汽油机原理

null汽油机基本工作原理汽油机基本工作原理葛蕴珊 北京理工大学 汽车动力性及排放测试国家专业实验室单缸四冲程汽油机单缸四冲程汽油机§1 汽油机的基本工作原理四冲程发动机工作原理—汽油机工作原理四冲程发动机工作原理—汽油机工作原理爆燃燃烧——末端混合气的自燃现象， 爆震限制了汽油机压缩比的进一步提高 二冲程汽油机二冲程汽油机单缸二冲程汽油机二冲程汽油机工作原理二冲程汽油机工作原理二冲程汽油机缺点：短路损失严重,HC排放差，油耗高 优点：结构简单，成本低，做功频率高，升功率大 通用小汽油机应用广泛§2 汽油机燃油供给系的组成和及燃料§2 汽油机燃油供给系的组成和及燃料汽油机供给系统的组成 汽油机燃料供给系的作用是根据发动机各种工况的要求，配制出一定数量和浓度(混合气中燃油含量的多少)的可燃混合气，供入气缸，使之在接近压缩终了时点火燃烧而膨胀做功，并将燃烧所产生的废气排入大气。 现代汽油机的供给系统一般有两种类型—化油器式燃油供给系统和燃油喷射式供给系。汽油机供给系统的组成汽油机供给系统的组成1.燃油供给装置 2.可燃混合气形成装置 3.空气供给装置 4.可燃混合气供给和废气排除装置化油器供给系统化油器供给系统汽油喷射发动机供给系统组成汽油喷射发动机供给系统组成汽油汽油 汽油机所用燃料是汽油，有时也使用酒精、甲醇、液化石油气等作为替代燃料。汽油是从石油产品提炼出的密度小而又很容易挥发的液体燃料，汽油由多种碳氢化合物组成，基本成分是85%的碳和15%的氢。 汽油的主要使用性能是蒸发性、热值和抗爆性 燃料的蒸馏曲线燃料的蒸馏曲线汽油和柴油的蒸馏曲线汽油和柴油的蒸馏曲线汽油的蒸发性 汽油的蒸发性 评价参数：10%馏出温度、50%馏出温度、90%馏出温度及干点 10%馏出温度和汽油机冷态启动性能有关。 50%馏出温度 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明汽油的中间馏分蒸发性的好坏 。这一温度与暖机性能、加速性和工作稳定性 90%馏出温度与干点用来判断汽油中难以蒸发的重质成分的含量。这个温度与各缸燃料分配的均匀性有关。 热值与抗爆性热值与抗爆性燃料的热值是1kg燃料完全燃烧后所产生的热量，汽油的热值约为44000kJ/kg。 汽油的抗爆性是汽油重要的使用指标，它用来评价汽油在汽油机中燃烧时，防止产生不正常的爆震燃烧的能力。 国产汽油标号用研究法辛烷值来表示，例如标号93的汽油其研究法辛烷值不小于93 选择汽油辛烷值的依据是汽油机的压缩比，压缩比高的汽油机，应选用辛烷值高的汽油，否则发动机容易发生爆燃。抗爆添加剂抗爆添加剂 为了提高汽油的辛烷值，常常在燃料中添加少量的抗爆添加剂。过去常在汽油中添加四乙铅，但由于铅有毒并容易使三效催化剂中毒，所以我国从2000年开始已经全面停止生产有铅汽油。在汽油中混掺一定量的甲醇、乙醇燃料、甲基叔丁基醚（MTBE）或乙基叔丁基醚（ETBE），也可以提高汽油的抗爆性。 MMT(甲基环戊二烯三羰基锰)是一种相对廉价的辛烷值提高添加剂。欧洲汽油MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1713877056964_0的演变欧洲汽油标准的演变null燃料中添加有效的清净剂能够有效减少气门沉积物§3 汽油机的燃烧过程§3 汽油机的燃烧过程1、汽油机的燃烧过程 一般汽油机是在汽缸外部形成均匀混合气并由电火花点火燃烧，在压缩行程活塞接近上止点附近，燃烧室内气体压力约为1.5～2.5MPa，温度可达400～600℃，上止点前某一时刻火花塞跳火，经过短暂的着火延迟后，形成火焰核心向外传播，完成燃烧过程。 汽油机的燃烧 汽油机的燃烧 展开示功图 展开示功图 燃烧过程分为三个阶段燃烧过程分为三个阶段1.着火延迟阶段 从火花塞跳火（点1）到汽缸压力脱离压缩线而急剧上升时（点2）的时间或曲轴转角。 2.明显燃烧期（图中2～3段）从形成火焰核心到火焰传遍整个燃烧室，示功图上汽缸压力达到最高点（点3）为止。 3. 后燃期（图中3点以后）明显燃烧时期以后，燃烧放热反应仍在进行，明显燃烧期未烧尽的可燃混合气在此阶段继续燃烧。 汽油机爆燃震燃烧—— 产生原因—末端混合气的自燃现象汽油机爆燃震燃烧—— 产生原因—末端混合气的自燃现象爆燃的危害 爆燃的危害 1）发动机输出功率下降、热效率下降。 2）汽缸过热 发生爆燃时，燃烧室表面附面层遭到破坏，汽缸盖、活塞顶面的温度上升，排气温度下降。 3）零件的应力增加。 爆燃时由于压力增长率和最高压力都增加，故有关零件上的作用力也增加。 4）爆燃促进积碳生成，容易破坏活塞环、气门和火花塞的正常工作，压力波冲击缸壁表面，使之不易产生油膜，会导致机件加速磨损。 影响爆燃的主要因素如下： 影响爆燃的主要因素如下： 1）燃料性质 辛烷值高的燃料，抗爆燃能力强，故压缩比高的汽油机都要求使用高标号汽油。 2）末端混合气的压力和温度 末端混合气的压力和温度增高，爆燃倾向增大。例如提高压缩比，汽缸内压力、温度升高，爆燃倾向增加。 3）火焰前锋传播到末端混合气的时间 提高火焰传播速度，缩短火焰传播距离，都会减少火焰前锋传播到末端混合气的时间，有利于避免爆燃。 使用因素对汽油机爆燃的影响使用因素对汽油机爆燃的影响1.混合气浓度 在α=0.8～0.9时，且爆燃倾向增大。 2.点火提前角 推迟点火，有利于降低爆震 3.转速 转速增加，汽缸中湍流增加，爆震倾向减弱 4.负荷 负荷增大，爆燃倾向增加§4 可燃混合气成分与汽油机性能的关系§4 可燃混合气成分与汽油机性能的关系一、可燃混合气的评价指标---空燃比 按一定比例混合的燃料与空气的混合物称为可燃混合气，它的成分对发动机的动力性和经济性有很大影响。可燃混合气中空气与燃料的质量之比定义为空燃比，它是表征混合气浓度的重要概念。 理论上，1kg汽油完全燃烧所需要的空气量为14.7kg，所以空燃比为14.7∶1（A/F）的混合气称为理论混合气，14.7被称为理论空燃比。大于理论空燃比的混合气称为稀混合气，小于理论空燃比的混合气称为浓混合气。 可燃混合气浓度评价指标——过量空气系数可燃混合气浓度评价指标——过量空气系数 根据过量空气系数的定义，α=1的混合气为理论混合气，α>1的混合气为稀混合气，α<1的混合气为浓混合气。 α的倒数定义为当量比 可燃混合气浓度评价指标——空燃比，空气量与燃料量的比值,A/F=AIR/FUEL. 过量空气系数的定义如下：简单化油器中混合气的形成原理简单化油器中混合气的形成原理简单化油器特性简单化油器特性二、可燃混合气成分对发动机性能的影响二、可燃混合气成分对发动机性能的影响下限着火浓度：α> 1.4 经济混合气： α=1.05 ～1.15 功率混合气： α=0.8～0.9 上限着火浓度：α<0.4～0.5null按动力性、经济性要求的过量空气系数曲线按动力性、经济性要求的过量空气系数曲线三、使用工况对混合气浓度的要求（1）三、使用工况对混合气浓度的要求（1）1.启动工况 汽油机启动时，要求供给极浓的混合气，以保证发动机顺利启动，其α值约为0.2～0.6。 2.怠速工况 汽油机怠速时，要求供给较浓的混合气，怠速工况α值约为0.6～0.8，提高怠速转速，能够将α提高到0.85～0.95 。 三、使用工况对混合气浓度的要求（2）三、使用工况对混合气浓度的要求（2）3.小负荷 小负荷时，混合气浓度的α值约为0.85～0.95。 4.中等负荷 中等负荷要求供给最经济的混合气，其α值约为0.9～1.1(其中主要是α＞1的经济混合气)。 5.大负荷及全负荷 节气门接近或位于全开位置，需要发动机能发出较大的功率，而对经济性的要求不高，因此这时所需供给的混合气为功率混合气，α值约为0.85～0.95。 三、使用工况对混合气浓度的要求（3）三、使用工况对混合气浓度的要求（3）6.加速 车辆在行驶过程中，有时需要在短时间内迅速将车速提高。这时驾驶员猛踩加速踏板，使节气门开度突然增大，以期发动机功率迅速增大。在加速过程中，必需进行额外的加浓，即在节气门突然开大时，需要化油器能额外增加供油量，以满足加速需要。 化油器特性比较化油器特性比较§5 化油器的各工作系统§5 化油器的各工作系统 在现代化油器上，采用了一系列能自动校正混合气浓度的装置，其中包括主供油装置、怠速装置、启动装置、加速装置和加浓装置。以保证车用汽油机各种工况下都能供给适当浓度的可燃混合气，提高发动机的经济性和动力性。 1、主供油装置--主供油装置的作用是保证汽油机工作在小负荷到中等负荷范围时，使混合气的浓度由浓变稀(α＝0.9～1.1)，供给最经济的混合气。1、主供油装置--主供油装置的作用是保证汽油机工作在小负荷到中等负荷范围时，使混合气的浓度由浓变稀(α＝0.9～1.1)，供给最经济的混合气。2、怠速装置-怠速装置保证在汽油机以怠速或小负荷工作时供给α值约为0.6～0.8的浓混合气2、怠速装置-怠速装置保证在汽油机以怠速或小负荷工作时供给α值约为0.6～0.8的浓混合气自怠速到大负荷过渡过程由四个阶段组成： 自怠速到大负荷过渡过程由四个阶段组成： 1）低速怠速时，因而喉口真空度很小，只有怠速喷口喷油。 2）当节气门开度稍大，怠速喷口和怠速过渡喷口都处于高真空度，二者同时出油 3）节气门开度进一步增大到使得主供油装置开始工作，怠速喷口和过渡喷口喷出的燃油量减少，仍供油。 4）节气门开度增加到相当于发动机进入中等负荷工况时，主供油装置开始单独供油。 3、 启动装置 启动装置的作用是在汽油机冷车启动时，供给α值约为0.2～0.6的极浓混合气，以确保发动机能够顺利启动。3、 启动装置 启动装置的作用是在汽油机冷车启动时，供给α值约为0.2～0.6的极浓混合气，以确保发动机能够顺利启动。4、大负荷加浓装置4、大负荷加浓装置5、加速装置5、加速装置平衡浮子室平衡浮子室化油器外观结构化油器外观结构单腔和多腔化油器单腔和多腔化油器单腔和多腔化油器单腔和多腔化油器§6 汽油喷射式燃油供给系§6 汽油喷射式燃油供给系一、概述 电子控制燃油喷射技术将空气量和燃油量分开测量，在各种工况下都能精确地计量燃油喷射量，而且在整个使用期内可以保持高精度和高稳定性。同时，由于电子控制的灵活性和计算机强有力的处理能力，使电控系统可以根据发动机的各种运行工况，如启动、暖机、怠速、加速、满负荷、部分负荷以及环境温度、海拔高度的变化，实现最佳空燃比控制，从而取得良好的节油和排气净化效果。与传统的机械式化油器相比，电控汽油喷射系统可以使发动机的功率提高5～10%，燃油消耗率降低5～15%，有害废气排放量减少20%左右。电子控制汽油喷射与化油器供油方式相比还具有以下几方面的优越性：电子控制汽油喷射与化油器供油方式相比还具有以下几方面的优越性：除实现了空燃比的精确控制以外，还具有下列优点： 1.更为优越的燃油雾化性能，使油气混合更加均匀，改善了汽油机燃烧过程； 2.多点燃油喷射系统取消了化油器的喉口，可按照最大充量系数的目标改进进气系统的设计，明显改善了发动机的动力性 3.电子控制汽油喷射系统中的多点喷射方式由于每个气缸都配备单独的喷油器，各缸混合气分配均匀性得到改善； 4.对气温和海拔高度变化的适应性好。 二、电子控制汽油喷射的基本概念 1.电子控制汽油喷射的类型二、电子控制汽油喷射的基本概念 1.电子控制汽油喷射的类型单点喷射控制系统组成单点喷射控制系统组成汽油喷射发动机供给系统组成汽油喷射发动机供给系统组成2.控制方式2.控制方式电子控制燃油喷射有开环控制和闭环控制两种控制方式。现代汽油机普遍采用氧传感器闭环(国III以后,由于OBD的要求,采用双氧传感器)控制系统。 闭环控制的优势主要在于与三元催化器配合，达到最有效降低废气排放的目的。为了使三元催化器对排气净化处理的效果达到最佳，空燃比控制的设定值只能在14.7附近，因此对启动、暖机、加速、等过渡工况仍需采用开环控制，以确保发动机运行的稳定性。 随世界各国废气排放控制法规日趋严格，闭环控制系统的应用也日益普及，目前欧美、日本等汽车工业发达的国家采用闭环控制系统已达100%。闭环控制系统中的氧传感器和三元催化器会因铅“中毒”而逐渐失效，因此闭环控制系统严格要求使用无铅汽油。 3.空气量的检测方式3.空气量的检测方式汽油喷射系统中，空燃比的控制是采用调整与进气量相匹配的供油量实现的，因此进气空气流量的测量是控制空燃比的基础。 发动机进气空气流量的测量方法可分为直接测量和间接测量两种。 直接测量法用空气流量计直接测量吸入的空气量，采用这种方式的电子控制汽油喷射系统被称为质量流量方式的电子控制汽油喷射系统。 间接测量法是测量与进气量有关的参数，间接地反映进气量。常用的间接测量法有速度密度和节流速度两种方式。进气空气量的间接测量进气空气量的间接测量节流速度方式是利用节流阀开度和发动机转速，推算每一循环吸入发动机的空气量，根据推算的空气量计算汽油的喷射量。该方法具有响应性好的特点，但由于其测量精度相对较低，对批量生产中的产品差异及随时间推移而产生的磨损敏感，因此应用较少。 速度密度方式是利用发动机转速和进气管中的绝对压力，推算出每一循环吸入发动机的空气量，根据算出的空气量计算汽油的喷射量。 三、电控汽油喷射系统的组成及工作原理 组成：空气系统、燃料系统及控制系统三个子系统 1.空气系统三、电控汽油喷射系统的组成及工作原理 组成：空气系统、燃料系统及控制系统三个子系统 1.空气系统2.燃料系统2.燃料系统null电动喷油泵控制系统原理控制系统原理4.电子控制燃油喷射系统的油量控制4.电子控制燃油喷射系统的油量控制喷油脉宽通常由下式计算得到： TI＝Tp×Fc＋Tv 式中：TI ─ 汽油喷射时间，ms；Tp ─ 基本喷射时间，ms；Fc ─ 基本喷射时间修正系数；Tv ─ 喷油器无效喷射时间，ms。电子控制燃油喷射系统中，控制喷油量实际上是控制喷油器的喷射持续时间，即喷油脉宽。该脉宽由ECU依据传感器提供的各种信息来确定，脉冲信号经驱动电路后输出至喷油器。null汽油喷嘴null基本喷射时间(喷射脉宽）基本喷射时间(喷射脉宽）所谓基本喷射时间就是依据发动机每个工作循环的进气量，以及给定的目标空燃比所确定的喷射时间。对于不同的进气量测量系统，基本喷射时间的计算方法也不同。喷油量的修正系数则取决于冷却水温度、进气温度、节气门位置等传感器所反映的发动机的温度状态和所处的特定工况。基本喷射脉宽基本喷射脉宽喷油量的修正喷油量的修正根据进气量确定了基本喷射时间之后，还需按照工况变化对其进行修正，从而满足各工况对空燃比的特定要求。这些修正包括： 1.启动加浓；2.启动后加浓；3.暖机加浓；4.大负荷加浓；5.加减速时的燃料修正系数；6.怠速稳定性修正；7.空燃比反馈修正(用于闭环控制系统)；8.怠速后加浓修正系数(保证平稳起步)；9.蓄电池电压修正——无效喷射时间修正。 null蓄电池电压修正null暖机修正null加速增量修正多点喷射系统组成多点喷射系统组成空燃比特性空燃比特性氧传感器氧传感器闭环系统的空燃比波动闭环系统的空燃比波动