第4章汽油机燃料供给与燃烧

第4章汽油机燃油供给与燃烧第四章汽油机燃料供给与燃烧主要内容4.1汽油4.2汽油对混合气的要求4.3汽油燃烧过程4.4汽油供给系统的构造与原理4.5电控汽油喷射系统的日常维护与常见故障第4章汽油机燃油供给与燃烧2教学目标与要求●掌握汽油的牌号与选用●掌握汽油机对燃料供给系的基本要求●掌握电控燃油喷射的基本组成与工作原理●掌握电控燃油喷射主要装置的构造原理●学会汽油机燃料供给系的拆装●理解汽油机正常燃烧过程与非正常燃烧现象●学会汽油机燃料供给系的维护第4章汽油机燃油供给与燃烧§4.1-4.3自学思考题1）汽油牌号划分的方法有哪两种？2）汽油的主要性能有哪些?含义分别是什么？3）汽油选用的原则有哪些？4）试分析高（低）标号的汽油加在低（高）压缩比的发动机上会产生什么后果？5）什么是空燃比？理论值是多少？什么是过量空气系数？不同范围表示什么意义？6）五大工况（起动、怠速、小、中、大负荷）分别采用什么样的空燃比？7）汽油正常燃烧分为哪三个阶段？试画出温度-压力示意图说明。8）非正常燃烧有哪些情况？其含义分别是什么？引起的原因分别是什么？第4章汽油机燃油供给与燃烧44．1汽油1.汽油的牌号划分以辛烷值划分：由于试验方法的不同，汽油辛烷值有：马达法辛烷值（MON）研究法辛烷值（RON）4.1.1汽油牌号第4章汽油机燃油供给与燃烧2.汽油机牌号我国国家标准用研究法辛烷值（RON）划分车用汽油牌号。分66、70、85（马达法）和90、93、97（研究法）等牌号•代号为RQ-90，Q是汽的汉语拼音字头，代表燃汽油-90是辛烷值（表示研究法辛烷值为90），压缩比大的汽油机应选用较高牌号的汽油。返回第4章汽油机燃油供给与燃烧64.1.2汽油的主要性能（1）汽油的抗爆性：汽油在发动机气缸内燃烧时抵抗爆燃的能力。汽油的辛烷值越高，其抗爆性就越好。（2）汽油的蒸发性：液态汽油汽化的难易程度称为汽油的蒸发性，以馏程作为评价汽油蒸发性的指标。（3）汽油的热值：燃料的热值是指1kg燃料完全燃烧后所产生的热量。汽油的热值约为44000KJ/kg。返回第4章汽油机燃油供给与燃烧74.1.3汽油的选用1.选择汽油主要依据发动机的压缩比。2.要求汽油必须具有良好的蒸发性。3.在不同的地区、不同的季节应选用不同牌号的汽油。4.高档汽车发动机压缩比也较高，应按使用说明书要求选用较高牌号的汽油返回第4章汽油机燃油供给与燃烧将低标号的汽油加在高压缩比的发动机上，会产生爆震，产生诸如功率下降、油耗上升，发动机内部零件损坏如活塞顶部烧蚀、脱顶等，严重缩短发动机的正常寿命。高标号的汽油加在低压缩比发动机上，除用车成本会增加外，会产生着火慢、燃烧时间长，而导致功率下降，此外还容易因燃烧气体温度过高而烧坏进排气门的座圈，导致气门关闭不严。一般来说，压缩比为7-8的发动机选用90号汽油；压缩比为8--8.5的发动机选用93号汽油；压缩比为8.5以上时，应选用97号汽油，对一些特高压缩比的发动机，如奔驰、宝马及一些超级跑车等最好选用98号汽油，以保证满足发动机超高压缩比的要求。返回第4章汽油机燃油供给与燃烧94.2汽油机对混合气的要求4.2.1发动机工况与混合气1.发动机工况发动机的工作状况简称工况，通常用发动机的转速和负荷来表示。2.发动机负荷是指发动机的外部载荷，发动机输出的动力随外部载荷而变化。第4章汽油机燃油供给与燃烧103.混合气混合气:是指进入发动机的汽油与空气的混合气体。发动机在不同的工况下工作要求供给不同浓度的混合气。混合气的浓度通常用空燃比来表示，空燃比是每工作循环充入气缸的空气量与燃油量的质量比。根据化学反应，理论上可燃混合气完全燃烧，其空燃比为14.7。第4章汽油机燃油供给与燃烧空燃比空燃比（α）=（空气的质量）/（燃油的质量）汽油机的理论空燃比为14.7α=14.7为理论混合气；α14.7为浓混合气；α14.7为稀混合气。第4章汽油机燃油供给与燃烧12过量空气系数经济混合气：1.051.15，火焰传播上限：0.4火焰传播下限：1.4aaa返回第4章汽油机燃油供给与燃烧4.2.2汽油机对混合气的要求发动机工况空燃比（A/F）（过量空气系数φa）起动：（0℃）约2（φa=0.2）起动：（20℃）约5（φa=0.4）怠速约11（φa=0.6～0.8）小负荷12～13（φa=0.75～0.9）中等负荷（经济车速）15～18（φa=1.0～1.15）大负荷12～13（φa=0.85～0.95）加速8（φa=0.4～0.6）返回第4章汽油机燃油供给与燃烧144.3汽油机燃烧过程4.3.1汽油机的正常燃烧4.3.2汽油机的非正常燃烧第4章汽油机燃油供给与燃烧154.3.1汽油机的正常燃烧Ⅰ-着火延迟期Ⅱ-火焰传播期Ⅲ-补热期1-开始点火2-形成火焰中心3-最高压力点第4章汽油机燃油供给与燃烧16汽油机正常燃烧的三个阶段1.着火延迟期从点火开始（1点）到火焰核心形成（2点），占全部燃烧时间的15%。物理、化学准备第4章汽油机燃油供给与燃烧17点火提前角-由于着火延迟，必须使点火提早到上止点前进行，使缸内压力在上止点附近达到最大。点火提前角θ：火花塞在跳火瞬时到活塞行至上止点时所转过的曲轴转角。使发动机运转平稳、功率大、油耗低、排污低的点火提前角称为最佳点火提前角。发动机应保持在最佳点火提前角下工作。第4章汽油机燃油供给与燃烧18点火提前角点火提前角过大（点火过早），使最高燃烧压力出现在压缩行程的上止点以前，最高压力及压力升高率过大，活塞上行消耗的压缩功增加，发动机容易过热，有效功率下降，工作粗暴程度增加。点火提前角过小（点火过迟），燃烧开始时活塞已向下止点移动相当距离，使混合气的燃烧在较大容积下进行，炽热的燃气与缸壁接触面积大，散热损失增多，最高压力降低，且膨胀不充分，使排气温度过高，发动机过热，功率下降，耗油量增多。有时还会造成化油器“回火”或排气管“放炮”现象。排气污染变大。第4章汽油机燃油供给与燃烧192.速燃期（火焰传播时期）从火焰核心形成（2点）开始，到气缸内出现最高压力点（3点）为止。在此时期内，火焰由中心迅速向外传播，直到烧遍整个燃烧室。3.后燃期从速燃期终到燃料基本燃烧完的这一段时期。返回第4章汽油机燃油供给与燃烧204.3.2汽油机的非正常燃烧1.爆燃2.表面点火第4章汽油机燃油供给与燃烧211.爆燃当火花塞点火后，正常火焰传来之前，未端混合气即自燃并急速燃烧，产生爆炸性冲击波和尖锐的金属敲击声的现象称为爆燃。爆燃时的р-φ图a）弱爆燃b）强爆燃第4章汽油机燃油供给与燃烧22爆燃的外部特征（1）气缸内有金属撞击声（敲缸）；（2）发动机过热（水温表显示温度过高）；（3）在轻微爆燃时，发动机功率略有增加。强烈爆燃时，发动机功率下降，油耗上升；（4）缸内压力线出现锯齿形爆燃波。第4章汽油机燃油供给与燃烧爆燃的原因末端混合气受到不正常的热辐射或压缩等原因，使本身的温度不断升高，出现一个或数个火焰中心，以100-300m/s直到800-1500m/s或以上的速度传播火焰，产生高频冲击波多次撞击燃烧室，发出尖锐的金属敲击声。第4章汽油机燃油供给与燃烧242.表面点火1.由燃烧室内炽热部分（排气门盘端面、火花塞电极、金属突出点或积炭等）点燃混合气的现象称为表面点火或炽热点火。2.表面点火发生在火花塞点火之前的现象称为早火3.后火是指表面点火发生在火花塞点火之后的现象。第4章汽油机燃油供给与燃烧25表面点火和爆燃的关系表面点火和爆燃之间也会相互影响，强烈的爆燃，必然增加向气缸壁的传热，从而促成燃烧室炽热点的形成，导致表面点火。早火又使气缸压力升高率和最高燃烧压力增大，使未燃混合气受到较大的压缩和传热，从而促使爆燃发生。返回第4章汽油机燃油供给与燃烧264.4汽油供给系统构造原理4.4.1概述1.汽油供给系统的发展汽油机燃料供给系统经历了化油器和电子控制喷射两大阶段。1892年，美国人杜里埃发明喉管型喷雾化油器。1967年，德国Bosch（波许）公司推出电控燃油喷射装置。第4章汽油机燃油供给与燃烧272.电控汽油喷射的优点与传统化油器相比，电控汽油喷射系统能够根据发动机运行工况，实现最佳空燃比及最佳点火提前角控制，反应灵敏，排放污染物减少了50％以上，最大功率提高9％左右，加速时间缩短20％，等速百公里油耗也有所下降。第4章汽油机燃油供给与燃烧3.电控汽油喷射系统的基本组成与工作原理（1）基本组成：燃油供给、空气供给、电子控制系统第4章汽油机燃油供给与燃烧29（2）基本工作原理发动机电控单元根据进气流量、发动机转速、节气门位置等传感器输入的信号，确定在该状态下发动机所需的喷油量、喷油正时和最佳点火提前角，并向燃油泵、喷油器、点火装置等发出执行指令，保证发动机正常运转。第4章汽油机燃油供给与燃烧304.电控汽油喷射的类型（1）按喷油器数量分多点汽油喷射系统（MPI）：广泛应用。单点汽油喷射系统（SPI）：淘汰第4章汽油机燃油供给与燃烧31（2）按汽油喷射方式分1）连续喷射（淘汰）2）间歇喷射：按照喷油时序的不同又可分为顺序喷射、分组喷射和同时喷射.间歇喷射的三种形式第4章汽油机燃油供给与燃烧32（3）按喷射装置的控制方式分可分为机械控制式（K型）机电结合控制式（KE型）电子控制式（EFI型）：广泛采用。（4）按进气量的检测方法不同分类流量型（L型）：又称为质量流量控制法，采用空气流量计直接测量发动机进气量压力型（D型）：通过检测进气歧管的真空度和发动机转速来确定发动机的进气量，由ecu根据进气管确定喷油量。第4章汽油机燃油供给与燃烧334.4.2汽油供给系统第4章汽油机燃油供给与燃烧1、汽油箱功能贮存汽油。一般普通汽车有一个油箱，越野军用车有两个油箱。油箱储备里程:300~600km。要求密封性好油箱盖一般带有空气阀和蒸汽阀油面指示表传感器、出油开关和放油螺塞。第4章汽油机燃油供给与燃烧油箱第4章汽油机燃油供给与燃烧36汽油箱的构造图1-油箱盖2-通气软管3-回油管4-油面传感器5-出油管6-燃油连接管7-辅助油箱8-放油螺塞9-燃油泵10-隔板11-油箱体12-燃油进口软管第4章汽油机燃油供给与燃烧2、汽油泵补充：机械式膜片汽油泵机械式膜片式汽油泵安装在发动机曲轴箱一侧，由发动机凸轮轴的偏心轮驱动机械式膜片汽油泵第4章汽油机燃油供给与燃烧内部有膜片、膜片驱动机构和进出油阀工作原理10-11-7-14膜片14向下拱曲，膜片上面容积增大，产生真空，15打开1关闭，进油；机械式汽油泵膜片第4章汽油机燃油供给与燃烧392.电动汽油泵电动汽油泵的作用是给电控汽油喷射系统提供具有一定压力（0.3MPa～0.5Mpa）的汽油。电动汽油泵根据泵体结构不同可以分为滚柱泵、齿轮泵和涡轮泵等。电动燃油泵电动燃油泵（滚柱泵）第4章汽油机燃油供给与燃烧40（1）滚柱泵结构第4章汽油机燃油供给与燃烧41工作原理：转子偏心安装，当转子旋转时，位于转子槽内的滚柱在离心力的作用下，紧压在泵体内表面上，对周围起密封作用，在相邻两个滚柱之间形成工作腔。在燃油泵运转过程中，工作腔转过出油口后，其容积不断增大，形成一定的真空度,当转到与进油口连通时，将燃油吸入；而吸满燃油的工作腔转过进油口后，容积不断减小，使燃油压力提高，受压燃油流过电动机，从出油口输出。第4章汽油机燃油供给与燃烧42（2）齿轮泵主动轮偏心安装，由电动机带动旋转，从而带动从动轮一起转动。在齿轮啮合过程中，由内外齿轮所密封的空腔容积不断发生变化，在容积增大处设置进油口，在容积减小处设置出油口，即可将燃油以一定压力泵出。第4章汽油机燃油供给与燃烧43（3）涡轮泵1-出油口2-单向出油阀3-泄压阀4-电动机转子5-电动机定子6-轴承7-叶轮8-滤清器9-叶轮10-泵壳体11-出油口12-进油口13-叶片离心泵涡轮叶片加工第4章汽油机燃油供给与燃烧油泵电动机通电时，燃油泵电动机驱动涡轮泵叶