参考书•化油器:–《内燃机构造》,谭正三主编,机械工业出版社。•电控汽油喷射:–《汽车电子学》,王绍銧,清华大学出版社。–汽车电子控制系统,西安交通大学讲义。第五章电控汽油喷射系统§5.1概述§5.2汽油喷射发展历史§5.3电子汽油喷射系统§5.1概述1.汽油及汽油的性能•汽油是从石油中提炼出来的多种碳氢化合物的混合物(碳85%,氢14%,另外含有少量的胶质、硫化物、酸类和灰分)。按照生产工艺,汽油可分为直馏汽油(将石油加热到313~473K所得到的轻质烃燃料,方法简单、出油量低,占石油的25~30%)、裂化汽油(将石油中的重烃分子加热到773K、加压到6.86MPa,裂化为轻质烃。在催化剂作用下,加热温度可降低,生成催化裂化汽油,汽油品质好、产量高)、人工合成汽油(将煤在高温723K、高压6.86MPa下通入氢气,使碳和氢化合为汽油,汽油品质好)•汽油的性能–蒸发性–抗爆性:辛烷值(OctaneNumber),四乙铅,汽油的选用–胶质:汽油的某些碳氢化合物,由于空气中氧的作用,在日光照射及金属容器的触媒作用,在一定的温度条件下,将生成胶质而阻塞油道,使供油量减少甚至中断。沉积在气门上的胶质,在高温下碳化,可能粘着在气门或破坏气门的密封,导致气门烧坏。2.汽油燃料供给系统的功用•根据发动机运转工况的需要,向发动机定时、定量供给一定数量的燃油,以形成产生一定功率输出的可燃混合气。•空燃比A/F:汽油机燃油供给装置向进气管提供一定比例的燃油与空气混合.形成可燃混合气,其中空气质量与燃油质量之比称为空燃比.通常用A/F表示.其公式如下:A/F=空气质量/燃油质量•理论空燃比:使1kg汽油完全燃烧按化学当量计算需要14.7kg空气.空燃比等于14.7,称为理论空燃比。•过量空气系数λ:在实际的汽油机燃烧过程中,燃烧1kg汽油可消耗的空气不一定就是理论所需要的空气量,它与汽油机的结构和使用工况密切相关。吸入气缸中的实际空气量可能大于或小于理论空气量。实际空气量与理论空气量的比值称为过量空气系数,可用λ表示。λ=实际空气量/理论空气量=实际空燃比/14.7用λ可清楚地表示混合气稀浓程度:λ1.0A/F14.7浓混合气λ=1.0A/F=14.7标准混合气,理论(空燃比)混合气λ1.0A/F14.7稀混合气空燃比对发动机性能影响•空燃比对发动机燃烧的影响–功率混合比(λ=0.8~0.9):混合气燃烧速度最快,发动机输出功率最大。–经济混合比(λ=1.05~1.15):比理论空燃比稍多的空气量,保证燃烧充分,油耗率低。•空燃比对排放的影响发动机工况或负荷变化对空燃比的要求•怠速工况:发动机进气量很少,发动机缸内残留废气量多,对新鲜充量的稀释作用大,必须供给很浓的混合气,才能保证发动机稳定燃烧。•中小负荷工况:发动机大部分时间在此区域运行,燃烧经济混合气,以保证发动机的经济性。•功率运行区:节气门开度大于80%,要求发动机以满足动力性要求为主,此时燃烧功率混合气。•冷车起动时:燃油与空气的温度低,燃油的蒸发性差;汽油容易附着在进气道及气缸壁上。为了保证起动顺利,要求供给很浓的混合气。温度越低,混合气越浓,例如:在-20~-40℃时,空燃比可小至2。•暖机阶段:发动机进入暖机阶段,也需要较浓的混合气,加浓程度随发动机的温度升高而减小,一直到发动机进入稳定正常运行,加浓量为0。发动机工况或负荷变化对空燃比的要求•加速阶段:发动机节气门突然增大,进气压力增加,进气量增加,由于燃油液滴的惯性较空气大,燃油液滴的蒸发量随压力增加而减小,进入气缸的混合气会瞬时变稀,如果过稀会使发动机加速困难。为了防止这种现象,加速瞬间应适当加浓混合气予以补偿,以获得良好的加速性能。•减速阶段:当驾驶员松开油门踏板时,发动机节气门突然减小,此时由于惯性作用,发动机仍保持高速运行,进气压力急剧降低,使附着在管壁上的燃油加速汽化,这必将造成混合气过浓,为了避免出现这种现象,并获得良好的经济性和排放性能,减速时最好暂时切断燃油供应,待发动机转速降低到一定程度后再恢复供油。第一代汽油机:化油器汽油机•化油器对空燃比的控制精度十分有限。•燃油雾化程度较差。•易导致多缸机充量分配不均匀。增加进气阻力,导致充气效率降低。化油器结冰。燃油蒸发吸收汽化潜热;喉口处流速升高,压力温度下降。•浮子式化油器的工作受发动机姿态的影响。•发动机倒拖影响油耗和排放。•化油器汽油机燃油经济性、排放差,动力性差。欧洲轻型汽车排放限值法规生效日期COHCNOx欧洲I1992年2.720.97欧洲II1995年10月2.20.5欧洲III2000年2.30.20.15欧洲IV2005年1.00.10.08第二代汽油机:电控汽油喷射•主要技术特征:采用进气道多点低压汽油喷射技术(MPFI);采用顶置四气门;燃烧室采用蓬形燃烧室;尾气采用三元催化反应器进行处理。•优点–能根据汽油机工况不同,供给最佳空燃比的混合气。可对各个气缸空燃比进行连续的精确的控制,使各个气缸混合气的质和量都比较均匀,保证各缸的工作性能最好。–充气效率比传统化油器方式高,发动机具有更高的功率和转矩,这是因为没有化油器喉管的节流损失。–发动机油耗较低,改善了排放。–容易起动,暖机快,过渡工况性能和加速性能好,汽车驾驶性能好。–为发动机新技术的应用提供可能,如高压缩比和稀燃系统、多气门、可变压缩比、可变气门定时和汽油机增压等。•缺点–冷起动排放高:喷射压力较低,SMD约为150~300μm;在进气口处形成油膜。–中、低负荷采用理论空燃比,燃油经济性差。–节气门存在导致泵气损失,燃油经济性差第三代汽油机——GDI•以本田SI-DISI发动机为代表,无节气门,采用分层燃烧技术,燃料在气缸压缩行程后期使用旋流喷嘴(8~12MPa,SMD约为20μm)喷入气缸。•优点–油耗降低20%左右:无节气门、压缩比高(12,汽油直接喷射入气缸,汽油蒸发使充量温度降低,爆振倾向减少)、采用稀燃。–加速性能改善。–冷起动性能改善,HC、CO排放降低。•缺点–NOx排放的后处理较难。–微粒排放增加:局部混合气较浓–中小负荷HC较多:油雾碰到活塞顶部和缸壁;分层燃烧使局部混合气较稀;排气温度低,不利于HC后氧化§5.2汽油喷射发展历史机械控制汽油喷射系统(K-Jetronic)机械电子控制汽油喷射系统(KE-Jetronic)电子控制汽油喷射系统D型电子控制汽油喷射系统L型电控汽油喷射系统LH型电控汽油喷射系统