汽車動力裝置-04課件

1、第4章 汽油機混合氣形成和燃燒 第1節(jié) 汽油機混合氣的形成第2節(jié) 汽油機的燃燒過程第3節(jié) 汽油機的有害排放物與控制第4節(jié) 汽油機的電控技術(shù)第5節(jié) 不同混合氣形成和燃燒過程的比較返回第1節(jié) 汽油機混合氣形成一、基本特征 缸內(nèi)形成均質(zhì)混合氣 負(fù)荷調(diào)節(jié)為“量調(diào)節(jié)” 二、工況與混合氣濃度汽油機在不同的工況下，對混合氣濃度有著不同的要求： 1 起動工況 2 怠速與小負(fù)荷工況 3 中等負(fù)荷工況 4 大負(fù)荷與全負(fù)荷工況 5 急加速與急減速工況 圖4-1三、進(jìn)氣道噴射 圖4-2組成： 傳感元件：空氣流量、節(jié)氣門開度、排氣中氧濃度、轉(zhuǎn)速以及爆震等 執(zhí)行元件：噴油器（同時噴射，分組噴射和順序噴射 ） 電控單元：控

2、制策略 采用汽油噴射的特點： 1）混合氣濃度的精確控制； （主要） 2）滿負(fù)荷時由于取消了化油器喉管而提高了充氣效率； 3）低速霧化性能的改進(jìn)； 4）多點噴射改善了多缸均勻性； 5）過渡工況性能的提高； 6）制造成本提高，使用、維修要求高。四、缸內(nèi)直接噴射問題 汽油機與柴油機相比較，經(jīng)濟性較差（特別在部分負(fù)荷工況），其主要原因有： 受爆震燃燒的限制，壓縮比較低； 采用量調(diào)節(jié)，節(jié)氣門的存在增加泵氣損失； 按理論空燃比運行，中低負(fù)荷時通過稀燃改善經(jīng)濟性難實現(xiàn)。1. 稀薄燃燒與分層燃燒 稀薄燃燒：工作原理；主要缺陷 分層燃燒：工作原理；主要缺陷圖4-8圖4-92. 缸內(nèi)直噴（CDI）汽油機的混合氣形

3、成 三種實現(xiàn)方式 汽油噴射起重要作用（噴射壓力、噴射時間等）3. 缸內(nèi)直噴汽油機的變工況控制 部分負(fù)荷下在壓縮行程后期噴油（較晚噴油），生成分層混合氣，空燃比A/F可達(dá)25以上； 高負(fù)荷下在進(jìn)氣行程早期噴油（較早噴油），生成均質(zhì)混合氣，混合氣變濃。4. 與常規(guī)汽油機的性能比較 5. 采用均質(zhì)混合氣按理論空燃比工作的缸內(nèi)直噴汽油機 圖4-14圖4-11 返回第2節(jié) 汽油機燃燒過程一、正常燃燒過程 1著火延遲期 2明顯燃燒期 圖4-18 3后燃期二、汽油機的爆震燃燒 控制措施：內(nèi)因方面（使混合氣不易自燃） 燃料性質(zhì)，缸內(nèi)的壓力和溫度等 外因方面（縮短火焰?zhèn)鞑サ臅r間 ） 圖4-22 縮短火焰?zhèn)鞑ァ奥?/p>

4、程”和提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?末端混合氣受到壓縮和輻射熱的作用，在火焰前鋒尚未到達(dá)之前產(chǎn)生自燃，使局部壓力、溫度急劇上升，并伴隨有沖擊波的不正常燃燒現(xiàn)象。 圖4-20三、汽油機的燃燒差異現(xiàn)象 1工作循環(huán)之間的燃燒差異 圖4-23 主要是由于點火瞬間火花塞附近混合氣性質(zhì)（濃度、殘余廢氣量）與狀態(tài)的變化造成的。 2各缸之間的燃燒差異 主要是由于進(jìn)氣充量在質(zhì)量、數(shù)量兩方面存在各缸之間的不均勻造成的。 四、汽油機燃燒過程的主要影響因素 1點火提前角 圖4-27 定工況下的最佳點火提前角 最佳點火提前角隨汽油機轉(zhuǎn)速、負(fù)荷的變化 轉(zhuǎn)速上升 - 最佳點火提前角加大 負(fù)荷提高 - 最佳點火提前角減小 最佳點火提前角

5、的控制與調(diào)節(jié) 2燃料性質(zhì) 抗爆性能 蒸發(fā)性能 3混合氣濃度 混合氣濃度影響著火、火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊葓D4-29 4汽油機轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速過高或過低燃燒過程均變差，低速易爆震燃燒。 5汽油機負(fù)荷 隨負(fù)荷提高燃燒過程改善，滿負(fù)荷經(jīng)濟性及排放差，高負(fù)荷易爆震燃燒。 6燃燒室 基本要求： 1）結(jié)構(gòu)緊湊 2）組織適當(dāng)?shù)墓べ|(zhì)運動 3）火花塞位置適中 4）有利于充氣效率的提高圖4-31返回第3節(jié) 汽油機的有害排放物與控制一、汽油機有害排放物的生成機理 1 ）碳?xì)浠衔铮℉C） 2 ）一氧化碳（CO） 3 ）氮氧化物（NOx）二、汽油機有害排放物的影響因素 1 ）混合氣的濃度 圖4-33 2 ） 發(fā)動機的運行工況 三、汽

6、油機有害排放物的控制措施 1 ）三元催化轉(zhuǎn)化器 基本原理 影響轉(zhuǎn)化效率的主要因素：空燃比和排氣溫度 圖4-352 ）其他控制措施 氧化型催化轉(zhuǎn)化器 點火提前角的調(diào)節(jié) 廢氣再循環(huán)（EGR） 3）曲軸箱強制通風(fēng)系統(tǒng) 4）燃油蒸發(fā)污染物的控制返回機外處理技術(shù)的技術(shù)發(fā)展：提高耐高溫、抗老化、轉(zhuǎn)化效率等性能提高空燃比控制精度圖4-36第4節(jié) 汽油機的電控技術(shù) （自學(xué)） 第5節(jié) 不同混合氣形成和燃燒過程的比較 汽油機柴油機燃料性質(zhì)蒸發(fā)性較好，粘度較小90%餾出溫度約為190C（采用低壓噴射）分子較小，活化能高，不易自燃 （采用點燃）蒸發(fā)性較差，粘度較大90%餾出溫度約為350C（采用高壓噴射）分子較大，活

7、化能低，易自燃 （采用壓燃）混合氣形成時間較長，從缸外到缸內(nèi)形成均質(zhì)混合氣過量空氣系數(shù)可較小，空氣利用率較高時間短促，缸內(nèi)形成混合氣不能形成均質(zhì)混合氣過量空氣系數(shù)要求較大，空氣利用率較低著火單點點燃高溫單階段著火多點（帶有隨機性）壓燃低溫多階段著火汽油機柴油機燃燒具有預(yù)混燃燒特征湍流火焰?zhèn)鞑澐譃槿A段（前期）預(yù)混燃燒 （后期）擴散燃燒 以擴散燃燒為主 劃分為四階段對應(yīng)理論循環(huán)對應(yīng)等容加熱理論循環(huán)對應(yīng)混合加熱理論循環(huán)負(fù)荷調(diào)節(jié)“量調(diào)節(jié)”，調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度混合氣數(shù)量變化，濃度基本不變“質(zhì)調(diào)節(jié)”，調(diào)節(jié)循環(huán)噴油量空氣量基本不變，混合氣濃度變化大主要有害排放物碳?xì)浠衔铮℉C）、一氧化碳（CO）和氮氧化物

8、（NOx）微粒（PM）、氮氧化合物（NOx）工質(zhì)運動適度主要為提高火焰?zhèn)鞑ニ俣容^強主要為促使混合氣形成壓縮比較小（約1011）避免產(chǎn)生爆震燃燒較大（約1518）有利提高經(jīng)濟性有利自燃和提高起動性能習(xí)題與思考題： 1汽油機的燃燒過程可劃分為幾個階段？是如何劃分的（要求畫圖說明）？小結(jié)各階段對性能的影響及其原因。 2汽油機在轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門開度不變的條件下，改變點火提前角，有效燃油消耗率是如何隨之變化的？分析變化的原因。在轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門開度變化時，點火提前角一般應(yīng)如何隨之變化？ 3說明“爆震燃燒”的概念，并分析控制爆震燃燒的思路。4你認(rèn)為汽油機混合氣形成與燃燒中的關(guān)鍵技術(shù)是什么？并說明理由。5簡述三元催

9、化轉(zhuǎn)化器的工作原理并分析影響轉(zhuǎn)化效率的主要因素。6比較汽油機與柴油機在下列方面的異同并說明原因。 a. 過量空氣系數(shù) b. 壓縮比 c. 主要有害排放物及控制措施7比較缸內(nèi)直噴汽油機采用均質(zhì)混合氣或非均質(zhì)混合氣的差異。 返回 小結(jié)：1. 一些基本概念以及柴油機與汽油機的比較（表4-3）。2. 對燃燒過程的了解（圖示、階段劃分及對性能影響）。3. 點火/噴油提前角的控制原理。4. 汽油機爆震燃燒的機理及控制措施。5. 柴油機電控高壓共軌噴射系統(tǒng)的工作原理。 6. 燃燒放熱規(guī)律的定義及分析應(yīng)用。7. 有害排放的生成機理及主要控制措施。返回圖4-1 高負(fù)荷下的加濃返回圖4-2 進(jìn)氣道噴射返回 圖4-8 兩類汽油機的比較(a)進(jìn)氣道燃油噴射 (b)汽油直接噴射返回 圖4-9 稀薄燃燒返回圖4-11 分層混合氣的實現(xiàn)方式返回圖4-14 不同工況下混合氣的特征返回圖4-18 汽油機燃燒過程中的火焰?zhèn)鞑シ祷貓D4-20 汽油機燃燒過程中的爆震燃燒AB返回圖4-22 雙火花塞的汽油機燃燒室布置方案返回