XXXX汽車(chē)拖拉機(jī)構(gòu)造-第二章第6次課教學(xué)課件

汽油及其燃燒汽油汽油機(jī)的燃燒理論空燃比2023/7/231可燃混合氣成分與汽油機(jī)性能的關(guān)系

可燃混合氣成分可燃混合氣是指空氣與燃料的混合物，其成分對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性有很大的影響

可燃混合氣成分的表示方法：空燃比:可燃混合氣中空氣和燃料的質(zhì)量比2023/7/232過(guò)量空氣系數(shù)：2023/7/233可燃混合氣的濃度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能影響Pe---有效功率KWGe---燃油消耗率

g/(kW.h)α值的最佳范圍為0.85～1.15

2023/7/234①發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況是復(fù)雜的，各種運(yùn)轉(zhuǎn)情況對(duì)可燃混合氣的成分要求不同。

②起動(dòng)、怠速、全負(fù)荷、加速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要求供給濃混合氣α<1。

③中負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，隨著節(jié)氣門(mén)開(kāi)度由小變大，要求供給由濃逐漸變稀的混合氣α=0.9～1.12023/7/235汽油機(jī)供給系的組成功用

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況的要求，供給不同數(shù)量和濃度的可燃混合氣進(jìn)入氣缸；燃燒后的廢氣經(jīng)凈化處理后排入大氣。組成

按照燃料供給方式的不同分為化油器式和汽油直接噴射式。以化油器式為例，它包括

燃油供給裝置：汽油油箱、汽油泵、汽油濾清器、油管空氣供給裝置：空氣濾清器可燃混合氣形成裝置：化油器廢氣排出裝置：排氣管道、排氣消音器，三元崔化轉(zhuǎn)換器2023/7/236化油器式汽油機(jī)供給系的組成2023/7/237燃油噴射式汽油機(jī)供給系的組成2023/7/238汽油機(jī)各種工況對(duì)可燃混合氣成份的要求

（1）小負(fù)荷工況-要求供給較濃混合氣α=0.7～0.9，小負(fù)荷時(shí)，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度較小，進(jìn)入氣缸內(nèi)的可燃混合氣量較少，而上一循環(huán)殘留在氣缸中的廢氣在氣缸內(nèi)氣體中所占的比例相對(duì)較多，不利于燃燒，因此必須供給較濃的可燃混合氣。（2）中負(fù)荷工況-要求經(jīng)濟(jì)性為主，混合氣成分α=0.9～1.1，發(fā)動(dòng)機(jī)大部分工作時(shí)間處于中負(fù)荷工況，所以經(jīng)濟(jì)性要求為主。中負(fù)荷時(shí)，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度中等，故應(yīng)供給接近于相應(yīng)耗油率最小的α值的混合氣，主要是α>1的稀混合氣，這樣，功率損失不多，節(jié)油效果卻很顯著。（3）全負(fù)荷工況-要求發(fā)出最大功率Pemax，α=0.85～0.95,汽車(chē)需要克服很大阻力（如上陡坡或在艱難路上行駛）時(shí)，駕駛員往往需要將加速踏板踩到底，使節(jié)氣門(mén)全開(kāi)，發(fā)動(dòng)機(jī)在全負(fù)荷下工作，顯然要求發(fā)動(dòng)機(jī)能發(fā)出盡可能大的功率，即盡量發(fā)揮其動(dòng)力性，而經(jīng)濟(jì)性要求居次要地位。故要求化油器供給Pemax時(shí)的α值。2023/7/239（4）起動(dòng)工況-要求供給極濃的混合氣α=0.2～0.6。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，處于冷車(chē)狀態(tài)，混合氣得不到足夠地預(yù)熱，汽油蒸發(fā)困難。同時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸被帶動(dòng)的轉(zhuǎn)速低，因而被吸入化油器喉管內(nèi)的空氣流速低。難以在喉管處產(chǎn)生足夠的真空度使汽油噴出。既使是從喉管流出汽油，也不能受到強(qiáng)烈氣流的沖擊而霧化，絕大部分呈油粒狀態(tài)?；旌蠚庵械挠土?huì)因?yàn)榕c冷金屬接觸而凝結(jié)在進(jìn)氣管壁上，不能隨氣流進(jìn)入氣缸。因而使氣缸內(nèi)的混合氣過(guò)稀，無(wú)法引燃，因此，要求化油器供給極濃的混合氣進(jìn)行補(bǔ)償，從而使進(jìn)入氣缸的混合氣有足夠的汽油蒸汽，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)得以起動(dòng)。（5）怠速是指發(fā)動(dòng)機(jī)在對(duì)外無(wú)功率輸出的情況下以最低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)混合氣燃燒后所作的功，只用以克服發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部阻力，使發(fā)動(dòng)機(jī)保持最低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。汽油機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)一般為300～700r/min，轉(zhuǎn)速很低，化油器內(nèi)空氣流速也低，使得汽油霧化不良，與空氣的混合也很不均勻。另一方面，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度很小，吸入氣缸內(nèi)的可燃混合氣量很少，同時(shí)又受到氣缸內(nèi)殘余廢氣的沖淡作用，使混合氣的燃燒速度低使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足。因此要求提供較濃的混合氣α=0.6～0.8。2023/7/2310（6）加速工況發(fā)動(dòng)機(jī)的加速是指負(fù)荷突然迅速增加的過(guò)程。要求混合氣量要突增，并保證濃度不下降。當(dāng)駕駛員猛踩踏板時(shí)，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度突然加大，以期發(fā)動(dòng)機(jī)功率迅速增大。在這種情況下，空氣流量和流速以及喉管真空度均隨之增大。汽油供油量，也有所增大。但由于汽油的慣性>空氣的慣性，汽油來(lái)不及足夠地以噴口噴出，所以瞬時(shí)汽油流量的增加比空氣的增加要小得多，致使混合氣過(guò)稀。另外，在節(jié)氣門(mén)急開(kāi)時(shí)，進(jìn)氣管內(nèi)壓力驟然升高，同時(shí)由于冷空氣來(lái)不及預(yù)熱，使進(jìn)氣管內(nèi)溫度降低。不利于汽油的蒸發(fā)，致使汽油的蒸發(fā)量減少，造成混合氣過(guò)稀。結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)不能實(shí)現(xiàn)立即加速，甚至有時(shí)還會(huì)發(fā)生熄火現(xiàn)象。

2023/7/2311汽油供給裝置

功用：貯存、濾清、輸送汽油。組成：汽油箱、汽油泵、汽油濾清器、油管。2023/7/2312油箱用薄鋼板沖壓焊接而成，上部有加油管，油面指示表的傳感器，出油開(kāi)關(guān)。下部有放油塞，箱內(nèi)有隔板以加強(qiáng)油箱的強(qiáng)度，并減輕行車(chē)時(shí)汽油的振蕩。油箱是密封的，一般在油箱蓋上裝有空氣蒸汽閥，保持油箱內(nèi)油壓正常。2023/7/2313汽油濾清器功用是除去汽油中的雜質(zhì)和水分。由于汽油泵，化油器，噴油器等精密零件，要求供給清潔的汽油，否則會(huì)引起故障。汽油濾清器采用的濾清方式有沉淀式和過(guò)濾式。濾蕊有：紙質(zhì)濾蕊、金屬片縫隙式、多孔陶瓷濾蕊。2023/7/2314紙質(zhì)濾蕊，濾清效果好，成本低，制造和使用方便，故采用最多。2023/7/2315汽油泵

功用：將汽油從油箱吸出，經(jīng)管路和汽油濾清器，然后泵入化油器或者噴油器，保證連續(xù)不斷地供油。機(jī)械式汽油泵

2023/7/2316電動(dòng)式汽油泵

2023/7/2317空氣濾清器

功用：就是把空氣中的塵土分離出來(lái)，保證供給氣缸足夠量的清潔空氣

氣濾清器的基本要求是濾清能力強(qiáng)，進(jìn)氣阻力小，維護(hù)保養(yǎng)周期長(zhǎng)，價(jià)格低廉。2023/7/2318空氣濾清器原理圖2023/7/2319簡(jiǎn)單化油器與可燃混合氣的形成一、化油器的功用

把汽油和空氣均勻混合，按照發(fā)動(dòng)機(jī)工況的不同提供不同成分的可燃混合氣。二、簡(jiǎn)單化油器的結(jié)構(gòu)

1.浮子室

2.噴管

3.空氣管

4.節(jié)氣門(mén)三、可燃混合氣形成原理2023/7/2320汽油噴射系統(tǒng)汽油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)無(wú)喉管，空氣阻力小，充氣性能好，輸出功率較大?；旌蠚夥峙渚鶆蛐暂^好?？呻S發(fā)動(dòng)機(jī)使用工況及使用場(chǎng)合的變化配制出最佳的混合氣成分。具有良好的加速等過(guò)渡性能。進(jìn)氣道內(nèi)無(wú)油膜，經(jīng)濟(jì)性好。2023/7/2321汽油直接噴射系統(tǒng)的分類(lèi)按照噴射位置分氣缸內(nèi)噴射：——發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)氣管內(nèi)噴射：?jiǎn)吸c(diǎn)噴射（SPI）一個(gè)噴油器多點(diǎn)噴射（MPI）每個(gè)氣缸一個(gè)噴油器按照噴射控制裝置的形式分機(jī)械式（K型）機(jī)械傳動(dòng)與液力傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的機(jī)—電式：（K—E型）

+電控單元電控式：燃料的計(jì)量是通過(guò)ECU和電磁噴油器實(shí)現(xiàn)的按照噴射方式分間歇式噴射：每一缸的噴射都有一限定的噴射持續(xù)時(shí)間，用噴射連續(xù)時(shí)間來(lái)控制噴油量，電控式都采用這種噴射。連續(xù)噴射：燃料噴射時(shí)間占有整個(gè)循環(huán)的時(shí)間。2023/7/2322按照空氣流量測(cè)量方法分空氣流量型：按空氣質(zhì)量流量控制的汽油噴射系統(tǒng)（K,KE,L,LH）進(jìn)氣壓力感應(yīng)型：按進(jìn)氣管壓力控制噴油量（D型）按照控制系統(tǒng)有無(wú)反饋分開(kāi)環(huán)系統(tǒng)：無(wú)氧傳感器，不帶反饋控制裝置閉環(huán)系統(tǒng)：帶反饋控制裝置，氧傳感器，三元催化裝置。排氣管中加裝氧傳感器，根據(jù)排氣中的含氧量來(lái)測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室工況，將反饋信號(hào)與原給定的信號(hào)相比，修正噴油量，控制精度高。2023/7/2323電控噴射系統(tǒng)的組成空氣供給系統(tǒng)由空氣濾清器、空氣流量計(jì)、節(jié)氣門(mén)體、進(jìn)氣管等組成燃油供給系統(tǒng)主要由油壓調(diào)節(jié)器、噴油器和燃油泵組成

2023/7/2324燃油泵裝在油箱內(nèi)，渦輪泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)泵內(nèi)油壓超過(guò)一定值時(shí)，燃油頂開(kāi)單向閥向油路供油。當(dāng)油路堵塞時(shí)，卸壓閥開(kāi)啟，泄出的燃油返回油箱。2023/7/2325噴油器是電磁式的。當(dāng)噴油器不工作時(shí)，針閥在回位彈簧作用下將噴油孔封住。當(dāng)ECU的噴油控制信號(hào)將噴油器的電磁線(xiàn)圈與電源回路接通時(shí)，針閥才在電磁力的吸引下克服彈簧壓力、摩擦力和自身重量，從靜止位置往上升起，燃油噴出。2023/7/2326控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)由傳感器、執(zhí)行器和電子控制單元三部分組成。2023/7/2327(1)傳感器感知信息的部件，負(fù)責(zé)向ECU提供發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車(chē)運(yùn)行狀況。

氧傳感器

氧傳感器，用來(lái)檢測(cè)混合氣的空燃比比化學(xué)計(jì)量比濃還是稀,向ECU發(fā)出反饋信號(hào)，調(diào)節(jié)噴油量，將混合氣空燃比控制在化學(xué)計(jì)量比附近使三元催化轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)換效率最高。這種控制方式稱(chēng)為閉環(huán)控制方式。最常用的氧傳感器是氧化鋯式氧傳感器。氧化鋯傳感器內(nèi)側(cè)通大氣，外側(cè)裸露在排氣中。如果陶瓷體內(nèi)側(cè)大氣中含氧量與陶瓷體外側(cè)的含氧量不同時(shí)，在氧化鋯內(nèi)、外兩側(cè)極間就產(chǎn)生一個(gè)電壓。當(dāng)混合氣稀時(shí)，氧化鋯產(chǎn)生的電壓低（接近于0V）。當(dāng)混合氣濃時(shí)，氧化鋯元件產(chǎn)生的電壓高（約1V）。在化學(xué)計(jì)量比附近，電壓有突變，氧傳感器起到一個(gè)濃、稀開(kāi)關(guān)的作用。2023/7/2328溫度傳感器溫度傳感器都采用半導(dǎo)體熱敏元件。水溫傳感器通常安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)出水口處。敏感元件由銅套封住。水溫低時(shí)，熱敏電阻值大，ECU檢測(cè)到的電壓高。ECU增加噴油量，改善冷機(jī)的驅(qū)動(dòng)性能。反之，減少?lài)娪土俊?023/7/2329進(jìn)氣溫度傳感器熱敏電阻裸露在大氣中，用以檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣溫度，進(jìn)氣溫度傳感器安裝在空氣濾清器的殼體內(nèi)，也可安裝在空氣流量計(jì)的空氣流量測(cè)量部位。由于進(jìn)氣密度隨溫度改變而變化，因此ECU必須根據(jù)進(jìn)氣溫度信號(hào)對(duì)噴油量進(jìn)行修正，以獲得最佳的空燃比。2023/7/2330轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速傳感器用來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以確定基本噴油量和基本點(diǎn)火提前角。曲軸位置傳感器用來(lái)確定相對(duì)于每缸壓縮上止點(diǎn)的噴油定時(shí)和點(diǎn)火定時(shí)，在順序噴射發(fā)動(dòng)機(jī)上還需要有判缸信號(hào)?；魻栃?yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器和曲軸位置傳感器。它是一種利用霍爾效應(yīng)的信號(hào)發(fā)生器檢測(cè)信號(hào)。磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器和曲軸位置傳感器。它是通過(guò)磁力線(xiàn)的變化來(lái)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并通過(guò)信號(hào)盤(pán)上的缺口獲得上止點(diǎn)信號(hào)。2023/7/23312023/7/2332其他傳感器節(jié)氣門(mén)位置傳感器負(fù)荷傳感器爆震傳感器

2023/7/2333電子控制單元

ECU的功用是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)。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、EGR、怠速和增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣閥等，由于共用一個(gè)ECU對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行綜合控制，所以