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14:20:13拖拉机与汽车第二章第五节汽油机的供给系214:20:13汽油及其燃烧汽油汽油机的燃烧理论空燃比314:20:13可燃混合气成分与汽油机性能的关系可燃混合气成分可燃混合气是指空气与燃料的混合物，其成分对发动机的动力性与经济性有很大的影响可燃混合气成分的表示方法：空燃比:可燃混合气中空气和燃料的质量比414:20:13过量空气系数：514:20:13可燃混合气的浓度对发动机的性能影响Pe---有效功率KWGe---燃油消耗率g/(kW.h)α值的最佳范围为0.85～1.15614:20:13①发动机的运转情况是复杂的，各种运转情况对可燃混合气的成分要求不同。②起动、怠速、全负荷、加速运转时，要求供给浓混合气α1。③中负荷运转时，随着节气门开度由小变大，要求供给由浓逐渐变稀的混合气α=0.9～1.1714:20:13汽油机供给系的组成功用根据发动机不同工况的要求，供给不同数量和浓度的可燃混合气进入气缸；燃烧后的废气经净化处理后排入大气。组成按照燃料供给方式的不同分为化油器式和汽油直接喷射式。以化油器式为例，它包括燃油供给装置：汽油油箱、汽油泵、汽油滤清器、油管空气供给装置：空气滤清器可燃混合气形成装置：化油器废气排出装置：排气管道、排气消音器，三元崔化转换器814:20:13化油器式汽油机供给系的组成914:20:13燃油喷射式汽油机供给系的组成1014:20:13汽油机各种工况对可燃混合气成份的要求（1）小负荷工况-要求供给较浓混合气α=0.7～0.9，小负荷时，节气门开度较小，进入气缸内的可燃混合气量较少，而上一循环残留在气缸中的废气在气缸内气体中所占的比例相对较多，不利于燃烧，因此必须供给较浓的可燃混合气。（2）中负荷工况-要求经济性为主，混合气成分α=0.9～1.1，发动机大部分工作时间处于中负荷工况，所以经济性要求为主。中负荷时，节气门开度中等，故应供给接近于相应耗油率最小的α值的混合气，主要是α1的稀混合气，这样，功率损失不多，节油效果却很显著。（3）全负荷工况-要求发出最大功率Pemax，α=0.85～0.95,汽车需要克服很大阻力（如上陡坡或在艰难路上行驶）时，驾驶员往往需要将加速踏板踩到底，使节气门全开，发动机在全负荷下工作，显然要求发动机能发出尽可能大的功率，即尽量发挥其动力性，而经济性要求居次要地位。故要求化油器供给Pemax时的α值。1114:20:13（4）起动工况-要求供给极浓的混合气α=0.2～0.6。发动机起动时，处于冷车状态，混合气得不到足够地预热，汽油蒸发困难。同时，由于发动机曲轴被带动的转速低，因而被吸入化油器喉管内的空气流速低。难以在喉管处产生足够的真空度使汽油喷出。既使是从喉管流出汽油，也不能受到强烈气流的冲击而雾化，绝大部分呈油粒状态。混合气中的油粒会因为与冷金属接触而凝结在进气管壁上，不能随气流进入气缸。因而使气缸内的混合气过稀，无法引燃，因此，要求化油器供给极浓的混合气进行补偿，从而使进入气缸的混合气有足够的汽油蒸汽，以保证发动机得以起动。（5）怠速是指发动机在对外无功率输出的情况下以最低转速运转，此时混合气燃烧后所作的功，只用以克服发动机的内部阻力，使发动机保持最低转速稳定运转。汽油机怠速运转一般为300～700r/min，转速很低，化油器内空气流速也低，使得汽油雾化不良，与空气的混合也很不均匀。另一方面，节气门开度很小，吸入气缸内的可燃混合气量很少，同时又受到气缸内残余废气的冲淡作用，使混合气的燃烧速度低使发动机动力不足。因此要求提供较浓的混合气α=0.6～0.8。1214:20:13（6）加速工况发动机的加速是指负荷突然迅速增加的过程。要求混合气量要突增，并保证浓度不下降。当驾驶员猛踩踏板时，节气门开度突然加大，以期发动机功率迅速增大。在这种情况下，空气流量和流速以及喉管真空度均随之增大。汽油供油量，也有所增大。但由于汽油的惯性空气的惯性，汽油来不及足够地以喷口喷出，所以瞬时汽油流量的增加比空气的增加要小得多，致使混合气过稀。另外，在节气门急开时，进气管内压力骤然升高，同时由于冷空气来不及预热，使进气管内温度降低。不利于汽油的蒸发，致使汽油的蒸发量减少，造成混合气过稀。结果就会导致发动机不能实现立即加速，甚至有时还会发生熄火现象。1314:20:13汽油供给装置功用：贮存、滤清、输送汽油。组成：汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、油管。1414:20:13油箱用薄钢板冲压焊接而成，上部有加油管，油面指示表的传感器，出油开关。下部有放油塞，箱内有隔板以加强油箱的强度，并减轻行车时汽油的振荡。油箱是密封的，一般在油箱盖上装有空气蒸汽阀，保持油箱内油压正常。1514:20:13汽油滤清器功用是除去汽油中的杂质和水分。由于汽油泵，化油器，喷油器等精密零件，要求供给清洁的汽油，否则会引起故障。汽油滤清器采用的滤清方式有沉淀式和过滤式。滤蕊有：纸质滤蕊、金属片缝隙式、多孔陶瓷滤蕊。1614:20:13纸质滤蕊，滤清效果好，成本低，制造和使用方便，故采用最多。1714:20:13汽油泵功用：将汽油从油箱吸出，经管路和汽油滤清器，然后泵入化油器或者喷油器，保证连续不断地供油。机械式汽油泵1814:20:13电动式汽油泵1914:20:13空气滤清器功用：就是把空气中的尘土分离出来，保证供给气缸足够量的清洁空气气滤清器的基本要求是滤清能力强，进气阻力小，维护保养周期长，价格低廉。2014:20:13空气滤清器原理图2114:20:13简单化油器与可燃混合气的形成一、化油器的功用把汽油和空气均匀混合，按照发动机工况的不同提供不同成分的可燃混合气。二、简单化油器的结构1.浮子室2.喷管3.空气管4.节气门三、可燃混合气形成原理2214:20:13汽油喷射系统汽油喷射系统的优点1.无喉管，空气阻力小，充气性能好，输出功率较大。2.混合气分配均匀性较好。3.可随发动机使用工况及使用场合的变化配制出最佳的混合气成分。4.具有良好的加速等过渡性能。5.进气道内无油膜，经济性好。2314:20:13汽油直接喷射系统的分类按照喷射位置分气缸内喷射：——发展趋势进气管内喷射：单点喷射（SPI）一个喷油器多点喷射（MPI）每个气缸一个喷油器按照喷射控制装置的形式分机械式（K型）机械传动与液力传动实现的机—电式：（K—E型）+电控单元电控式：燃料的计量是通过ECU和电磁喷油器实现的按照喷射方式分间歇式喷射：每一缸的喷射都有一限定的喷射持续时间，用喷射连续时间来控制喷油量，电控式都采用这种喷射。连续喷射：燃料喷射时间占有整个循环的时间。2414:20:13按照空气流量测量方法分空气流量型：按空气质量流量控制的汽油喷射系统（K,KE,L,LH）进气压力感应型：按进气管压力控制喷油量（D型）按照控制系统有无反馈分开环系统：无氧传感器，不带反馈控制装置闭环系统：带反馈控制装置，氧传感器，三元催化装置。排气管中加装氧传感器，根据排气中的含氧量来测定发动机燃烧室工况，将反馈信号与原给定的信号相比，修正喷油量，控制精度高。2514:20:13电控喷射系统的组成空气供给系统由空气滤清器、空气流量计、节气门体、进气管等组成燃油供给系统主要由油压调节器、喷油器和燃油泵组成2614:20:13燃油泵装在油箱内，涡轮泵由电机驱动。当泵内油压超过一定值时，燃油顶开单向阀向油路供油。当油路堵塞时，卸压阀开启，泄出的燃油返回油箱。2714:20:13喷油器是电磁式的。当喷油器不工作时，针阀在回位弹簧作用下将喷油孔封住。当ECU的喷油控制信号将喷油器的电磁线圈与电源回路接通时，针阀才在电磁力的吸引下克服弹簧压力、摩擦力和自身重量，从静止位置往上升起，燃油喷出。2814:20:13控制系统控制系统由传感器、执行器和电子控制单元三部分组成。2914:20:13(1)传感器感知信息的部件，负责向ECU提供发动机和汽车运行状况。氧传感器氧传感器，用来检测混合气的空燃比比化学计量比浓还是稀,向ECU发出反馈信号，调节喷油量，将混合气空燃比控制在化学计量比附近使三元催化转化器转换效率最高。这种控制方式称为闭环控制方式。最常用的氧传感器是氧化锆式氧传感器。氧化锆传感器内侧通大气，外侧裸露在排气中。如果陶瓷体内侧大气中含氧量与陶瓷体外侧的含氧量不同时，在氧化锆内、外两侧极间就产生一个电压。当混合气稀时，氧化锆产生的电压低（接近于0V）。当混合气浓时，氧化锆元件产生的电压高（约1V）。在化学计量比附近，电压有突变，氧传感器起到一个浓、稀开关的作用。3014:20:13温度传感器温度传感器都采用半导体热敏元件。水温传感器通常安装在发动机出水口处。敏感元件由铜套封住。水温低时，热敏电阻值大，ECU检测到的电压高。ECU增加喷油量，改善冷机的驱动性能。反之，减少喷油量。3114:20:13进气温度传感器热敏电阻裸露在大气中，用以检测发动机的进气温度，进气温度传感器安装在空气滤清器的壳体内，也可安装在空气流量计的空气流量测量部位。由于进气密度随温度改变而变化，因此ECU必须根据进气温度信号对喷油量进行修正，以获得最佳的空燃比。3214:20:13转速传感器转速传感器用来测量发动机转速，以确定基本喷油量和基本点火提前角。曲轴位置传感器用来确定相对于每缸压缩上止点的喷油定时和点火定时，在顺序喷射发动机上还需要有判缸信号。霍尔效应式转速传感器和曲轴位置传感器。它是一种利用霍尔效应的信号发生器检测信号。磁电感应式转速传感器和曲轴位置传感器。它是通过磁力线的变化来检测发动机的转速，并通过信号盘上的缺口获得上止点信号。3314:20:133414:20:13其他传感器节气门位置传感器负荷传感器爆震传感器3514:20:13电子控制单元ECU的功用是采集和处理各种传感器的输入信号，根据发动机工作的要求（喷油脉宽、点火提前角等），进行控制决策的运算，并输出相应的控制信号。当前电控发动机中除了控制喷油外，还控制点火、EGR、怠速和增压发动机的废气阀等，由于共用一个ECU对发动机进行综合控制，所以也被称为发动机管理系统。中间的金属方盒为电子控制单元，箭头指向电子控制单元的部件为传感器，箭头从电子控制单元出去的部件为执行器。3614:20:133714:20:133814:20:13