汽车动力装置 教学课件 作者 常思勤 汽车动力装置-4.ppt

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1、第4章汽油机混合气形成和燃烧第1节汽油机混合气的形成第2节汽油机的燃烧过程第3节汽油机的有害排放物与控制第4节汽油机混合气形成和燃烧的技术发展返回第1节汽油机混合气形成一、基本特征——缸内形成均质混合气——负荷调节为“量调节”二、工况与混合气浓度重要参数:1．1kg燃油完全燃烧所需的理论空气量L0C+O2=CO22H2+O2=2H2O（kg空气/kg燃油）2．空燃比（A/F）3．过量空气系数αα=L/L0（A/F）=αL0汽油机在不同的工况下，对混合气浓度有着不同的要求：1起动工况2怠速与小负荷工况3中等负荷工况4大负荷与全负荷工况5急加速与

2、急减速工况三、化油器的缺陷图4-1化油器的工作原理1-浮子2-进油口3-浮子室4-主量孔5-节气门6-喷孔难以准确、快速调节混合气浓度四、汽油喷射图4-2组成：传感元件：空气流量、节气门开度、排气中氧浓度、转速以及爆震等执行元件：喷油器（同时喷射，分组喷射和顺序喷射）电控单元：控制策略采用汽油喷射的特点：1）混合气浓度的精确控制；（主要）2）满负荷时由于取消了化油器喉管而提高了充气效率；3）低速雾化性能的改进；4）多点喷射改善了多缸均匀性；5）过渡工况性能的提高；6）制造成本提高，使用、维修要求高。返回第2节汽油机燃烧过程一、正常燃烧过程1．

3、着火延迟期2．明显燃烧期图4-93．后燃期二、汽油机的不正常燃烧1．爆震燃烧控制措施：内因方面（使混合气不易自燃）燃料性质，缸内的压力和温度等外因方面（缩短火焰传播的时间）图4-13缩短火焰传播“路程”和提高火焰传播速度末端混合气受到压缩和辐射热的作用，在火焰前锋尚未到达之前产生自燃，使局部压力、温度急剧上升，并伴随有冲击波的不正常燃烧现象。图4-112．表面点火控制措施：控制燃烧室温度和压力的升高控制积炭等炽热点形成三、汽油机的燃烧差异现象1．工作循环之间的燃烧差异图4-14主要是由于点火瞬间火花塞附近混合气性质（浓度、残余废气量）与状态的

4、变化造成的。2．各缸之间的燃烧差异主要是由于进气充量在质量、数量两方面存在各缸之间的不均匀造成的。由燃烧室内炽热表面点燃混合气而引起的不正常燃烧现象。图4-12四、汽油机燃烧过程的主要影响因素1．点火提前角图4-18、4-19——定工况下的最佳点火提前角——最佳点火提前角随汽油机转速、负荷的变化转速上升-最佳点火提前角加大负荷提高-最佳点火提前角减小——最佳点火提前角的控制与调节2．燃料性质抗爆性能蒸发性能3．混合气浓度混合气浓度影响着火、火焰传播速度等图4-214．汽油机转速转速过高或过低燃烧过程均变差，低速易爆震燃烧。5．汽油机负荷随负荷

5、提高燃烧过程改善，满负荷经济性及排放差，高负荷易爆震燃烧。6．燃烧室基本要求：1）结构紧凑2）组织适当的工质运动3）火花塞位置适中4）有利于充气效率的提高图4-23返回第3节汽油机的有害排放物与控制一、汽油机有害排放物的生成机理1）碳氢化合物（HC）2）一氧化碳（CO）3）氮氧化物（NOx）二、汽油机有害排放物的影响因素1）混合气的浓度图4-252）发动机的运行工况图4-26欧Ⅰ欧Ⅱ欧Ⅲ欧Ⅳ19921996200020042000200420082010三、汽油机有害排放物的控制措施国家2003年的“机动车排放污染防治技术指南”提及的汽油车排

6、放控制技术包括：1）所有轻型汽油车应采用闭环电控燃油供给系统，安装三元催化转化器等排放控制装置；发动机改型设计时尽量采用多点燃油喷射技术。2）改善燃料和空气混合系统，采用多气门、可变配气相位和进气涡流等技术，优化燃烧室结构。3）改进点火系统，采用高能电子点火技术。4）采用先进的发动机管理系统，尽快推广使用车载诊断系统技术，对汽车排放控制系统进行自动监控。5）鼓励开发稀薄燃烧（包括缸内直喷）发动机技术。1）三元催化转换器基本原理影响转换效率的主要因素：空燃比和排气温度图4-272）其他控制措施氧化型催化转换器点火提前角的调节废气再循环（EGR）

7、3）曲轴箱强制通风系统图4-294）燃油蒸发污染物的控制返回第4节汽油机混合气形成和燃烧的技术发展一、电控系统与混合气形成与燃烧的优化控制二、稀薄燃烧与分层燃烧问题:汽油机与柴油机相比较，经济性较差（特别在部分负荷工况），其主要原因有：——受爆震燃烧的限制，压缩比较低；——采用量调节，节气门的存在增加泵气损失；——按理论空燃比运行，中低负荷时通过稀燃改善经济性难实现。稀薄燃烧与分层燃烧：——稀薄燃烧：工作原理；主要问题——分层燃烧：工作原理；主要问题三、缸内直喷（CDI）汽油机工作原理在混合气形成方面具有下列特点：——燃油喷射起重要作用，不同

8、工况下还有不同要求；——气流运动的组织方面要求不仅要求有宏观的可控的工质运动来满足生成分层混合气的需求，而且要求有微观的较强的湍流来促进混合形成与燃烧；——部分负荷