可燃混合氣成分與汽油機(jī)性能的關(guān)系

一可燃混合氣成分與汽油機(jī)性能的關(guān)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(zhì)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(shù)(我國常用)2、可燃混合氣成分對發(fā)動機(jī)性能的影響可燃混合氣的濃度對發(fā)動機(jī)的性能影響很大，直接影響動力性和經(jīng)濟(jì)性。通過試驗(yàn)(發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速一定，節(jié)氣門全開，改變汽油量孔尺寸，以獲得不同α)證明，發(fā)動機(jī)的功率和耗油率都是隨著過量空氣系數(shù)α變化而變化的。

1.燃油消耗率2.功率(1)標(biāo)準(zhǔn)混合氣（α=1）：由于混合時間和空間的限制以及氣缸內(nèi)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(shí)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(jīng)濟(jì)性最好,故稱經(jīng)濟(jì)混合氣，值多在1.05——1.15范圍內(nèi)。但若α>1.05——1.15，將會使燃燒速度減小，熱量損失增大，發(fā)動機(jī)過熱，加速性變壞，化油器回火，排氣管出現(xiàn)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(nèi)時，燃燒速度最快，熱量損失小，平均有效壓力和發(fā)動機(jī)功率大，稱功率成分混合氣。當(dāng)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(yán)重。(4)燃燒極限：當(dāng)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(dǎo)致發(fā)動機(jī)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(jīng)濟(jì)性存在著矛盾，在0.88-1.11范圍內(nèi)最有利，不獲得動力性就獲得經(jīng)濟(jì)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(shù)發(fā)動機(jī)功率耗油率性能火焰?zhèn)鞑ド舷?.4混合氣不燃燒，發(fā)動機(jī)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(biāo)準(zhǔn)混合氣1.0減小2%增大4%經(jīng)濟(jì)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(fā)動機(jī)過熱、加速性變壞火焰?zhèn)鞑ハ孪?.4混合氣不燃燒，發(fā)動機(jī)不工作1)發(fā)動機(jī)工況和負(fù)荷的概念(1)發(fā)動機(jī)工況：是其工作情況的簡稱，它包括發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷情況。(2)發(fā)動機(jī)負(fù)荷：是指汽車所施加給發(fā)動機(jī)的阻力矩，包括勻速、變速運(yùn)動的阻力矩。汽車行駛時，發(fā)動機(jī)要發(fā)出等量的扭矩Me與阻力矩相平衡，因Me隨節(jié)氣門開度而變化，所以節(jié)氣門開度即代表負(fù)荷的大小，如節(jié)氣門全關(guān)、半開、全開分別為0負(fù)荷、中等負(fù)荷、全負(fù)荷。(3)汽車發(fā)動機(jī)工作特點(diǎn)a工況變化范圍大，負(fù)荷從0——100%，轉(zhuǎn)速從最低——最高，有時變化非常迅速，且工況間的變化是連續(xù)的。b汽車在行駛的大部分時間內(nèi)，發(fā)動機(jī)是在中等負(fù)荷下工作。發(fā)動機(jī)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(jīng)濟(jì)性和排放的不同要求。3、發(fā)動機(jī)各工況對可燃混合氣濃度的要求(1)怠速工況怠速是指發(fā)動機(jī)在對外無功率輸出的情況下以最低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，此時混合氣燃燒后所作的功，只用以克服發(fā)動機(jī)的內(nèi)部阻力，使發(fā)動機(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600～800r/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)氣門開度很小，吸入氣缸內(nèi)的可燃混合氣量很少，同時又受到氣缸內(nèi)殘余廢氣的沖淡作用，使混合氣的燃燒速度↓↓，因而發(fā)動機(jī)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(jī)各種工況對可燃混合氣成份的要求作為車用汽油機(jī)，其工況（負(fù)荷和轉(zhuǎn)速）是復(fù)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(yùn)轉(zhuǎn)、汽車滿載爬坡等，工況變化范圍很大，負(fù)荷可0→100%，轉(zhuǎn)速可最低→最高。不同工況對混合氣數(shù)量和濃度都有不同要求，具體要求如下：2)小負(fù)荷工況小負(fù)荷工況-要求供給較濃混合氣α=0.7～0.9，因?yàn)?，小?fù)荷時，節(jié)氣門開度較小，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較多，不利于燃燒，因此必須供給較濃的可燃混合氣。3)中負(fù)荷工況(節(jié)氣門開度在25%——85%之間)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)動機(jī)大部分工作時間處于中負(fù)荷工況，所以經(jīng)濟(jì)性要求為主。中負(fù)荷時，節(jié)氣門開度中等，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。4)全負(fù)荷工況(節(jié)氣門開度達(dá)85%以上)全負(fù)荷工況-要求發(fā)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(jié)氣門全開，發(fā)動機(jī)在全負(fù)荷下工作，顯然要求發(fā)動機(jī)能發(fā)出盡可能大的功率，即盡量發(fā)揮其動力性，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?yàn)榘l(fā)動機(jī)起動時，由于發(fā)動機(jī)處于冷車狀態(tài)，混合氣得不到足夠地預(yù)熱，汽油蒸發(fā)困難。同時，由于發(fā)動機(jī)曲軸被帶動的轉(zhuǎn)速低，因而被吸入化油器喉管內(nèi)的空氣流速較低。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?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)的混合氣過稀，無法引燃，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)動機(jī)得以起動。6)加速工況發(fā)動機(jī)的加速是指負(fù)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(dāng)駕駛員猛踩踏板時，節(jié)氣門開度突然加大，以期發(fā)動機(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(jié)氣門急開時，進(jìn)氣管內(nèi)壓力驟然升高，同時由于冷空氣來不及預(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，造成混合氣過稀。結(jié)果就會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)不能實(shí)現(xiàn)立即加速，甚至有時還會發(fā)生熄火現(xiàn)象。為了改善這種情況，就應(yīng)該采取強(qiáng)制方法。在化油器節(jié)氣門突然開大時，強(qiáng)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(wěn)定工況對混合氣的要求工況混合氣濃度怠速和小負(fù)荷=0.6-0.8中等負(fù)荷=0.9-1.1大負(fù)荷和全負(fù)荷=0.85-0.95

怠速： 發(fā)動機(jī)在對外無功率輸出的情況下以最低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，此時混合氣燃燒釋放的功，只用以克服發(fā)動機(jī)內(nèi)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(jī)隨溫度升高加速及時加濃結(jié)論：通過上述分析，可以看出①發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況是復(fù)雜的，各種運(yùn)轉(zhuǎn)情況對可燃混合氣的成分要求不同。②起動、怠速、全負(fù)荷、加速運(yùn)轉(zhuǎn)時，要求供給濃混合氣α<1。③中負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時，隨著節(jié)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(fā)動機(jī)概述電控系統(tǒng)的基本組成及控制功能電控汽油噴射系統(tǒng)的分類電控汽油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)一電控發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的基本組成及控制功能概念：電子技術(shù)對發(fā)動機(jī)進(jìn)行控制標(biāo)志：BoschD-Jetronic發(fā)展：模擬電路數(shù)字電路

簡單控制微機(jī)控制

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

ECU執(zhí)行器噴油點(diǎn)火怠速排放自診發(fā)動機(jī)反饋信號傳感器（控制基礎(chǔ)）ECU（控制核心）執(zhí)行器（控制對象）ECU反饋傳感器修正傳感器執(zhí)行器基本傳感器基本參數(shù)執(zhí)行參數(shù)反饋參數(shù)修正參數(shù)(1).傳感器：任務(wù)：將與發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況有關(guān)的各種非電量信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的模擬或數(shù)字電信號數(shù)目：取決于控制功能的數(shù)目和控制精度(2).電控單元(ECU)：任務(wù)：接受、轉(zhuǎn)換、運(yùn)算分析、輸出執(zhí)行命令(3).執(zhí)行器：任務(wù)：受ECU控制，用于完成某項(xiàng)控制功能控制方式：ECU直接控制執(zhí)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(zhí)行器2.系統(tǒng)的控制功能：據(jù)發(fā)動機(jī)形式制造廠家生產(chǎn)年份不同有很大差異(1).汽油噴射控制：ECU氧傳感器O2節(jié)氣門位置傳感器水溫傳感器執(zhí)行器空氣流量傳感器轉(zhuǎn)速傳感器基本參數(shù)執(zhí)行參數(shù)反饋參數(shù)修正參數(shù)最佳噴油時間(2).點(diǎn)火控制：（點(diǎn)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(jié)氣門位置傳感器水溫傳感器轉(zhuǎn)速傳感器執(zhí)行器基本參數(shù)執(zhí)行參數(shù)反饋參數(shù)修正參數(shù)定位傳感器上止點(diǎn)TDC曲軸轉(zhuǎn)角CKP凸輪軸CMP定位參數(shù)點(diǎn)火線圈有1多缸無分電器12同時點(diǎn)火11單獨(dú)點(diǎn)火TDC:凸輪（上止點(diǎn)前某角度）CKP:轉(zhuǎn)速（角）提前控制CMP:一缸壓縮上止點(diǎn)ECU轉(zhuǎn)速怠速馬達(dá)怠速開關(guān)車速啟動信號執(zhí)行參數(shù)反饋參數(shù)修正參數(shù)ECTA/CP/NPSHL(3).怠速控制：(4).排氣凈化控制：開環(huán)與閉環(huán)控制，廢氣再循環(huán)控制，二次空氣噴射控制，燃油蒸發(fā)控制。(5).進(jìn)氣控制：進(jìn)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(hù)：警告提示：控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，ECU控制各種指示和警告裝置發(fā)出警告和信號，使駕駛員能根據(jù)故障情況適時做出處理。故障自診：控制系統(tǒng)發(fā)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(diào)用和參考。失效保護(hù)：控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，除了完成以上功能外，并自動按ECU中預(yù)置的程序和設(shè)定的控制值，使汽車?yán)^續(xù)運(yùn)行（性能差）至汽修廠進(jìn)行檢修。發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)二電控汽油噴射系統(tǒng)的分類ECU計算空燃比執(zhí)行器傳感器直接或間接測量進(jìn)氣量基本參數(shù)執(zhí)行參數(shù)1.按控制原理分類：(1).機(jī)械控制式汽油噴射系統(tǒng)（K,KE）氣流感知板通過機(jī)械機(jī)構(gòu)控制供油管路油壓，從而控制汽油噴射量連續(xù)噴射機(jī)電混合控制系統(tǒng)(2).電控汽油噴射系統(tǒng)（EFI）特點(diǎn)：噴油器由電磁線圈驅(qū)動，噴油量和時機(jī)完全由電控單元控制1）據(jù)控制功能分：單一電控汽油噴射系統(tǒng)；發(fā)動機(jī)集中管理系統(tǒng)2)按有無反饋信號A、開環(huán)控制系統(tǒng)傳感器信號計算機(jī)噴油器接受傳感器信號與預(yù)先存儲的各工況下的最佳供油參數(shù)對比，計算最佳供油量，后經(jīng)功率放大器控制噴油器的噴油時間，從而控制空燃比開環(huán)控制方式是把在臺架試驗(yàn)獲得的發(fā)動機(jī)各運(yùn)行工況的最佳控制參數(shù)(包括噴油量和點(diǎn)火提前角等)存入Ecu的存儲器中，發(fā)動機(jī)運(yùn)行時根據(jù)由各個傳感器所采集的反映發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況的參數(shù)(轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣流量、空氣溫度、冷卻水溫度等)．由計算機(jī)判斷發(fā)動機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工況，并從事先存入計算機(jī)的數(shù)據(jù)中查出最佳控制參數(shù)，發(fā)出控制指令，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制噴油器的噴油星，其優(yōu)點(diǎn)是控制過程簡單，計算機(jī)計算工作量小。但控制系統(tǒng)復(fù)雜，需要較多的傳感器，當(dāng)使用條件發(fā)生變化時(如電磁噴油器的精度因使用和其他原因發(fā)生變化)，其控制精度就會下降低，因此，開環(huán)控制方式對發(fā)動機(jī)和控制系統(tǒng)本身各組成部分的精度要求較高，否則就不能實(shí)現(xiàn)最佳控制。B、閉環(huán)控制系統(tǒng)傳感器信號計算機(jī)噴油器氧傳感器反饋閉環(huán)控制方式是在發(fā)動機(jī)排氣管安裝氧傳感器，根據(jù)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(jī)存儲器中所設(shè)定的目標(biāo)值進(jìn)行比較，發(fā)出控制噴油量的指令，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制噴油器的噴油量。在運(yùn)行過程中控制系統(tǒng)不斷進(jìn)行測試和調(diào)整．使實(shí)際中空燃比保持在最佳值附近，達(dá)到最佳控制的目的2、按噴油器的布置分類1、多點(diǎn)噴射（MPI）每個汽缸設(shè)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(nèi)噴射；進(jìn)氣管噴射（缸外噴射）2、單點(diǎn)噴射（SPI）將燃油噴射在節(jié)氣門的前方，燃油噴入后隨空氣流入進(jìn)氣歧管內(nèi)，再進(jìn)入氣缸。（節(jié)氣門體噴射TBI,中央噴射CFI）,結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，對發(fā)動機(jī)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(xù)噴射 特點(diǎn)：噴油器在發(fā)動機(jī)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(yīng)用：缸外噴射，機(jī)械式汽油噴射系統(tǒng)

(2)、間歇噴射

特點(diǎn)：噴射不連續(xù)，每次噴射有固定的噴射持續(xù)期和間歇期，噴油持續(xù)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(fā)動機(jī)各缸工作循環(huán)間保持一定的相對關(guān)系。

異步噴射：噴油器的開啟時間與發(fā)動機(jī)各缸工作循環(huán)間沒有固定的相對關(guān)系。同步噴射分類：A、同時噴射 所有噴油器并聯(lián)，同時噴油。兩次噴完一個循環(huán)的供油量。不需對各缸工作情況進(jìn)行判斷，因此噴油器結(jié)構(gòu)簡單，驅(qū)動回路通用性好。只用于缸外噴射。進(jìn)氣壓縮作功排氣排氣進(jìn)氣壓縮作功作功排氣進(jìn)氣壓縮壓縮作功排氣進(jìn)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(jìn)氣壓縮作功排氣排氣進(jìn)氣壓縮作功作功排氣進(jìn)氣壓縮壓縮作功排氣進(jìn)氣13421803605400噴油噴油C、順序噴射按各缸的進(jìn)氣順序間歇噴油。各缸噴油器相對獨(dú)立，可根據(jù)各缸每次燃燒所需的燃油量為各缸設(shè)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(jīng)濟(jì)性和排放性。但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。進(jìn)氣壓縮作功排氣排氣進(jìn)氣壓縮作功作功排氣進(jìn)氣壓縮壓縮作功排氣進(jìn)氣13421803605400噴油噴油4.按進(jìn)氣量的測量方式分類(1)間接測量方式（通過其他參數(shù)的測量值推算出空氣流量）①節(jié)氣門開度測量方式：又稱為節(jié)流-速度方式。這種方式是根據(jù)用節(jié)氣門傳感器測量的節(jié)氣門開度和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速．推算出吸入空氣量并計算燃料量。單點(diǎn)汽油噴射系統(tǒng)常采用這種方式（廢氣再循環(huán)發(fā)動機(jī)無法使用）。②絕對壓力測量方式又稱為速度-密度方式。根據(jù)用壓力傳感器測量的進(jìn)氣管內(nèi)的絕對壓力和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，推算出進(jìn)氣流量，從而確定燃油噴射射量。由于進(jìn)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(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，進(jìn)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(jìn)氣溫度進(jìn)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(nèi)發(fā)動機(jī)吸入的空氣量，后據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速計算每一循環(huán)的空氣量，從而計算出循環(huán)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(jìn)入氣缸的氣體體積流量，電控單元根據(jù)測出的空氣體積和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速計算每一循環(huán)的進(jìn)氣空氣體積流量，并進(jìn)行大氣壓力和溫度修正，再計算出該循環(huán)基本噴油量。②質(zhì)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(nèi)進(jìn)入氣缸的空氣質(zhì)量流量，電控單元根據(jù)測出的空氣質(zhì)量和發(fā)動