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1、5.汽油机的化油特性,5. 化油特性,在汽油机运行时，各工况对混合比的要求是不同的。例如:汽油机在各种转速下全负荷运 行时，节气门全开，化油器应提供适当加浓的功率混合气。空燃比 =1214；当汽油机按中等负荷运行即节气门部分开度时，应有最好的经济性，空燃比 =17左右；当汽油机怠速运转时，节气门接近全关，为保证稳定运转，需供给更浓的混合气，空燃比。 =1012.4。理想化油器应是能全面满足上述各工况混合比特性要求的化油器。,一、理想化油器特性,理想化油器特性在满足最佳性能要求的前提下，混合气成分随负荷（或充气流量）的变化关系如图5-14所示。由图可知，随负荷增加，混合气逐渐变稀，小负荷范围内变
2、化较陡，中等负荷范围内曲线变化较平缓，当接近满负荷时，混合气变浓。,二、简单化油器特性,图5-15为简单化油器示意图。它仅有一根由油量孔控制的主喷管，插在喉管截面最小处，由空气流经喉管时压力下降所造成的真空度将燃油吸出。该处的真空度大小取决于喉管尺寸、发动机转速和节气门开度。若发动机用简单化油器并运行怠速及小负荷时，混合气太稀；在大负荷时混合气过浓，其特性如图5-16所示。简单化油器特性与理想化油器特性差别很大，不能满足使用要求。,三、理想化油器特性的实现,为使简单化油器特性接近理想化油器特性，必须对简单化油器进行校正。（一）主供油系的校正由简单化油器结构可知，燃料流出量单纯受喉管真空的限制。
3、随喉管真空度增加，燃料流量增加的速率超过空气流量增加的速率，使混合气变浓。不符合理想化油器特性，因而，应采取抑制燃料流量的增长速率或增大空气流量增长速率的措施。目前最广泛采用的校正措施是渗入空气法校正系统。,图5-17为渗入空气法校正的主供油系统。它在简单化油器的基础上，在主量孔1后的主油井3中插入了通空气的泡沫管6,泡沫管上部有空气量孔5限制空气的流人，中下部有几排与主油井相通的泡沫孔2。 校正的原理是:当化油器开始工作时，主喷口4处存在压差，使油井中液面上升，油井里充满燃油，而泡沫管中的液面下降，同时空气自量孔5也进人空气室，同简单化油器一样，最初供油阶段是混合气逐渐变浓。随着喉管真空度增
4、大，泡沫管中液面继续下降至露出第一排泡沫孔，空气流入主油井3。在油井中与燃油混合，形成泡沫状燃油从主管喷出，由于空气渗入受空气量孔限制，使主量孔处的压力低于大气压力而高于喉管处压力，降低了主量孔1处的真空度，也就降低了燃油的流速和流量，使混合气变稀。相当于降低了喉管真空度的简单化油器工作情况，使化油器沿较小斜率的特性工作（图5-18中曲线1）,当喉管真空度继续增大，泡沫管液面进一步下降并依次露出第二排、第三排泡沫管时，由于空气的不断渗入，主量孔处的真空度进一步减小，使得随喉管真空度的增大，燃油流量的增长速率小于空气流量的增长速率，通过泡沫管的逐级作用，实现补偿过程。 分别得到图5-18中曲线2
5、、曲线3。采用空气量孔及泡沫管的渗入空气法，不仅可达到化油器校正的目的，而且它是以燃油混合状态喷人喉管的，还可以促进燃油的喷散与雾化。通过主供油系的校正，化油器可在部分负荷情况符合要求。,（二）满负荷加浓与怠速加浓,l、满负荷加浓 发动机全负荷运行时，为获得最大功率，化油器需要提供浓的功率混合气，通常需要另设加浓系统，保证必要时加浓混合气，为了满足要求，在主量孔之后引入旁路加浓燃油，并通过主量孔一起喷入喉管，加浓量由加浓阀行程及加浓量孔控制。,加浓装置有两类，一类是机械加浓装置，它靠节气门开度位置控制加浓装置起作用。不论发动机在什么转速下工作，均在接近满负荷时才开始加浓，其开始作用点约在节气门
6、全开前10%左右。另一类是真空加浓装置，它是当发动机转速下降或节气门开度加大，使进气管真空度减至某值后，开始实现加浓。图5-19为节气门开度、转速与进气管真空度的关系，图中示出了两类加浓装置起作用的时间。,2.怠速加浓,发动机怠速运转时，节气门开度很小，节气门之后的真空度很大，因此，设置在节气门之后的怠速油孔可保证在怠速和小负荷时获得所需的浓混合气（图5-20）,为了保证怠速油系供油延长到节气门较大的开度，使之与主油系更好地衔接，在怠速油孔之上还设有过度孔（图5-21） 在主供油系上设置加浓装置和怠速油系以后，化油器便可按理想供油特性在稳态工况下工作。,（三）变工况下化油器的校正,当发动机处于
7、变工况（加速、减速、起动）下工作时，由于节气门开度和转速的不断变化，使化油器进气管压力及温度、进气管中燃料的汽化条件、混合气数量及成分都会引起剧烈的变化，为保证发动机变工况下正常工作，化油器供给的混合气成分应能适应这种变化。,1.加速过程,加速时，节气门突然开大，油量增加滞后于空气量增加，加之进气管真空度降低，燃料汽化条件变差，使混合气成分瞬时变稀，发动机扭矩上升滞后，各点扭矩值较稳定工况下降很多，如图5-22所示，这将造成发动机动力性下降，可能会出现缺火与放炮。,为此，设置加速泵向喉管额外供应适量的加速油量。当节气门缓开时，加速泵下的燃油经进油阀返回浮子室，不起加浓作用（图5-23）。,2.
8、起动过程,起动时，发动机转速极低，流经喉管的气流速度较低，在主喷口处油不易吸出，加之进气管温度较低，即使吸出油，油蒸气蒸发量也很少，使发动机难以起动。为此，设置起动系统，供给更多的汽油使总的混合气成分大大加浓，保证汽油机在低温下着火。图5-24所示为常用阻风门装置。,阻风门设置在喉管之前，当阻风门关闭后，化油器的喉管，混合室均处于高真空度之下，使主油系、怠速油系、加速油系都可能供油，以满足起动需要的混合气浓度。,四、汽油喷射系统理想供油特性,汽油喷射系统与化油器混合气形成方式不同。其进入气缸的混合气成分既取决于吸入空气量，又取决于喷油泵喷射的燃料量，电子控制的汽油喷射系统以发动机转速和空气量为
9、依据。由电子控制器接受转速、空气流量、节气门开度、机器热状态及排气含氧量等传感器的信号，经处理后将控制信号输送至喷嘴，通过控制喷嘴启闭时间长短改变供油量（即控制了混合气的浓度），使喷油量兼顾到各种变化因素，可以做到随负荷变化按理想混合比供油。,汽油机的不规则燃烧是指各循环间的燃烧变动和各缸间燃烧差异。由于这些差异使汽油机功率下降，油耗率上升。汽油机的不正常燃烧包括爆燃和表面点火。爆燃是末端混合气的自燃现象。严重爆燃时会产生尖锐的金属敲击声，使发动机机件过载、烧损、性能指标下降。发动机低速大负荷时容易爆燃。表面点火是混合气被炽热表面点燃的现象。早燃是火花塞点火前的表面点火现象，早燃使发动机性能指
10、标下降，运转粗暴增加。汽油机混合气形成的方式主要有两类：一类是化油器式，另一类是汽油喷射式。它们在结构与供油方法上有所不同，但它们都属于在气缸外部形成混合气，都是依靠控制节流阀开闭来调节混合气数量的。,6.汽油机电子燃油喷射系统,基本内容,一、电控燃油喷射系统概述 1. 电控汽油喷射系统的供油特性 2. 电控汽油喷射系统的优点 3. 电控汽油喷射系统的分类 二、电控燃油喷射系的组成及工作原理 1. 进气系统 2. 燃油系统 3. 控制系统 三、电控燃油喷射系的组成及工作原理 1. 喷油量控制 2. 喷油正时控制 3. 燃油中断控制,电控燃油喷射系统,在汽油控制装置的发展历史中，最初是以机械控制
11、为主的K型汽油喷射系统和机电结合式（KE型）汽油喷射系统，因其供油控制特性仍未摆脱开环控制模式，不久便被电子控制燃油喷射装置所代替。 电控燃油喷射系统简称EFI（Electronic Fuel Injection System),其基本原理是：ECU不断接收来自多个传感器的信号，并根据传感器的信号确定发动机所处的工况和当时的进气量，然后依据当时工况确定空燃比，并根据进气量和空燃比计算所需的喷油量，进而通过控制喷油器的喷油脉宽实现喷油量的控制。,返回,传统的汽油发动机采用化油器供油，在发动机不同工况下供给不同浓度的混合气。采用开环控制，误差较大 电控汽油喷射系统采用电脑控制的喷油器进行燃油喷射。
12、采用氧传感器进行闭环控制，较精确,电控汽油喷射系统的供油特性,返回,化油器和电控汽油喷射在混合气形成方式的优缺点的比较,1）汽油喷射系统用电脑控制，通电时间计算准确，并在油量计量中进行包括空气流量、转速在内的多因素修正，提高了油量计量与控制的精度。 2）供油系统采用正压力输送及喷射，雾化质量好，改善了燃烧过程，有利于提高整机经济性。 3）电控技术的应用有利于改养瞬态响应性能，实现反馈控制，这对改善整机加速性能及排放性能都是有利的。 4）采用多点顺序喷射，改善了各缸分配的均匀性，避免燃油在进气管中沉积。 5）取消了化油器喉管，提高了充气效率，有利于改善整机动力性。,电控汽油喷射系统的分类,按喷油
13、器安装方式分类,按进气量检测方式分类,按 喷 射 油 压 分 类,按 喷 油 方 式 分 类,多点喷射(MPI) 单点喷射(SPI),返回,高压燃油喷射 低压燃油喷射,连续喷射 间歇喷射,流量(L)型 压力(D)型,多点喷射（MPI）,多点喷射系统装有与发动机气气缸数相等的喷油器，喷油器在ECU的控制下形成多点喷射。 按喷射位置不同它又可分为缸内喷射（直接喷射到气缸内）和进气管喷射（直接喷射到进气管内）,缸内喷射,进气管喷射,单点喷射（SPI）,单点喷射系统是在节气门体（进气总管处）上设置一只或两只喷油器，对发动机所有各缸集中喷射供油（又称节气门体集中喷射系统），喷射出的燃油再经各进气歧管分配
14、到各个气缸。 对于单点喷射系统，它采用逐缸脉冲式喷油方式。喷射开始时间由曲轴位置传感器向ECU提供电信号,由ECU发出指令开始喷射。喷射脉冲宽度由进入发动机的空气量和曲轴转速两个主要参数决定,再根据发动机的其他工况参数进行修正。,单点喷射系统图,单点喷射（SPI）,返回,高压燃油喷射和低压燃油喷射,高压燃油喷射表示高于进气管压力200KPa以上的燃油喷射，其主要应用于MPI系统中。 低压燃油喷射低于进气管压力200KPa以下的燃油喷射，其主要应用于SPI系统中。,返回,连续喷射：燃油喷射的时间占有全循环的时间。连续喷射仅限于进气管喷射的情况。 间歇喷射：也叫脉冲喷射，进一步可分为同时喷射、分组
15、喷射、顺序喷射三种。,连续喷射和间歇喷射,所有喷油器在ECU的同一指令下同时开始喷射和停止，其喷油脉宽相等。 在同时喷射方式中，又有单循环双喷油（即曲轴每转一圈喷油一次）和单循环四喷油（即曲轴每转一圈喷油两次）两种。,多缸同时喷射,同时喷射图,多缸同时喷射,同时喷射控制电路图,所有的喷油器并联，ECU根据曲轴位置传感器输入的基准信号，输出喷油器控制信号，控制功率三极管的导通和截止。 同时喷射的方式控制电路简单，但是各气缸对应的喷射时间不可能最佳，致使各缸混合气成分略有不同。,多缸同时喷射,同时喷射定时图,各喷油器电磁线圈电路同时接通和切断，使各缸喷油器同时喷油。 图中曲轴每转一周，各缸喷油器同
16、时喷一次油，即在发动机的一个工作循环中喷油两次。两次喷射的燃油在进气门打开时一起进入气缸。,返回,将一台发动机的全部所缸根据气缸总数的多少分为24组（一般四缸分2组，六缸分2或3组，八缸分4组），同一组喷油器采用同时喷射方式，不同组的喷油器进行交替喷射。 每个工作循环每组喷射一次或二次。,多缸分组喷射,分组喷射图,多缸分组喷射,分组喷射控制电路图,多缸分组喷射,分组喷射定时图,ECU分别控制两组喷油器交替喷射在每一工作循环中，各喷油器均喷油一次。,返回,在发动机的一个工作循环内，各喷油器按照发动机的工作顺序，依次在本气缸排气行程上止点前喷油一次。 比如，在发动机转速为4600r/min时，相应喷油间隔时间仅为0.0065s，所以说，顺序喷射方式控制精度高，各缸混合气均匀性好，提高了发动机的动力性、经济性及排放净化程度。,各缸顺序喷射,顺序喷射图,各缸顺序喷射,顺序喷射控制电路图,各喷油路受ECU的单独控制，且要具有精确的喷油正时。由于进、排气存在气门重叠角问题，如果喷油过早，容易和上一循环的废气相混而排出；过晚将会使喷射
