汽車節(jié)能技術第四章

汽車節(jié)能技術第四章第一頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一汽油機－高溫單級點燃壓縮的是燃料與空氣的混合氣體,在此過程中,已經進行了一些化學反應。火花點火,局部溫度高達3000K以上,該處燃料分子直接分裂成大量的自由原子與自由基,迅速反應出現熱火焰,瞬間擴大到整個燃燒室內。所以,汽油機著火過程：壓縮混合氣點火（經短暫著火延遲期）熱火焰

發(fā)動機的燃燒過程是將燃料的化學能轉變?yōu)闊崮艿倪^程。進入氣缸的燃料燃燒完全的程度，直接影響到熱量產生的多少和排出廢氣的成分，而燃燒時間或燃燒相當于曲軸轉角的位置，又關系到熱量的利用和氣缸壓力的變化，所以燃燒過程是影響發(fā)動機經濟性、動力性和排氣污染的主要過程，與噪聲、振動、起動性能和使用壽命也有重大關系。第二頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一一、汽油機的燃燒過程1、正常燃燒過程1)正常燃燒過程進行情況

汽油機典型的展開示功圖如圖所示。為分析方便，按其壓力變化持點，人為地將燃燒過程分成三個階段。(1)著火延遲期

從火花塞點火至氣缸壓力明顯脫離壓縮線而急劇上升時的時間或曲軸轉角。火花塞放電時兩極電壓達10-15kV，擊穿電極間隙的混合氣，造成電極間電流通過。電火花能量多在40-80mJ，局部溫度可達3000K，使電極附近的混合氣立即點燃，形成火焰中心，火焰向四周傳播，氣缸壓力脫離壓縮線開始急劇上升。第三頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、正常燃燒過程汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程I-著火延遲期II-明顯燃燒期III-補燃期1-開始點火2-形成火焰中心3-最高壓力點第四頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、正常燃燒過程

著火延遲期長短與混合氣成分(α=0.8-0.9時最短)、開始點火時的缸內氣體溫度和壓力、缸內氣體流動、火花能量及殘余廢氣量等因素有關。它對每一循環(huán)都可能有變動，有時最大值可達最小值的數倍。希望盡量縮短著火延遲期并保持穩(wěn)定。(2)明顯燃燒期從形成火焰中心到火焰?zhèn)鞅檎麄€燃燒室，常指壓力達到最高點。在均質混合氣中，當火焰中心形成之后，火焰向四周傳播，形成一個近似球面的火焰層，即火焰前鋒，從火焰中心升始層層向四周未燃混合氣傳播，直到連續(xù)不斷的火焰前鋒掃過整個燃燒室?；痧W前鋒相對于未燃混合氣向前推進的速度稱為火焰速度，用UT表示。UT的大小取決于層流火焰速度(約在每秒幾十厘米到幾米之間)和混合氣紊流狀態(tài)。因為絕大部分燃料在這一階段燃燒，此時活塞又靠近上止點，所以氣缸壓力迅速上升。常用平均壓力上升速度ΔP/Δφ[MPa/(°)],表征壓力變化的急劇程度。汽油機的燃燒過程第五頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、正常燃燒過程汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程汽油機的燃燒過程I-著火延遲期II-明顯燃燒期III-補燃期1-開始點火2-形成火焰中心3-最高壓力點第六頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、正常燃燒過程汽油機的燃燒過程式中P2、P3第二階段終點和起點的壓力（MPa）φ2、φ3第二階段終點和起點相對上止點的曲軸轉角(°)。汽油機在0.2-0.4MPa/(°)的范圍。明顯燃燒期是汽油機燃燒的主要時期，燃燒期愈短，愈靠近上止點，汽油機經濟性、動力性愈好，但可能導致ΔP/Δφ值過高，噪聲、振動大，工作粗暴，對排污亦不利。一般明顯燃燒期約占20°~40°曲軸轉角，燃燒最高壓力出現在上止點后12°~15°曲軸轉角，ΔP/Δφ=0.175～0.25MPa/(°)為宜。第七頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一(3)后燃期(圖中3點以后)

它是指明顯燃燒期以后的燃燒，主要有火焰前鋒后末及燃燒的燃料再燃燒，貼附在缸壁上未燃混合氣層的部分燃燒以及高溫分解的燃燒產物(H2,CO等)重新氧化。這種燃燒已經遠離上止點，應該盡量避免。綜上所述，汽油機正常燃燒過程是唯一地定時的火花點火開始，且火焰前鋒以一定的正常速度傳遍整個燃燒室。1、正常燃燒過程汽油機的燃燒過程第八頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、正常燃燒過程汽油機的燃燒過程第九頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、正常燃燒過程2）燃燒速度燃燒速度是指單位時間燃燒的混合氣量，可以表達為

汽油機的燃燒過程式中：—火焰前鋒面積

—火焰速度

—未然混合氣密度控制燃燒速度就能控制明顯燃燒期的長短及其相對曲軸轉角的位置?，F代汽油機轉速很高，一般在5000～8000r/min，燃燒時間極短，僅0.001～0.002s，這就需要有足夠快的燃燒速度，并希望它合理地變化。由上式可見，影響燃燒速度的因素如下所述。第十頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、正常燃燒過程（1）火焰速度UT

火焰速度UT是決定明顯燃燒期長短的主要因素。現代汽油機的UT可高達50~80m/s。影響UT的主要因素是：燃燒室中氣體的紊流運動、混合氣成分和混合氣初始溫度。

a、紊流運動由具有一定運動方向的渦流運動和無數小氣團的無規(guī)則脈動運動所組成，這些由氣體質點所組成的小氣團大小不一，流動的速度、方向也不相同，但宏觀流動方向則是一致的。這種紊流運動使平整的火焰前鋒表面嚴重扭曲，甚至分隔成許多燃燒中心，導致火焰前鋒燃燒區(qū)的厚度增加，火焰速度加快。汽油機的燃燒過程第十一頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一圖示出紊流強度與火焰速度比的關系。紊流強度指的是各點速度的均方根值，火焰速度比是紊流火焰速度與層流火焰速度之比?？梢?，加強燃燒室的紊流尤其是微渦流運動，會使火焰速度有效地增加，這是提高汽油機燃燒速度最重要的手段。1、正常燃燒過程汽油機的燃燒過程第十二頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、正常燃燒過程b、混合氣成分不同，火焰?zhèn)鞑ニ俣纫裁黠@不同。圖4-5為試驗所得火焰速度與過量空氣系數α的關系。由圖可知：當α=0.85~0.95時，火焰速度最大，汽油機用這種濃混合氣工作，燃燒速度最快，功率也最大，故這種混合比稱為功率混合比汽油機的燃燒過程當α=1.03~1.1時，火焰速度降低不多，又因有足夠的氧氣而使燃燒完全，因此用這種濃度的混合氣工作，汽油機經濟性最好，故此混合比稱為經濟混合比。第十三頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、正常燃燒過程當α繼續(xù)增大，由于火焰速度下降，燃燒過程拖長，熱效率和功率均降低。當α>1.3-1.4時，火焰難以傳播，汽油機不能工作，此種混合比稱為火焰?zhèn)鞑ハ孪蕖Ｍ瑯?，?lt;0.4-0.5時，由于嚴重缺氧，也使火焰不能傳播，這種混合比稱為火焰?zhèn)鞑ド舷蕖Ｆ蜋C的燃燒過程第十四頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、正常燃燒過程實際上，為了保證可靠地工作，汽油機的在0.6-1.2范圍，即空燃比A/F=9-18。應注意，混合氣火焰?zhèn)鞑ソ缦薏⒎且粋€常數，它是隨條件而變化的，如混合氣溫度高，點火能量大，氣體紊流強等，火焰?zhèn)鞑ソ缦蘧蛿U大；混合氣中廢氣含量多，界限就變窄。c、混合氣初始溫度高，火焰速度增加。（2）火焰前鋒面積AT利用燃燒室?guī)缀涡螤罴捌渑c火花塞位置的配合，可以改變不同時期火焰前鋒掃過的面積，以調整燃燒速度。圖4-6為不同燃燒室火焰前鋒面積變化的情況。它直接影響到明顯燃燒期相當曲軸轉角的位置及燃燒速度變化的情況，與壓力上升密切相關。汽油機的燃燒過程第十五頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、正常燃燒過程汽油機的燃燒過程燃燒室形狀與粗暴性的關系第十六頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、正常燃燒過程（3）可燃混合氣密度ρT增大未燃混合氣密度，可以提高燃燒速度，因此增大壓縮比和進氣壓力等，均可加大燃燒速度。3）汽油機不規(guī)則燃燒汽油機不規(guī)則燃燒是指在穩(wěn)定正常運轉的情況下，各循環(huán)之間的燃燒變動和各氣缸之間的燃燒差異。這是汽油機燃燒過程的一大特征。（1）各循環(huán)間的燃燒變動圖N和Pmax值隨循環(huán)數的變動。從中可以看到變化較大，是不應忽視的，低負荷時情況還要嚴重。這種循環(huán)間的燃燒變動使汽油機空燃比和點火提前角調整對每一循環(huán)都不可能處于最佳狀態(tài)，因而油耗上升，功率下降，不正常燃燒傾向增加，整個汽油機性能下降。汽油機的燃燒過程第十七頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、正常燃燒過程汽油機的燃燒過程n和隨循環(huán)數的變動產生這種現象的主要原因是：火花塞附近混合氣的混合比和氣體紊流性質、程度在各循環(huán)均有變動，致使火焰中心形成的時間不同，即由有效著火時間變動而引起。第十八頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、正常燃燒過程

對各循環(huán)間燃燒變動現象的機理至今尚不十分清楚，但可以肯定：①當α=0.8-0.9時循環(huán)燃燒變動最小，混合氣加濃或減稀，變動均增大。因此，為減少排氣中的CO而運用稀混合氣時，即使在較高負荷也容易發(fā)生循環(huán)變動，成為用稀混合氣的障礙。②在中等負荷以上變動較小，低負荷時，殘余廢氣相對量多，變動更為明顯。③加強紊流有助于減少變動，因此轉速增加，一般變動減小。④加大點火能量，采用多點點火，情況可有所改善。⑤點火時刻和點火位置對燃燒變動很敏感。（2）各缸間燃燒差異汽油機由于是外部混合，在汽油機進氣管內存在著空氣、燃料蒸氣、各種比例的混合氣、大小不一的霧化油粒以及沉積在進氣管壁上厚薄不同的油膜，要均勻分配到各個氣缸是很困難的。各缸進氣歧管的差別，各缸間進氣重疊引起的干涉等現象，導致各缸進氣量、進氣速度以及氣流的紊流狀態(tài)等不能完全一致。因此，在多缸汽油機上，各缸混合氣成分存在差異。各缸混合氣成分不同，使得各缸不可能在最佳調整狀況下工汽油機的燃燒過程第十九頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、正常燃燒過程

作，即各缸不可能都處于經濟混合氣或功率混合氣濃度，從而整個汽油機功率下降，耗油率上升，排放性能惡化。進氣系統(tǒng)所有零件的設計和安裝位置，任何不對稱和流動阻力不同的情況都會破壞均勻分配，其中影響最大的是進氣管的設計。4）燃燒室壁面的熄火作用

在火焰?zhèn)鞑ミ^程中，燃燒室壁對火焰具有熄火作用，即緊靠壁面附近的火焰不能傳播。這樣，在熄火區(qū)內存在大量未燃燒的烴，它是汽油機排氣中HC的主要來源之一。一般解釋缸壁熄火是由鏈反應中斷和冷缸壁使接近缸壁的一層氣體冷卻所造成。根據試驗觀察可知，當α=1左右，熄火厚度最小，混合氣加濃或減稀，此厚度均增加；負荷減小時，熄火厚度顯著增加；燃燒室溫度、壓力提高，氣缸紊流加強，熄火厚度均減小。根據熄火厚度可以推定熄火領域的容積，從而可以說明排氣中HC的濃度。應盡量減小熄火厚度及燃燒室的面容比F/V以降低汽油機的HC排出量。汽油機的燃燒過程第二十頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一2、不正常燃燒1）爆燃

汽油機發(fā)生爆燃時的外部特征是：氣缸發(fā)出特別尖銳的金屬敲擊聲，亦稱之敲缸。輕微敲缸時，發(fā)動機功率上升，油耗下降，但嚴重時，會產生冷卻水過熱，功率下降，耗油率上升。

爆燃產生的原因是：在正?；鹧?zhèn)鞑サ倪^程中，處在最后燃燒位置上的那部分未燃混合氣(常稱末端混合氣)，進一步受到壓縮和輻射熱的作用，加速了先期反應。如果在火焰前鋒尚未到達之前，末端混合氣已經自燃，則這部分混合氣燃燒速度極快，火焰速度可達每秒百米甚而數百米以上，使局部壓力、溫度很高，并伴隨有沖擊波。壓力沖擊波反復撞擊缸壁，發(fā)出尖銳的敲缸聲，使發(fā)動機噪聲加大，發(fā)動機過熱，功率下降。

汽油機的燃燒過程第二十一頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一2、不正常燃燒汽油機的燃燒過程火焰以正常的傳播速度20-60m/s向前推進,若發(fā)生爆燃，終端混合氣最適于發(fā)火的部位形成一個或幾個火焰中心。以遠大于正常燃燒火焰前鋒面推進的速度向周圍傳播。輕微爆燃火焰速度=100-300[m/s]強烈爆燃火焰速度=800-2000[m/s]

若自燃區(qū)占整個燃燒室容積的5%為強烈爆燃。第二十二頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一2、不正常燃燒汽油機的燃燒過程第二十三頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一2、不正常燃燒

根據末端混合氣是否易于自燃來分析，影響爆燃的因素為：a、燃料性質辛烷值高的燃料、抗爆燃能力強。四乙鉛添加劑能有效地提高燃料的抗爆燃能力，但這會排出有毒的含鉛顆粒，污染大氣并影響催化劑的使用，因此近年來各國都對含鉛汽油的使用加以控制。b、末端混合氣的壓力和溫度末端混合氣的壓力和溫度增高，則爆燃傾向增大。例如，提高壓縮比，則氣缸內壓力、溫度升高，爆燃易發(fā)生；又如，氣缸蓋、活塞的材料使用輕金屬，由于其導熱性好，末端混合氣壓力、溫度低，爆燃傾向小，可提高壓縮比0.4～0.7單位。汽油機的燃燒過程第二十四頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一2、不正常燃燒c、火焰前鋒傳播到末端混合氣的時間

提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?、縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，都會減少火焰前鋒傳播到末端混合氣的時間，這有利于避免爆燃。例如，氣缸直徑大時，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x增加，爆燃傾向增大，故沒有很大缸徑的汽油機。2）表面點火在汽油機中，凡是不靠電火花點火而由燃燒室內熾熱表面(如排氣門頭部、火花塞絕緣體或零件表面熾熱的沉積物等)點燃混合氣的現象，統(tǒng)稱表面點火。它的點火時刻是不可控制的，多發(fā)生在ε=9以上的強化汽油機上。早燃是指在火花塞點火之前，熾熱表面就點燃混合氣的現象。由于它提前點火而且熱點表面比火花大，使燃燒速率快，氣缸壓力、溫度增高，發(fā)動機工作粗暴，并且由于壓縮功增大，向缸壁傳熱增加，致使功率下降，汽油機的燃燒過程第二十五頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一2、不正常燃燒火花塞、活塞等零件過熱。下圖給出汽油機早燃示功圖情況。汽油機的燃燒過程凡是能促使燃燒室溫度和壓力升高以及促使積炭等熾熱點形成的一切條件，都能促成表面點火。第二十六頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一2、不正常燃燒早燃會誘發(fā)爆燃，爆燃又會讓更多的熾熱表面溫度升高，促使更劇烈的表面點火，兩者互相促進，危害可能更大。

表面點火一般是在正?；鹧鏌街坝蔁霟嵛稂c燃混合氣所致，沒有壓力沖擊波，“敲缸聲”比較沉悶，主要是由活塞、連桿、曲軸等運動件受到沖擊負荷產生振動面造成。各種燃燒示功圖的比較如圖所示。汽油機的燃燒過程第二十七頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一3、使用因素對燃燒的影響1）混合氣濃度混合氣濃度對汽油機動力性、經濟性的影響如圖所示。汽油機的燃燒過程功率及耗油率隨供油量B的變化（節(jié)氣門、轉速保持一定）第二十八頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一3、使用因素對燃燒的影響在α=0.8～0.9時，由于燃燒溫度最高，火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲?，因此PZ、TZ、ΔP/Δφ、Pe均達最高值，且爆燃傾向增大。在α=1.03～1.1時，由于燃燒完全，be最低。但此時缸內溫度最高且有富?？諝?，NOx排放量大。使用α<1的濃混合氣工作，由于必然會產生不完全燃燒，所以CO排放量明顯上升。當α<0.8及α>1.2時，火焰速度緩慢，部分燃料可能來不及完全燃燒，因而經濟件差HC排放量增多且工作不穩(wěn)定?？梢姡诰|混合氣燃燒中，混合氣濃度對燃燒影響極大，必須嚴格控制。汽油機的燃燒過程第二十九頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一3、使用因素對燃燒的影響2）點火提前角

點火提前角是從發(fā)出電火花到上止點間的曲軸轉角。受轉速、負荷、過量空氣系數等因素影響。當汽油機保持節(jié)氣門開度、轉速以及混合氣濃度一定時，汽油機功率和耗油率隨點火提前角改變而變化的關系稱為點火提前角調整特性。對應于每一工況都存在一個“最佳”點火提前角，電噴發(fā)動機可保證始終工作在最佳提前角附近。這時汽油機功率最大，耗油率最低。點火角過大，則大部分混合氣在壓縮過程中燃燒，活塞所消耗的壓縮功增加，且最高壓力升高，末端混合氣燃燒前的溫度較高，爆燃傾向加大。點火過遲，則燃燒延長到膨脹過程，燃燒最高壓力和溫度下降，傳熱損失增多，排溫升高，功率、熱效率降低，但爆燃傾向減小，NO排放量降低。汽油機的燃燒過程第三十頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一3、使用因素對燃燒的影響汽油機的燃燒過程第三十一頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一3、使用因素對燃燒的影響3）轉速

轉速增加時，汽缸中紊流增強，火焰速度大體與轉速成正比增加，因而以秒計的燃燒過程縮短，但由于循環(huán)時間亦縮短，一般燃燒過程相當的曲軸轉角增加，應該相應加大點火提前角，裝置離心調節(jié)點火提前器。轉速增加時，火焰速度亦增加，爆燃傾向減小。4）負荷

由于小機負荷調節(jié)是量調節(jié)，當負荷減小時，進入氣缸的混合氣數量減少，而殘余廢氣量基本不變，故殘余廢氣所占比例相對增加，使混合氣稀釋程度變大，起火界限更窄，火焰速度下降，燃燒惡化。為此需要供給較濃的混合氣，怠速時α可到0.6(A/F=9)左右，由于進氣節(jié)流而泵氣損失加大，冷卻水散熱損失也相對增加，因此經濟性顯著降低。為使燃燒過程有效地進行，需要增大點火提前角，裝置真空調節(jié)點火提前器。負荷減小時，氣缸的溫度、壓力降低，爆燃的傾向減小。汽油機的燃燒過程第三十二頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一3、使用因素對燃燒的影響

當負荷↓→混合氣數量↓→γ↑→混合氣稀釋程度↑→起火界限更窄，火焰速度↓燃燒惡化。當負荷↓→氣缸的（溫度+壓力）↓→爆燃的傾向↓

。負荷增加－>T,P增加，充氣效率升高，殘余廢氣系數下降

。5）大氣壓力

大氣壓力低，氣缸充氣量減少，則混合氣變濃，另外，壓縮壓力低，著火延遲期長和火焰速度慢，則經濟性和動力性下降，但爆燃傾向減小。大氣溫度高，同樣氣缸充氣量下降，經濟性、動力性變差，而且容易發(fā)生爆燃和氣阻。

氣阻是由于燃油蒸發(fā)而在供油系中形成氣泡，減少甚至中斷供油的現象。因此，在炎熱地區(qū)行車時，應加強冷卻系散熱能力，用泵油量大的汽油泵；反之，在寒冷地區(qū)行車時，要加強進氣系統(tǒng)的預熱，增強火花能量等，以保證燃油霧化、點火及起動。汽油機的燃燒過程第三十三頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一二、汽油機混合氣的形成汽油機混合氣形成的方式主要有兩類：一類是化油器式，另一類是汽油噴射式。它們在結構與供油方法上有所不同，但都屬于在氣缸外部形成混合氣，依靠控制節(jié)流閥開閉來調節(jié)混合氣數量的。第三十四頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成1）理想化油器特性

全負荷時，即節(jié)氣門全開時，應向氣缸提供適當加濃的功率混合氣，A/F＝12～14。

中等負荷時，即在節(jié)氣門部分開度時，應有最好的經濟性，適宜使用較稀的經濟混合氣。如圖4-17所示，理想混合氣隨負荷增加而逐漸變稀，小負荷范圍內變化較陡，隨負荷加大變化漸趨平緩，負荷超過50%以后，空燃比變化不大，這時A/F約為17。

怠速時，節(jié)氣門接近全閉，為了抵消廢氣對新鮮充量稀釋的影響、保證穩(wěn)定運轉，需要提供更濃的混合氣，A/F＝10～12.4。汽油機混合氣的形成第三十五頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成理想化油器特性汽油機混合氣的形成第三十六頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成2)真空度在研究化油器實際供油特性之前，有必要強調一下喉管真空度與進氣管真空度的不同。所謂喉管真空度，是指在化油器喉管最小截面處因氣體流速加大而產生的負壓，它對主供油系的油量起控制作用；所謂進氣管真空度，是指在節(jié)氣門之后、混合室及進氣管中的負壓。這部分負壓主要因節(jié)氣門開度及發(fā)動機轉速而異，它用來控制怠速油系、真空省油器加濃的時刻及真空點火提前角等。

當節(jié)氣門開度一定時，轉速升高，則喉管真空度及進氣管真空度均增加(如下圖所示)。不同的是，節(jié)氣門開度變化，兩者差異很大。例如當節(jié)氣門關閉時，進氣管真空度很高、約為50-70kPa，而喉管真空度實際上接近于零。汽油機混合氣的形成第三十七頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成汽油機混合氣的形成

節(jié)氣門開啟，喉管真空度加大，進氣管真空度則下降，隨著節(jié)氣門開大，兩者越來越接近，最后喉管真空度可超過進氣管真空度。第三十八頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成汽油機混合氣的形成

節(jié)氣門開啟，喉管真空度加大，進氣管真空度則下降，隨著節(jié)氣門開大，兩者越來越接近，最后喉管真空度可超過進氣管真空度。第三十九頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成3）簡單化油器特征汽油機混合氣的形成第四十頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成汽油機混合氣的形成其供油量取決于喉管真空度。缺點是：隨喉管真空度的增加燃料流量增加速率超過了空氣流量增加的速率，即混合氣越來越濃。簡單化油器特性與理想化油器特性的比較如圖所示?！鱌n負荷A/F濃稀理想化由器特性簡單化由器特性第四十一頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成4）主供油系的校正從前面的分析看出，簡單化油器特性不適合理想特性的原因。在于隨著喉管真空度ΔPn增加，燃料流量的增加速率超過了空氣流量增加的速率。校正的措施不外乎隨著ΔPn增加抑制燃料流量的增加，或者進一步加大空氣流量。目前最廣泛的校正措施是滲入空氣法校正系統(tǒng)。如圖4-22所示，主噴口4高出浮子室油面的距離為H，在主量孔1后的主油井3中插入了通大氣的泡沫管6，泡沫管上部由空氣量孔5限制空氣的流入，泡沫管下部有幾排與主油井相通的泡沫孔2。汽油機混合氣的形成第四十二頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成汽油機混合氣的形成第四十三頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成汽油機混合氣的形成主供油系校正后的特性第四十四頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成

從本質上說，用校正空氣量孔和泡沫管校正混合比特性的方法，就是用一系列斜率不同的簡單化油器特性的組合，使之接近理想特性。采用空氣量孔及泡沫管的滲入空氣法，不僅可以達到校正的目的，而且由于它是以油氣混合狀態(tài)噴入喉管的，所以還可以促進燃油的噴散與霧化?？諝饬靠椎脑O置，改變了簡單化油器燃料流出單純受喉管真空度限制的狀況。5)滿負荷加濃與怠速加濃（1）滿負荷加濃

主供油系校正的結果，使化油器可以在部分負荷情況符合需要，但當發(fā)動機在全負荷運行時，還需要另外設置功率加濃系統(tǒng)，提供濃的功率混合氣，以獲取最大功率。這樣，將主供油系與加濃系分開。必要時予以加濃的做法，相對說來，起到了確保在部分負荷時節(jié)省油料的作用。因此，這種功率加濃系統(tǒng)又稱為省油系統(tǒng)(或省油裝置)。汽油機混合氣的形成第四十五頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成汽油機混合氣的形成1第四十六頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成如上圖所示，實現省油器工作的方案有兩類。一類是機械省油器，其作用是靠節(jié)氣門開度位置控制打開加濃量孔的推桿，其開始作用點大都定在節(jié)氣門全開前10左右，作用點與轉速及負荷的變化無關；另一類是真空省油器，即當發(fā)動機轉速下降或節(jié)氣門開度加大，使進氣管真空度減至某值以后，便開始實現加濃。這兩類省油器往往同時應用，其作用可相互補充。汽油機混合氣的形成節(jié)氣門開度、轉速與進氣管真空度的關系第四十七頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成(2)怠速加濃

發(fā)動機在怠速運行時，節(jié)氣門開度很小，設置在真空度很大的節(jié)氣門之后的怠速油孔，可保證在怠速和小負荷時獲得所需的濃混合氣。但隨著節(jié)氣門稍許開大，進入混合室的空氣量迅速增加。與此同時，進氣管真空度降低很快，怠速油量立即減少，將使混合氣變得極稀、甚至熄火。為此，在怠速油孔之上應設置過渡噴口，過渡噴口的作用是使怠速系供油延長到節(jié)氣門較大的開度，使其與主油系更好地銜接，達到圓滑過渡的目的。在主油系上設置省油系及怠速油系以后，化油器便可按理想供油特性在穩(wěn)態(tài)工況下工作。汽油機混合氣的形成第四十八頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成汽油機混合氣的形成怠速油系1、2-量孔3-調節(jié)螺釘4-怠速噴口5-過渡噴口第四十九頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成☆化油器變工況運行1)加速過程

當節(jié)氣門突然開大時，由于油量增加滯后于空氣量增加，加上進氣管真空度降低，破壞了進氣管中原來燃料的汽化條件，因而出現混合氣成分瞬時變稀，于是發(fā)動機扭矩的瞬時變化與緩慢開啟節(jié)氣門在穩(wěn)定工況下扭矩上升的情況不同(圖4-31)。從圖上看出，加速過程中扭矩上升有一段滯后，各相應點扭矩下降很多。汽油機混合氣的形成加速過程的轉矩變化第五十頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成正因為在加速過程中扭矩上升滯后及扭矩值的降低，使發(fā)動機動力性變差，可能出現缺火與放炮。因此，從燃料系的角度看，在節(jié)氣門急開時，應利用加速泵向喉管額外再供應適量的加速油量；當節(jié)氣門緩開時，加速泵下的燃油經進油閥返回浮子室，不起加濃作用(圖4-32)。汽油機混合氣的形成加速泵簡圖1、2、3、4-杠桿機構5-彈簧6-活塞7-進油閥8-出油閥9-加速泵量孔10-氣孔第五十一頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成2)急減速過程實踐表明，一旦抬起油門踏板(節(jié)氣門突然關閉)，則進氣管真空度激增，于是沿進氣管壁面流動的液膜便迅速蒸發(fā)，使混合氣變濃。而且由于進氣管真空度很高，使得減速過程中燃燒惡化，排氣的有害成分增加很快。由于進氣管液膜的存在，即使在關閉節(jié)氣門的同時切斷怠速供油，排氣有害物的增加也不能幸免。為了減少在急減速過程中的HC含量，可以采用以下措施：

(1)在化油器上設置節(jié)氣門緩沖器，減慢節(jié)氣門關閉速度，可以有效地減少H含量。

(2)在滑行時利用電子裝置來控制節(jié)氣門的開度，使之提供適量的混合氣，維持正常燃燒，可減少HC的排放量。汽油機混合氣的形成第五十二頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成3)起動過程起動是汽油機重要的不穩(wěn)定過程。起動包括起動與暖機兩個階段?！捌饎印笔侵笍陌l(fā)動機靜止狀態(tài)到持續(xù)運轉；“暖機”是指從持續(xù)運轉到各部分溫度上升至正常的工作狀態(tài)。在起動時，轉速極低，流經喉管的氣流速度也極低。這時，油蒸氣的蒸發(fā)量很小。因此，要使氣缸中的混合氣成分達到著火界限，化油器必須設置起動系統(tǒng)，供給更多的汽油使總的混合氣成分大大加濃，以保證汽油機在低溫下著火。當發(fā)動機開始運轉后，轉速提高了，喉管真空度增加，燃料蒸發(fā)量加大，因此在暖機時要求比起動瞬間有稍稀的混合氣。但為保證發(fā)動機冷車怠速運轉圓滑穩(wěn)定，并能加快暖機時間、在實際使用中常常需要進一步加大怠速時節(jié)氣門開度，并提高怠速轉速，保持在所謂快怠速狀態(tài)。汽油機混合氣的形成第五十三頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成圖為起動與暖機兩個階段中混合氣成分的變化。圖中d表示起動時需要的空燃比，起動后要求的空燃比沿ab線迅速減稀至b點，b點為發(fā)動機冷車持續(xù)運轉所需的空燃比。從b點到c點是暖機過程中空燃比變化的情況。與起動過程(ab線)相比，暖機過程中空燃比的變化較為平緩，c點為暖機結束，開始正常運轉時的空燃比。汽油機混合氣的形成起動過程中A/F的變化第五十四頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一1、化油器式混合氣的形成目前，常用的起動裝置為阻風門如右圖。阻風門設置在喉管之前，當阻風門關閉后，整個化油器的喉管、混合室等均處在高真空度之下，使主油泵、怠速油系甚至加速油系都可能供油，來滿足起動需要的空燃比。當阻風門全閉時，節(jié)氣門有比怠速時更大的一定開度。隨著阻風門開啟，節(jié)氣門逐漸關小，當阻風門全開以后，節(jié)氣門開度回到正常熱機怠速的開度，實現這種開度變化的機構稱為快怠速裝置。汽油機混合氣的形成第五十五頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一２、汽油噴射式混合氣的形成1)噴射系統(tǒng)(1)發(fā)展歷史

1898年道依茨公司批量生產固定式內燃機采用汽油噴射技術。

1906年在二沖程航空發(fā)動機上采用。

1930年德國schnanffer博士研究缸內噴射。30年代汽車上開始使用噴射技術，由于二沖程發(fā)動機使用噴射技術經濟性明顯。四沖程發(fā)動機直到1967年波許公司開發(fā)了電控噴射技術，開始逐漸發(fā)展起來。(2)系統(tǒng)分類

a、按有無反饋分類

開環(huán)控制

該控制是指在發(fā)動機運行中，ECU檢測發(fā)動機的各輸入信號，并查出發(fā)動機ECU中固有的相應的控制參數，輸出控制信號。它不檢測控制結果，對控制結果的好壞不做分析和處理。汽油機混合氣的形成第五十六頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一２、汽油噴射式混合氣的形成

閉環(huán)控制

該控制是指ECU控制的結果反饋給ECU，ECU再根據發(fā)動機實際運行狀況決定控制量的增減。反饋控制的采用是為了有效地控制排放、降低污染、提高效率。

b、按噴油器安裝位置分類

可分為單點汽油噴射系統(tǒng)（是指在節(jié)氣閥體上安裝一只或兩只噴油器）和多點汽油噴射系統(tǒng)（是指在每一個氣缸的進氣門前均安裝一只噴油器，噴油器時時噴油）

c、按汽油的噴射方式分類

缸內噴射

該噴射方式是將汽油直接噴射到氣缸內。

進氣管噴射

該噴射方式是目前普遍采用的噴射方式。

d、按進氣量的檢測方式分類

直接式檢測方式

該方式是由空氣流量計直接測量進氣管進氣總管的空氣量，這種方式也稱為質量流量型。汽油機混合氣的形成第五十七頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一２、汽油噴射式混合氣的形成

間接式檢測方式

該方式不是直接檢測空氣量，而是根據發(fā)動機轉速及其他參數推算出吸入的空氣量，現在采用的有兩種方式：其一是根據進氣管壓力和發(fā)動機轉速，推算出吸入的空氣量，并計算適量的燃料量的密度；其二是根據測量節(jié)氣門開度和發(fā)動機轉速，推算出吸入的空氣量，并計算燃料量的節(jié)流速度。ｅ、按噴射時間分類

可分為同時噴射、順序噴射、分組噴射。ｆ、按結構分類

按噴射系統(tǒng)的結構可分為機械控制式和電子控制式兩種。

ｇ、按空氣量的檢測方式分類

可分為支管壓力計量式、葉片式、卡門旋渦式、熱線式和熱膜式等。支管式壓力計量式的電控汽油噴射系統(tǒng)是將支管絕對壓力和轉速信號輸送到ECU，由ECU根據該信號計算出充氣量，再產生汽油機混合氣的形成第五十八頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一２、汽油噴射式混合氣的形成與之相對應的噴油脈沖，控制電磁器噴射適量的汽油；采用葉片式空氣流量計和卡門旋渦式空氣流量計的電控汽油噴射系統(tǒng)，其空氣流量計的計量方式均屬體積流量型，即通過計量氣缸充氣的體積量，以控制混合氣空燃比在最佳值。

ｈ、按噴射壓力分類低壓600KPa以下，高壓3.8～10MPa2)系統(tǒng)簡介電控汽油噴射系統(tǒng)(ElectronicFuleInjection)是汽油機綜合控制中最主要、最基本的部分。系統(tǒng)簡圖如圖所示。它由空氣系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)及控制系統(tǒng)三部分組成。汽油機混合氣的形成第五十九頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一２、汽油噴射式混合氣的形成汽油機混合氣的形成２、汽油噴射式混合氣的形成第六十頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一電控汽油噴射系統(tǒng)基本構成２、汽油噴射式混合氣的形成汽油機混合氣的形成第六十一頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一２、汽油噴射式混合氣的形成(1)空氣系統(tǒng)

用來檢測發(fā)動機的進氣量，計算相應的供油量。根據空氣流量的計量方式不同，空氣流量檢測方法可分為兩種：一種是直接通過流量傳感器測量空氣量，常用傳感器有葉片式、熱線（熱膜）風速式、卡門渦街式。另一種是測量進氣管真空度及進氣溫度計算出進氣量，見下圖。

汽油機混合氣的形成卡門渦街式熱膜式空氣流量計熱線式空氣流量計第六十二頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一２、汽油噴射式混合氣的形成汽油機混合氣的形成a)直接測量(L方式)b)間接測量(D方式)第六十三頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一２、汽油噴射式混合氣的形成節(jié)流閥體置于空氣流量計和發(fā)動機進氣管之間，閥的開閉由駕駛員通過油門踏板操縱，用來控制負荷的大小。同時應將節(jié)流閥開啟位置的轉角信號送入計算機，用來作為判斷負荷狀態(tài)的依據?？諝忾y安裝在與節(jié)流閥并聯(lián)的旁通空氣回路上，在發(fā)動機冷機起動而且節(jié)流閥全閉時，為加速暖機而開啟旁通回路。汽油機混合氣的形成第六十四頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一２、汽油噴射式混合氣的形成(2)燃料系統(tǒng)燃料系統(tǒng)的主要部件是電動汽油泵、噴嘴和壓力調節(jié)器。

電動汽油泵是將直流電動機與轉子式(或葉輪式)汽油泵聯(lián)成一體的結構。根據它在供油回路中安裝位置的不同，可分為油箱外置式與油箱內置式。

噴嘴內設置電磁線圈、插棒式鐵心(即磁心)、針閥等，針閥與鐵心連成一體，當電磁線圈通電時，鐵心被吸引，針閥開啟。噴嘴輸出特性為：電磁線圈通電的時間決定了噴油量的多少。

壓力調節(jié)器的作用是使噴嘴的供油壓力相對于進氣管壓力總是高出一個恒定值。壓力調節(jié)器膜片下部為從汽油泵壓入并充滿整個燃料室的壓力油，膜片上部受到彈簧力及進氣管壓力的作用。當進氣管壓力變化，使膜片受力后的平衡位置發(fā)生變化，從而控制經出口流回油箱油量的增減，來保證噴嘴針閥兩端的壓差恒定，防止因進氣管壓力變化而引起噴油量變化。汽油機混合氣的形成第六十五頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一２、汽油噴射式混合氣的形成另外，根據噴嘴在進氣管上安放位置的不同，它可分為兩類，一類是在各缸進氣歧管上各裝一個噴嘴的多點噴射方式MPI(MultiPointInjection)，另一類是在進氣管的集合部裝有一個噴嘴的單點噴射方式SPI(SinglePointInjection)。下圖為這兩種噴射方式的示意圖。汽油機混合氣的形成第六十六頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一２、汽油噴射式混合氣的形成(3)控制系統(tǒng)由各類傳感器、電器及控制單元（ECU）組成。功用：根據各種傳感器的信號，由計算機進行綜合分析和處理，通過執(zhí)行裝置控制噴油量等，使發(fā)動機具有最佳性能。組成：從控制原理來看，電控汽油噴射系統(tǒng)由傳感器、ECU和執(zhí)行器三大部分組成。傳感器是感知信息的部件，功能是向ECU提供汽車的運行狀況和發(fā)動機工況。ECU接收來自傳感器的信息，經信息處理后發(fā)出相應地控制指令給執(zhí)行器。執(zhí)行器即執(zhí)行元件，其功用是執(zhí)行ECU的專項指令，從而完成控制目的。

汽油機混合氣的形成第六十七頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一某型號發(fā)動機電子控制系統(tǒng)由多點汽油噴射控制、點火正時控制、怠速轉速控制、閉環(huán)電子式EGR控制、可變進氣相位、水箱風扇控制、空調控制、前后氧傳感器及其加熱控制等系統(tǒng)組成，這些系統(tǒng)集中由發(fā)動機電子控制單元(ECU)來完成。

發(fā)動機電控系統(tǒng)組成實例第六十八頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一傳感器執(zhí)行器第六十九頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一ECU管腳圖第七十頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一電子燃油噴射系統(tǒng)傳感器控制信號內容ECM功能曲軸位置傳感器發(fā)動機轉速燃油噴射和

空燃比控制凸輪軸位置傳感器發(fā)動機轉速和缸號空氣流量計進氣量發(fā)動機冷卻水溫傳感器冷卻水溫氧傳感器排氣中的氧濃度節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門位置車速傳感器車速點火開關起動信號爆震傳感器發(fā)動機爆震工況蓄電池蓄電池電壓動力轉向油壓開關轉向操作空擋開關空擋開關信號電負荷遠光、除霜、鼓風機、壓縮機等第七十一頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一燃油噴射方式順序多點燃油噴射同時多點燃油噴射該發(fā)動機有兩種燃油噴射方式：順序多點噴射和同時多點噴射。只有在發(fā)動機起動和故障保護模式下，采用同時多點噴射。第七十二頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一噴油量與噴油時間成正比，故噴油控制主要是對噴油時間的計量和控制。通過控制噴油開始及結束時間來實現燃油的噴射控制。噴油時間取決于基本噴油時間、修正噴油時間和電壓修正時間?；緡娪蜁r間由吸入空氣量及轉速來計算。修正噴油時間包括：空燃比修正、進氣溫度修正、起動增量修正、暖機修正、及功率修正等。電壓修正時間主要是指根據蓄電池電壓進行修正。噴油量的計量第七十三頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一噴油量的工況修正暖車期間發(fā)動機起動時加速時大負荷高速工作噴油量增加發(fā)動機減速時發(fā)動機高速運轉冷卻水溫度過高噴油量減少第七十四頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一燃油切斷控制傳感器到ECM信號ECM功能執(zhí)行器車速傳感器車速燃油切斷控制噴油嘴空檔開關空檔位置節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門位置冷卻水溫度傳感器冷卻水溫凸輪軸位置傳感器曲軸位置傳感器發(fā)動機轉速若發(fā)動機轉速在2500rpm以上且無負載時，工作一段時間發(fā)動機將執(zhí)行燃油切斷控制，燃油切斷的準確時間由轉速決定。燃油切斷功能會執(zhí)行到發(fā)動機轉速降到2000rpm，然后恢復供油。第七十五頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一燃油噴射修正暖機過程起動過程第七十六頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一減速燃油切斷當發(fā)動機轉速超過2400rpm以上，油門松開，開始有斷油功能。第七十七頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一發(fā)動機高轉速燃油切斷第七十八頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一

空燃比修正是根據氧傳感器測取廢氣中氧的濃度，進而調整噴油延續(xù)時間，使空燃比保持在理論空燃比14.7：1附近的范圍內，燃燒更完全，同時保證三元催化器工作在催化高效率區(qū)。

空燃比修正第七十九頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一空燃比修正在何時不起作用：

?加速和減速

?大負荷、高速時

?加熱式氧傳感器1或其線路發(fā)生故障?在發(fā)動機冷卻水溫度過低，氧傳感器1動作不充分

?發(fā)動機冷卻水溫度過高

?在暖車期間

?發(fā)動機起動時第八十頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一四點火系統(tǒng)第八十一頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一點火正時控制發(fā)動機在不同工況下的都有一個最佳的點火提前角，ECM通過收集噴油脈寬和發(fā)動機轉速信號，按存儲器內存儲的表計算點火提前角；并收集冷卻水溫、節(jié)氣門位置、爆震傳感器、點火開關、空檔開關、車速等信號進行修正。發(fā)動機起動時暖車時怠速時蓄電池電壓過低時加速時進行點火修正當爆震傳感器探明發(fā)動機爆震時，將傳輸信號給ECM，ECM推遲點火提前角，以消除爆震第八十二頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一怠速控制傳感器輸送至ECU信號ECU功能執(zhí)行器曲軸位置傳感器發(fā)動機轉速怠速空氣控制IACV－AAC閥冷卻水溫傳感器冷卻水溫度點火開關起動信號節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門位置駐車/空檔開關駐車/空檔位置空調開關空調的狀態(tài)動力轉向油壓開關動力轉向負荷信號蓄電池電壓蓄電池電壓車速傳感器車速冷卻風扇冷卻風扇的狀態(tài)電氣負荷電氣負荷信號第八十三頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一怠速控制

怠速控制主要根據發(fā)動機機械負荷變化和電負荷變化進行控制。根據發(fā)動機冷卻水溫度、空調開關、動力轉向等信號，確定發(fā)動機機械負荷狀態(tài)。根據遠光燈開關、后風窗除霜開關及鼓風電機工作等信號確定電負荷狀態(tài)。然后根據ECM存儲的的怠速轉速，確定相應的目標轉速，并將目標轉速與檢測到的實際轉速相比較。

發(fā)動機怠速時，如果機械負荷增大或電負荷增加，需要發(fā)動機加快怠速運轉，這時目標轉速高于實際轉速，ECU控制IACV-AAC(怠速空氣控制閥－輔助空氣控制閥)，增大旁通進氣量來實現提高怠速；反之，減少進氣量，降低怠速轉速。其中IACV-AAC是怠速控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構。閥內有內置的步進電機驅動；通過ECU的輸出信號控制電機的步數，從而控制旁通氣道的開度，從而控制怠速轉速。

第八十四頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一IACV-AAC閥實物圖原理圖第八十五頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一

EGR電子控制EGR（廢氣再循環(huán)）系統(tǒng)的主要目的使減少氮氧化物的形成。發(fā)動機混合氣燃燒過程中，溫度超過1300

℃時，混合氣中的氮會與氧化合生成氧化氮。將一部分尾氣與進氣管的相對較冷的混合氣混合，使發(fā)動機的燃燒室的熱容量降低，可有效地防止早燃和爆燃的產生，降低氮氧化物的生成濃度。廢氣再循環(huán)何時開始工作以及流量的多少對排放和行駛性能影響很大。第八十六頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一EGR電子控制EGR溫度傳感器用于監(jiān)測EGR系統(tǒng)第八十七頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一EGR閥關閉條件

通常情況下根據發(fā)動機轉速、負荷等條件，ECM使EGR閥流量處于最優(yōu)。但在下列條件下，為提高發(fā)動機動力性和燃油經濟性能，EGR閥處于關閉狀態(tài)。起動時怠速時發(fā)動機轉速超過6300rpm時節(jié)氣門開度超過70度時冷卻水溫在55℃以下或者110℃以上時蓄電池電壓低于10V時空氣流量計或其他傳感器發(fā)生故障時高負荷時第八十八頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一3、燃燒室1)對燃燒室的要求燃燒室形狀是決定燃燒速度，防止不正常燃燒的主要因素，各種改善燃燒的措施也大多在燃燒室內實施。汽油機燃燒室的設計對發(fā)動機動力性、經濟性、工作穩(wěn)定性及排放特性有很大影響，為此，燃燒室的設計應滿足以下要求。(1)具有良好的充氣性能對于充氣性能的好壞，主要考慮進氣門、進氣道的布置。應允許有較大的進氣門直徑或進氣流通面積，適于多氣門布置。進氣轉彎少，使混合氣盡可能平直、光順地流入燃燒室。燃燒室第八十九頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一１、對燃燒室的要求燃燒室汽油機的燃燒室活塞頂部第九十頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一１、對燃燒室的要求下圖為半球形和斜浴盆形燃燒室充氣系數的比較。半球形燃燒室的進氣通道彎道少，且燃燒室弓高稍高（斜面積大）利于布置較大面積的進排氣門，因此性能好，充量效率高。燃燒室第九十一頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一１、對燃燒室的要求(2)結構盡量緊湊用燃燒室的面容比—燃燒室表面積與其容積之比來表征燃燒室的緊湊性。面容比小，燃燒室結構緊湊，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，燃燒可在短時間內完成、使爆燃傾向減小，還可以提高發(fā)動機壓縮比。同時，由于單位體積的表面積較小，相對散熱面積小，熱損失減小，發(fā)動機熱效率高，面容比小，使缸壁激冷區(qū)減小，HC排放量減少。燃燒室面容比大小取決于氣缸直徑與燃燒室的形狀，在采用小燃燒室情況下，為減少單位體積的表面積，多用半球形燃燒室。(3)火花塞位置適當火花塞位置不同，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x和燃燒速度的變化率也不同，從而影響汽油機的工作性能，為此，確定火花塞位置時，應考慮以下幾個方面：燃燒室第九十二頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一１、對燃燒室的要求

a、應使火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，如火花塞布置在燃燒室中央。

b、使末端氣體受熱減少，如火花塞布置在排氣門附近。

c、減少各循環(huán)之間的燃燒變動，保證暖機和低速穩(wěn)定性好，如火花塞布置在進、排氣門之間，便于利用新鮮混合氣掃除火花塞周圍的殘余廢氣，使混合氣易于點燃，同時應控制氣流的強度，避免吹散火花。

d、確保發(fā)動機運轉平穩(wěn)，火花塞的位置應能使從火花塞傳播開的火焰面逐漸擴大。(4)燃燒室形狀合理分布

燃燒室形狀首先應滿足速燃的要求；一般應將90％的燃料的燃燒持續(xù)期控制在60度曲軸轉角之內，其次應使壓力上升速度不致過高。燃燒室的容積分布情況反映了混合氣體的分布情況。與火花塞位置相配合，決定了燃燒的放熱規(guī)律、壓力上升速度及工作穩(wěn)定性等，用不同形狀的燃燒室試驗結果如下圖所示。

燃燒室第九十三頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一１、對燃燒室的要求燃燒室第九十四頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一１、對燃燒室的要求(5)形成適當的紊流運動

燃燒室內形成適當強度的氣體流動可以加快火焰?zhèn)鞑?增加末端混合氣的冷卻；減少循環(huán)間燃燒變動，擴大混合氣體著火界限，利于燃燒更稀混合氣;減少HC排放量，但紊流過強，向缸壁傳熱損失增加，還可能吹熄火核而失火，反而使HC排放增多。圖所示為紊流適宜和紊流過強時燃燒壓力變化的比較。燃燒室第九十五頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一１、對燃燒室的要求燃燒室可見，紊流過強時，即使點火提前角減小，壓力升高率仍較高，使工作粗暴，熱效率降低。實踐證明，紊流強度使壓力升高率為196-245(千帕/度）時，發(fā)動機熱效率最高。汽油機產生紊流的方法有進氣渦流和擠流兩種。

a、進氣渦流進氣渦流是利用進氣口和進氣道的形狀在進氣過程中造成氣流繞氣缸中心線的旋轉運動，由于進氣渦流加快了火焰?zhèn)鞑ニ俣?，提高了燃燒速率，使熱效率提高。下圖所示為天津7100轎車用發(fā)動機組織進氣渦流的實例。組織進氣渦流的同時會使進氣阻力增加，充氣效率下降，在低速低負荷時難以獲得良好的進氣渦流。故只依靠進氣渦流的燃燒室非常少，通常配合組織進氣擠流。

第九十六頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一１、對燃燒室的要求燃燒室天津7100轎車用發(fā)動機組織進氣渦流實例第九十七頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一１、對燃燒室的要求b、擠流

擠流是當活塞接近壓縮行程終點時，利用其頂部和缸蓋底面之間的狹小間隙(稱擠氣間隙）將混合氣擠入主燃燒室內而產生，可利用燃燒室形狀來控制渦流的大小和發(fā)生位置以及在燃燒室內擾動的形成及其強度。圖為擠流式燃燒室。

燃燒室第九十八頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一１、對燃燒室的要求燃燒室

壓縮擠流的最大速度出現在壓縮行程上止點前，因而加快了速燃期內的火焰?zhèn)鞑?，使燃燒迅速，同時離火花塞最遠的邊緣氣體因受兩個冷表面的影響，容易散熱，對抗爆性有利，但擠氣間隙過小時會增加HC排放量。一般擠氣渦流不會引起充氣系數下降，且可在節(jié)氣門開度小時獲得良好的紊流效果。(6)防止爆燃與早燃應對末端混合氣進行冷卻，燃燒室應避免局部點和突出物，以防止爆燃與早燃?？傊紵业牟贾梅植紤谷紵^程初期壓力升高率較小，發(fā)動機工作柔和，中期放熱量最多，以獲得較大的循環(huán)功。后期補燃較小，具有高的熱效率。第九十九頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一2、常用典型燃燒室(1)浴盆形燃燒室

燃燒室現狀像一個橢圓形浴盆，高度一致。有一定的擠氣面積，A/V大，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長，壓縮比一般不高，動力性和經濟性不高，HC排放較多，而NOX排放較少。優(yōu)點：制造工藝好，便于維修。用于6100Q、BJ212以及桑塔納JV性汽油機、奧迪100型的026BJW型汽油機。燃燒室第一百頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一2、常用典型燃燒室(2)楔形燃燒室

燃燒室較緊湊，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，要求一定的擠氣面積，并且末端混合氣冷卻作用強，壓縮比可達9.5~10.5，氣門傾斜布置（6～30度），有較高的經濟性和動力性。低速、低負荷性能穩(wěn)定，壓力升高比較大，工作粗暴，NOX排放較高，由于擠氣面積內的熄火現象，HC排放也較高，必須控制擠氣面積。曾經使用廣泛，如我國的紅旗CA－72、486、491、489型發(fā)動機均使用過，但由于無法布置多氣門，現在使用很少。燃燒室第一百零一頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一2、常用典型燃燒室燃燒室(3)半球形燃燒室此類燃燒室形狀如帳篷，火花塞多布置在中央，具有雙行傾斜布置的氣門。結構緊湊A/V值小，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，允許較大的氣門直徑和平直圓滑的進氣通道，充氣效率高，經濟性好，HC排放少，高速適應性強。缺點：一般不組織擠流，紊流較弱，容易在低速、大負荷時引起爆燃。壓力升高比大，噪聲較大，工作粗暴。第一百零二頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一3、其他類型燃燒室(1)火球高壓縮比燃燒室

缸蓋上凹入的排氣門下方為主燃燒室，它直徑很小，形狀緊湊，有一定擠氣面積，能形成較強的擠氣紊流。進氣門下方為一淺凹坑，通過一淺槽與主燃燒室連通?；钊闲袝r,部分進入氣門凹坑的混合氣通過淺槽切向進入主燃燒室，并產生渦流運動。當活塞下行時，燃氣以高速形成反擠流運動，使燃燒速度大大提高。與一般汽油機相比，允許使用高壓縮比而不引起表面點火或爆燃，耗油率較低，排污較少?？扇紵”【鶆蚧旌蠚?，空燃比為19～26。但火球高壓縮比燃燒室要求使用高辛烷值汽油。對缸內積炭較敏感。燃燒室

汽油機采用稀燃技術與快燃技術是改造常規(guī)汽油機的一項重要措施?？梢越档桶l(fā)動機燃油消耗，降低排放污染和提高壓縮比。為保證燃用稀混合氣，需采取措施組織混合氣的快燃或分層充氣，相應地出現了許多新型燃燒系統(tǒng)。第一百零三頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一3、其他類型燃燒室燃燒室火球高壓縮比燃燒室第一百零四頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一3、其他類型燃燒室燃燒室碗形燃燒室(2)碗形燃燒室如圖所示，活塞頂部凹坑形成燃燒室，其結構緊湊，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，擠流較強，壓縮比可達到13，為獲得較大的擠流強度，通常要精心設計燃燒室的口徑、深度和活塞頂間隙，以及與壓縮比間的比例關系。此外，因火花塞正好位于擠流通道口上，對流速度變化很敏感。故應恰當地選擇點火時刻，碗形燃燒室已在波爾舍轎車上應用。第一百零五頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一3、其他類型燃燒室

燃燒室(3)雙火花塞燃燒室雙火花塞燃燒室如圖所示，離半球形燃燒室中心的兩邊等距離布置兩只火花塞（相距，直徑）。因而火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x等于缸徑的1/2。這樣可以適當推遲點火時間，提高了點火時混合氣的溫度和壓力，使著火性能得到改善，燃燒持續(xù)時間縮短，提高了發(fā)動機性能。

第一百零六頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一3、其他類型燃燒室

(4)TGP燃燒室圖示為帶有TGP的燃燒室，在燃燒室中設置副室，該副室為一擾動發(fā)生囊，其容積較小，與主燃燒室容積之比不大于20%，兩者間用通道相連，在副室噴口處布置火花塞，在壓縮過程中，新鮮混合氣經通道進入副室，產生適當的渦流并對火花塞凹坑處進行掃氣，在副室內，火焰核心點燃混合氣，壓力迅速升高，然后高溫高壓火焰噴入主燃燒室，使主燃燒室氣體產生強烈紊流，加快了燃燒速度。這種燃燒室可燃用稀混合氣。低負荷下經濟性較好。

燃燒室第一百零七頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一3、其他類型燃燒室燃燒室☆四氣門稀燃系統(tǒng)兩個進氣門分別通向兩個進氣道，一個是平滑的直進氣道，其上裝有控制進氣的控制閥，另一個為產生渦流的進氣道。兩進氣道有通道相連。雙孔噴油器分別噴入兩個進氣道。低負荷時進氣道關閉，大負荷時兩進氣道都打開。發(fā)動機裝有稀燃傳感器控制各缸噴油量。四氣門稀燃系統(tǒng)1-噴油器2-進氣控制閥3-連接通道4-直氣道5-火花塞6-渦流氣道7-進氣系統(tǒng)8-凸起壁面9-進氣門10-排氣門第一百零八頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一3、其他類型燃燒室(5)本田公司的CVCC分層燃燒系統(tǒng)本田分層燃燒系統(tǒng)CVCC（CompoundVoVIexControledCombustlonSystem)。燃燒室分成主燃燒室和副燃燒室兩部分。副燃燒室內裝有輔助進氣門和火花塞，室內有5個火焰孔與主室相通，工作中，供給副室少量濃混合氣。α=12.5～13.5，主室供給稀混合氣（α=20～21.5），通過火焰孔適當混合，在副室及火焰孔附近形成較濃的中間混合氣層。點火后，副室混合氣著火，并從火焰孔噴出火焰，點燃主室的可燃混合氣。由于采用火焰點火燃燒稀混合氣，燃燒室內無強烈紊流，因而燃燒緩慢，最高燃燒溫度僅為l2OO℃左右，使NOx生成量減少（NOx排放量比一般汽油機低三倍）。因此，與其他燃燒室相比，CVCC燃燒室系統(tǒng)的主要優(yōu)點是其排放性能好。

燃燒室第一百零九頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一3、其他類型燃燒室燃燒室本田公司的CVCC分層燃燒系統(tǒng)第一百一十頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一3、其他類型燃燒室(6)美德士古分層燃燒系統(tǒng)(TcxacucontrolledcombustionProcess)

它是汽油噴射統(tǒng)一式的類型，如圖所示。氣流經螺旋氣道進入氣缸，形成強烈的進氣渦流運動。在壓縮上止點前30°曲軸轉角左右通過噴嘴(也可用柴油機常規(guī)單孔噴嘴)，噴油壓力大約為2000kPa左右，將燃油順氣流噴入燃燒室，燃油隨著氣流流動，首先油束外表面的小油粒在噴油后很快蒸發(fā)形成可燃混合氣?；鸹ㄈ挥谟褪路降囊粋€邊緣，這樣它正處于較濃混合氣的附近容易著火的位置。著火后火焰及燃氣隨氣流擴展，燃燒著的混合氣被空氣渦流帶離火花塞和噴嘴，新鮮空氣又被渦流帶到燃油映射區(qū)域。這種燃燒系統(tǒng)并不一定利用氣缸中的全部空氣，小負荷時，燃燒產物擴展區(qū)域并不大，隨負荷增加，噴油持續(xù)期延長，燃燒產物的區(qū)域也隨之擴展。因此，它的總空燃比可達100。燃燒室第一百一十一頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一3、其他類型燃燒室燃燒室美德士古分層燃燒室第一百一十二頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一3、其他類型燃燒室

TCCS燃燒室的壓縮比可以提高到12，使用稀薄混合氣，最低指示耗油率為210-218g/(kW·h)。由于無進氣節(jié)流，低負荷經濟性好，使用油耗比一般汽油機可低30%，對辛烷值不敏感，適應多種燃料。由于總空燃比大，CO排出量少，高負荷時HC亦少。但由于初期燃燒是在較濃的局部混合氣中進行，燃燒快，溫升率大，NOx排放量較高，而且在分層不好時、高負荷時會排出碳煙，低負荷時造成混合氣江稀，HC排放量較多。TCCS燃燒室要想使空氣渦流運動、噴射、點火等滿足所有負荷和轉速尚有困難，對加速、減速等過渡工況的要求及對周圍條件的適應亦不夠理想。

(7)軸向分層燃燒系統(tǒng)軸向分層燃燒是指：對進氣管噴射汽油時，只要將噴油定時和空氣渦流運動巧妙地配臺，就可能實現氣缸內混臺氣的軸向分層，如下圖所示。進氣過程早期只有空氣進入氣缸，進氣組織較強的渦流；當進氣門開啟接近最大升程時，將燃料噴入進氣道；燃料在渦流的作用下，沿氣缸軸向便能發(fā)生分層。若渦流運動的徑向分量比軸向分量燃燒室第一百一十三頁，共一百二十三頁，編輯于2023年，星期一3、其他類型燃燒室強，剛在壓縮過程就能維持這種軸向分層，在火花塞附近一層有較濃的混合氣，而其余部分混合氣較稀。軸向分層在四氣門汽油機上應用較好，有的是只用一個氣道產生強烈渦流，也有的是兩個氣道均形成渦流。例如三菱公司發(fā)展一種縱渦流旋轉的發(fā)動機，在進氣道中設置一薄薄的秀百隔板．它一直延伸到進氣口中心部位，控制進入氣缸的氣流，氣流在氣缸內部產生三股獨立翻滾的渦流。外層的兩股渦流僅由空氣組成，中間的一股是濃空燃比混合物，這樣強的空氣相燃料線型氣流，大大抑制了水平渦流的形成，同時