可燃混合氣成分與汽油機性能的關系

一可燃混合氣成分與汽油機性能的關系 1、混合氣濃度描述空燃比：可燃混合氣中，空氣與燃料的質量比。（國外常用）理論混合氣：空燃比為14.7的可燃混合氣。大于14.7為稀混合氣；小于14.7為濃混合氣過量空氣系數(我國常用)2、可燃混合氣成分對發動機性能的影響可燃混合氣的濃度對發動機的性能影響很大，直接影響動力性和經濟性。通過試驗(發動機轉速一定，節氣門全開，改變汽油量孔尺寸，以獲得不同α)證明，發動機的功率和耗油率都是隨著過量空氣系數α變化而變化的。

1.燃油消耗率2.功率(1)標準混合氣（α=1）：由于混合時間和空間的限制以及氣缸內廢氣的影響，這種混合氣并不能完全燃燒。(2)稀混合氣（α>1）:為實際上可能完全燃燒的混合氣,它可保證所有汽油分子獲得足夠的空氣而完全燃燒.因而經濟性最好,故稱經濟混合氣，值多在1.05——1.15范圍內。但若α>1.05——1.15，將會使燃燒速度減小，熱量損失增大，發動機過熱，加速性變壞，化油器回火，排氣管出現突嚕聲。1.燃油消耗率2.功率(3)濃混合氣（α<1）：值在0.85——0.95范圍內時，燃燒速度最快，熱量損失小，平均有效壓力和發動機功率大，稱功率成分混合氣。當α<0.88時，則燃燒不完全，排氣管冒黑煙、放炮、燃燒室積碳，功率下降，耗油量顯著增大，排放污染嚴重。(4)燃燒極限：當α=0.4、1.4時，因混合氣太濃或太稀，雖能著火，但火焰無法傳播，導致發動機熄火，此值為燃燒上極限和下極限(濃、稀著火界限)。由此可知，動力性和經濟性存在著矛盾，在0.88-1.11范圍內最有利，不獲得動力性就獲得經濟性，或兩者都較好。1.燃油消耗率2.功率混合氣種類空氣過量系數發動機功率耗油率性能火焰傳播上限0.4混合氣不燃燒，發動機不工作過濃混合氣0.43-0.87減小激增燃燒室積炭、排氣管冒黑煙，放炮功率混合氣0.88最大增大；10-15%輸出最大功率標準混合氣1.0減小2%增大4%經濟混合氣1.11減小8%最小過稀混合氣1.13-1.33顯著減小顯著增大回火、發動機過熱、加速性變壞火焰傳播下限1.4混合氣不燃燒，發動機不工作1)發動機工況和負荷的概念(1)發動機工況：是其工作情況的簡稱，它包括發動機的轉速和負荷情況。(2)發動機負荷：是指汽車所施加給發動機的阻力矩，包括勻速、變速運動的阻力矩。汽車行駛時，發動機要發出等量的扭矩Me與阻力矩相平衡，因Me隨節氣門開度而變化，所以節氣門開度即代表負荷的大小，如節氣門全關、半開、全開分別為0負荷、中等負荷、全負荷。(3)汽車發動機工作特點a工況變化范圍大，負荷從0——100%，轉速從最低——最高，有時變化非常迅速，且工況間的變化是連續的。b汽車在行駛的大部分時間內，發動機是在中等負荷下工作。發動機各種工況要求有多種混合氣成分，以滿足不同工況對其動力性、經濟性和排放的不同要求。3、發動機各工況對可燃混合氣濃度的要求(1)怠速工況怠速是指發動機在對外無功率輸出的情況下以最低轉速運轉，此時混合氣燃燒后所作的功，只用以克服發動機的內部阻力，使發動機保持最低轉速穩定運轉。汽油機怠速運轉一般為600～800r/min，轉速很低，化油器內空氣流速也低，使得汽油霧化不良，與空氣的混合也很不均勻。另一方面，節氣門開度很小，吸入氣缸內的可燃混合氣量很少，同時又受到氣缸內殘余廢氣的沖淡作用，使混合氣的燃燒速度↓↓，因而發動機動力不足。因此要求提供較濃的混合氣α=0.6～0.8。2)汽油機各種工況對可燃混合氣成份的要求作為車用汽油機，其工況（負荷和轉速）是復雜的，例如，超車、剎車、高速行駛、汽車在紅燈信號下，起步或怠速運轉、汽車滿載爬坡等，工況變化范圍很大，負荷可0→100%，轉速可最低→最高。不同工況對混合氣數量和濃度都有不同要求，具體要求如下：2)小負荷工況小負荷工況-要求供給較濃混合氣α=0.7～0.9，因為，小負荷時，節氣門開度較小，進入氣缸內的可燃混合氣量較少，而上一循環殘留在氣缸中的廢氣在氣缸內氣體中所占的比例相對較多，不利于燃燒，因此必須供給較濃的可燃混合氣。3)中負荷工況(節氣門開度在25%——85%之間)中負荷工況-要求經濟性為主，混合氣成分α=0.9～1.1，發動機大部分工作時間處于中負荷工況，所以經濟性要求為主。中負荷時，節氣門開度中等，故應供給接近于相應耗油率最小的α值的混合氣，主要是α>1的稀混合氣，這樣，功率損失不多，節油效果卻很顯著。4)全負荷工況(節氣門開度達85%以上)全負荷工況-要求發出最大功率Pemax，α=0.85～0.95,汽車需要克服很大阻力（如上陡坡或在艱難路上行駛）時，駕駛員往往需要將加速踏板踩到底，使節氣門全開，發動機在全負荷下工作，顯然要求發動機能發出盡可能大的功率，即盡量發揮其動力性，而經濟性要求居次要地位。故要求化油器供給Pemax時的α值。5)起動工況起動工況-要求供給極濃的混合氣α=0.2～0.6。因為發動機起動時，由于發動機處于冷車狀態，混合氣得不到足夠地預熱，汽油蒸發困難。同時，由于發動機曲軸被帶動的轉速低，因而被吸入化油器喉管內的空氣流速較低。難以在喉管處產生足夠的真空度使汽油噴出。既使是從喉管流出汽油，也不能受到強烈氣流的沖擊而霧化，絕大部分呈油粒狀態?；旌蠚庵械挠土驗榕c冷金屬接觸而凝結在進氣管壁上，不能隨氣流進入氣缸。因而使氣缸內的混合氣過稀，無法引燃，因此，要求化油器供給極濃的混合氣進行補償，從而使進入氣缸的混合氣有足夠的汽油蒸汽，以保證發動機得以起動。6)加速工況發動機的加速是指負荷突然迅速增加的過程。要求混合氣量要突增，并保證濃度不下降。當駕駛員猛踩踏板時，節氣門開度突然加大，以期發動機功率迅速增大。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，汽油來不及足夠地以噴口噴出，所以瞬時汽油流量的增加比空氣的增加要小得多，致使混合氣過稀。另外，在節氣門急開時，進氣管內壓力驟然升高，同時由于冷空氣來不及預熱，使進氣管內溫度降低。不利于汽油的蒸發，致使汽油的蒸發量減少，造成混合氣過稀。結果就會導致發動機不能實現立即加速，甚至有時還會發生熄火現象。為了改善這種情況，就應該采取強制方法。在化油器節氣門突然開大時，強制多供油，額外增加供油量，及時使混合氣加濃到足夠的程度。穩定工況對混合氣的要求工況混合氣濃度怠速和小負荷=0.6-0.8中等負荷=0.9-1.1大負荷和全負荷=0.85-0.95

怠速： 發動機在對外無功率輸出的情況下以最低轉速運轉，此時混合氣燃燒釋放的功，只用以克服發動機內部的阻力。過渡工況對混合氣的要求工況混合氣冷起動極濃=0.2-0.6暖機隨溫度升高加速及時加濃結論：通過上述分析，可以看出①發動機的運轉情況是復雜的，各種運轉情況對可燃混合氣的成分要求不同。②起動、怠速、全負荷、加速運轉時，要求供給濃混合氣α<1。③中負荷運轉時，隨著節氣門開度由小變大，要求供給由濃逐漸變稀的混合氣α=0.9～1.1第一章 電控汽油發動機概述電控系統的基本組成及控制功能電控汽油噴射系統的分類電控汽油噴射系統的優點一電控發動機系統的基本組成及控制功能概念：電子技術對發動機進行控制標志：BoschD-Jetronic發展：模擬電路數字電路

簡單控制微機控制

單一控制綜合控制1.系統的基本組成：信號輸入裝置主控信號轉速信號負荷信號修正信號電子控制單元

ECU執行器噴油點火怠速排放自診發動機反饋信號傳感器（控制基礎）ECU（控制核心）執行器（控制對象）ECU反饋傳感器修正傳感器執行器基本傳感器基本參數執行參數反饋參數修正參數(1).傳感器：任務：將與發動機運行工況有關的各種非電量信號轉變為相應的模擬或數字電信號數目：取決于控制功能的數目和控制精度(2).電控單元(ECU)：任務：接受、轉換、運算分析、輸出執行命令(3).執行器：任務：受ECU控制，用于完成某項控制功能控制方式：ECU直接控制執行元件電磁線圈的搭鐵回路

ECU控制的電子控制電路操縱執行器2.系統的控制功能：據發動機形式制造廠家生產年份不同有很大差異(1).汽油噴射控制：ECU氧傳感器O2節氣門位置傳感器水溫傳感器執行器空氣流量傳感器轉速傳感器基本參數執行參數反饋參數修正參數最佳噴油時間(2).點火控制：（點火提前角控制，通電時間和爆震控制）ECU爆震傳感器空氣流量傳感器節氣門位置傳感器水溫傳感器轉速傳感器執行器基本參數執行參數反饋參數修正參數定位傳感器上止點TDC曲軸轉角CKP凸輪軸CMP定位參數點火線圈有1多缸無分電器12同時點火11單獨點火TDC:凸輪（上止點前某角度）CKP:轉速（角）提前控制CMP:一缸壓縮上止點ECU轉速怠速馬達怠速開關車速啟動信號執行參數反饋參數修正參數ECTA/CP/NPSHL(3).怠速控制：(4).排氣凈化控制：開環與閉環控制，廢氣再循環控制，二次空氣噴射控制，燃油蒸發控制。(5).進氣控制：進氣慣性增壓控制（ACIS），廢氣渦輪增壓控制(6).警告提示、故障自診和失效保護：警告提示：控制系統發生故障時，ECU控制各種指示和警告裝置發出警告和信號，使駕駛員能根據故障情況適時做出處理。故障自診：控制系統發生故障時,除了警告提示，故障信息還以代碼的形式存入存儲器，以供檢修時調用和參考。失效保護：控制系統發生故障時，除了完成以上功能外，并自動按ECU中預置的程序和設定的控制值，使汽車繼續運行（性能差）至汽修廠進行檢修。發動機電子控制系統二電控汽油噴射系統的分類ECU計算空燃比執行器傳感器直接或間接測量進氣量基本參數執行參數1.按控制原理分類：(1).機械控制式汽油噴射系統（K,KE）氣流感知板通過機械機構控制供油管路油壓，從而控制汽油噴射量連續噴射機電混合控制系統(2).電控汽油噴射系統（EFI）特點：噴油器由電磁線圈驅動，噴油量和時機完全由電控單元控制1）據控制功能分：單一電控汽油噴射系統；發動機集中管理系統2)按有無反饋信號A、開環控制系統傳感器信號計算機噴油器接受傳感器信號與預先存儲的各工況下的最佳供油參數對比，計算最佳供油量，后經功率放大器控制噴油器的噴油時間，從而控制空燃比開環控制方式是把在臺架試驗獲得的發動機各運行工況的最佳控制參數(包括噴油量和點火提前角等)存入Ecu的存儲器中，發動機運行時根據由各個傳感器所采集的反映發動機運行工況的參數(轉速、進氣流量、空氣溫度、冷卻水溫度等)．由計算機判斷發動機的實際運行工況，并從事先存入計算機的數據中查出最佳控制參數，發出控制指令，由執行機構控制噴油器的噴油星，其優點是控制過程簡單，計算機計算工作量小。但控制系統復雜，需要較多的傳感器，當使用條件發生變化時(如電磁噴油器的精度因使用和其他原因發生變化)，其控制精度就會下降低，因此，開環控制方式對發動機和控制系統本身各組成部分的精度要求較高，否則就不能實現最佳控制。B、閉環控制系統傳感器信號計算機噴油器氧傳感器反饋閉環控制方式是在發動機排氣管安裝氧傳感器，根據廢氣中氧含量的變化，計算出燃燒過程中混合氣的空燃比，并與計算機存儲器中所設定的目標值進行比較，發出控制噴油量的指令，由執行機構控制噴油器的噴油量。在運行過程中控制系統不斷進行測試和調整．使實際中空燃比保持在最佳值附近，達到最佳控制的目的2、按噴油器的布置分類1、多點噴射（MPI）每個汽缸設一個噴油器，可保證各缸混和氣的均勻和空燃比的一致性。缸內噴射；進氣管噴射（缸外噴射）2、單點噴射（SPI）將燃油噴射在節氣門的前方，燃油噴入后隨空氣流入進氣歧管內，再進入氣缸。（節氣門體噴射TBI,中央噴射CFI）,結構簡單，工作可靠，對發動機本身改動量小，成本低，安裝性好3、按噴油器噴射方式分類(1)、連續噴射 特點：噴油器在發動機整個工作過程中不間斷噴油，不考慮各缸工作順序和噴油時刻，控制簡單。

應用：缸外噴射，機械式汽油噴射系統

(2)、間歇噴射

特點：噴射不連續，每次噴射有固定的噴射持續期和間歇期，噴油持續期長短控制了噴油量的大小。同步噴射：噴油器的開啟時間與發動機各缸工作循環間保持一定的相對關系。

異步噴射：噴油器的開啟時間與發動機各缸工作循環間沒有固定的相對關系。同步噴射分類：A、同時噴射 所有噴油器并聯，同時噴油。兩次噴完一個循環的供油量。不需對各缸工作情況進行判斷，因此噴油器結構簡單，驅動回路通用性好。只用于缸外噴射。進氣壓縮作功排氣排氣進氣壓縮作功作功排氣進氣壓縮壓縮作功排氣進氣13421803605407200噴油噴油B、分組噴射將氣缸分為兩組或三組，所需燃油一次噴完。進氣壓縮作功排氣排氣進氣壓縮作功作功排氣進氣壓縮壓縮作功排氣進氣13421803605400噴油噴油C、順序噴射按各缸的進氣順序間歇噴油。各缸噴油器相對獨立，可根據各缸每次燃燒所需的燃油量為各缸設定一個最佳噴油量和噴油時間，因此可采用更稀薄的混和氣，獲得更佳的經濟性和排放性。但系統結構復雜。進氣壓縮作功排氣排氣進氣壓縮作功作功排氣進氣壓縮壓縮作功排氣進氣13421803605400噴油噴油4.按進氣量的測量方式分類(1)間接測量方式（通過其他參數的測量值推算出空氣流量）①節氣門開度測量方式：又稱為節流-速度方式。這種方式是根據用節氣門傳感器測量的節氣門開度和發動機轉速．推算出吸入空氣量并計算燃料量。單點汽油噴射系統常采用這種方式（廢氣再循環發動機無法使用）。②絕對壓力測量方式又稱為速度-密度方式。根據用壓力傳感器測量的進氣管內的絕對壓力和發動機轉速，推算出進氣流量，從而確定燃油噴射射量。由于進氣管中的壓力波功，這種方式的測量精度稍差

采用間接測量方式的汽油噴射系統結構簡單，進氣阻力小，但是測量精度低，受外界條件影響大，需要對大氣壓力和進氣溫度進行修正。(1)直接測量方式（通過空氣流量計直接測量單位時間內發動機吸入的空氣量，后據發動機轉速計算每一循環的空氣量，從而計算出循環基本噴射量）①體積流量方式：采用翼板式或卡門渦流式空氣流量計測量進入氣缸的氣體體積流量，電控單元根據測出的空氣體積和發動機轉速計算每一循環的進氣空氣體積流量，并進行大氣壓力和溫度修正，再計算出該循環基本噴油量。②質量流量方式采用熱線式或熱膜式空氣流量計直接測量單位時間內進入氣缸的空氣質量流量，電控單元根據測出的空氣質量和發動