程。
当发动机工况稳定时,进气管内气流速度、气体压力与温度、管壁温度等均稳定,油膜沿进气管全长的分布情况、蒸发速率等也都稳定不变,这时在同一单位时间内被吸进气缸的燃油总量必定同化油器或中央喷油器的供油量保持平衡。但在工况变动时,这两种燃油量是不一致的。
过渡工况对混合气的控制要求
冷机起动:燃油和空气温度很低,汽油雾化性差,大部分燃料以油膜状态流进气缸,而在冷气缸中能气化的只是燃油中的轻馏分,大部分燃油会沿缸壁流失和随排气排出,气缸内混合气过稀,起动困难。要使冷机起动时缸中实际形成的混合气浓度落到点火界限之内,就必须设置起动系统,供给极浓的混合气。
暖机:起动后随着发动机温度升高,燃油蒸发量加大,因此在暖机时要求比起动瞬间有稍稀的混合气,要求在暖机过程中逐渐减少供油量。
过渡工况对混合气的控制要求
加速:节气门急速打开时,由于燃油惯性大于空气,在打开节气门之后的一个短时间里发动机吸进的燃油量增加滞后,缸内混合气瞬时变稀,甚至过稀,要过一段时间才能达到新的平衡状态。这使曲轴转速提高缓慢或降低,这会影响汽车加速性,严重时甚至可能发生熄火或化油器回火。
因此在汽车加速时,额外多供给一些燃油使缸内混合气不至于过稀,满足加速的需要。
过渡工况对混合气的控制要求
急减速:节气门突然关闭,此时由于惯性作用,发动机仍保持很高的转速,因此进气管真空度急增,进气量减少,进气管内气压急降而管壁温度降低缓慢,油膜蒸发更快,供油量增加,缸内混合气变浓,车辆也不能平顺减速。
因此,在急减速时宜利用阻尼器使节气门缓慢关闭(用化油器时)或者使怠速旁通空气道的通路面积缓慢减小(电控喷油时),以延缓进气量的减少而防止缸内混合气过浓。