汽车发动机原理张志沛第四版--汽油机混合气形成和燃烧.pptx
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1、第一节电子控制汽油喷射系统第一节电子控制汽油喷射系统第二节电子控制点火系统第二节电子控制点火系统第三节汽油机的燃烧过程第三节汽油机的燃烧过程第四节均质压燃第四节均质压燃()汽油机汽油机第四章第四章 汽油机混合气形成和燃烧汽油机混合气形成和燃烧本章要求:本章要求:1.掌握汽油机电子控制喷射系统;掌握汽油机电子控制喷射系统;2.掌握汽油机电子控制点火系统;掌握汽油机电子控制点火系统;3.熟悉汽油机燃烧过程及其影响因素;熟悉汽油机燃烧过程及其影响因素;4.了解均质压燃汽油机。了解均质压燃汽油机。第一节第一节 电子控制汽油喷射系统电子控制汽油喷射系统一、电子控制汽油喷射系统的优点一、电子控制汽油喷射系
2、统的优点()电控汽油喷射系统电控汽油喷射系统易于控制燃油供给量易于控制燃油供给量,实现,实现混合气空燃混合气空燃比及点火提前角的精确控制。比及点火提前角的精确控制。()电控汽油喷射可以提高发动机功率电控汽油喷射可以提高发动机功率。()可采用较高的压缩比来改善热效率可采用较高的压缩比来改善热效率。()电控汽油喷射的电控汽油喷射的燃油雾化是由喷油器的特性燃油雾化是由喷油器的特性所决定的,与所决定的,与发动机转速无关,故发动机转速无关,故起动性能良好起动性能良好。()电控汽油喷射系统的电控汽油喷射系统的控制自由度大控制自由度大,对,对动力性、经济性和动力性、经济性和排放等可以实现多目标控制排放等可以
3、实现多目标控制。()电控汽油喷射系统具有电控汽油喷射系统具有良好的耐热性能良好的耐热性能。二、电子控制汽油喷射系统分类二、电子控制汽油喷射系统分类各种缸内直喷点燃式汽油机:各种缸内直喷点燃式汽油机:三、缸内直接喷射系统三、缸内直接喷射系统采用缸内汽油直喷点燃式汽油机有下列形式采用缸内汽油直喷点燃式汽油机有下列形式.采用分层燃烧的点燃直喷式汽油机采用分层燃烧的点燃直喷式汽油机 )分层燃烧汽油机的特点分层燃烧汽油机的特点 )分层燃烧汽油机遇到的问题分层燃烧汽油机遇到的问题.均匀混合直喷点燃式汽油机均匀混合直喷点燃式汽油机 )均匀混合直喷汽油机均匀混合直喷汽油机 )均匀混合直喷点燃式汽油机的优点均匀
4、混合直喷点燃式汽油机的优点 )采用采用 和增压的均匀混合缸内直喷汽油机和增压的均匀混合缸内直喷汽油机四、缸外喷射系统四、缸外喷射系统电控多点汽电控多点汽油喷射系统油喷射系统 电控多点汽油喷射系统电控多点汽油喷射系统是一种将是一种将汽油喷射和点火控制汽油喷射和点火控制结结合起来的电子控制系统。工作原理是通过合起来的电子控制系统。工作原理是通过由各种传感器测得的由各种传感器测得的参数来确定发动机所处的工况参数来确定发动机所处的工况,再,再根据根据 系统中储存的系统中储存的数据数据,求出,求出对应于各种工况的喷油时刻、喷油持续时间和点火对应于各种工况的喷油时刻、喷油持续时间和点火提前角的最佳值提前角
5、的最佳值。电控单元电控单元的功用是的功用是根据其内存的程序和数据对空气流量根据其内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断,然后进行运算、处理、判断,然后输出输出指令,向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量指令,向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量。电控单元电控单元由由微型计算机、输入、输出及控制电路微型计算机、输入、输出及控制电路等组成。等组成。发动机管理发动机管理系统框图系统框图五、喷油量的控制五、喷油量的控制1 1.起动控制起动控制 起动时,由于起动时,由于转速很低,波动大转速很低,波动大,空气流量计的进气量空气流量计的进
6、气量信号有很大误差信号有很大误差。因此,因此,ECU不以空气流量计的信号作为不以空气流量计的信号作为计算依据,而是按预先给定的起动程序来进行喷油控制计算依据,而是按预先给定的起动程序来进行喷油控制。冷车起动时,发动机温度很低,喷入进气道的燃油不易冷车起动时,发动机温度很低,喷入进气道的燃油不易蒸发。为了蒸发。为了保证在低温下也能正常起动保证在低温下也能正常起动,需进一步增大喷油需进一步增大喷油量量。一般采用以下两种方法:一般采用以下两种方法:()通过冷起动喷油器和冷起动温度开关控制冷起动加浓。通过冷起动喷油器和冷起动温度开关控制冷起动加浓。()通过通过 控制冷起动加浓。控制冷起动加浓。2 2.
7、运转控制运转控制 在发动机运转过程中,在发动机运转过程中,ECU 根据根据进气量和发动机转速进气量和发动机转速来来计算喷油量。计算喷油量。为了简化计算程序,通常将为了简化计算程序,通常将总喷油量分成基本总喷油量分成基本喷油量、修正油量和增加油量喷油量、修正油量和增加油量三个部分。三个部分。()基本喷油量基本喷油量()修正油量修正油量()增加油量增加油量进气温度修进气温度修大气压力修正大气压力修正蓄电池电压修正蓄电池电压修正起动增量起动增量暖机增量暖机增量加速增量加速增量大负荷增量大负荷增量3 3.断油控制断油控制 断油控制断油控制是指是指ECU在某些特殊工况下暂时中断燃油喷射,在某些特殊工况下
8、暂时中断燃油喷射,以满足发动机运转中的特殊要求以满足发动机运转中的特殊要求。()超速断油控制超速断油控制()减速断油控制减速断油控制 减速断油控制减速断油控制过程是由过程是由ECU 根据根据节气门位置、发动机转节气门位置、发动机转速、冷却液温度速、冷却液温度等运转参数,作出综合判断后,在同时满足以等运转参数,作出综合判断后,在同时满足以下下 个条件时执行减速断油控制,切断喷油脉冲。个条件时执行减速断油控制,切断喷油脉冲。节气门位置传感器中的怠速开关接通。节气门位置传感器中的怠速开关接通。发动机冷却液温度已达正常温度。发动机冷却液温度已达正常温度。发动机转速高于某一数值,该转速称为减速断油转速。
9、发动机转速高于某一数值,该转速称为减速断油转速。4 4.反馈控制反馈控制 反馈控制反馈控制又称为又称为闭环控制闭环控制,利用,利用反映混合气浓度的传反映混合气浓度的传感器感器对每一瞬间进入发动机的混合气浓度进行检测,并将对每一瞬间进入发动机的混合气浓度进行检测,并将检测结果输入检测结果输入ECU。ECU根据反馈信号,根据反馈信号,不断修正喷油量,不断修正喷油量,使混合气浓度始终保持在理想范围内使混合气浓度始终保持在理想范围内。这种控制方式可以。这种控制方式可以进一步提高喷油量的控制精度,并可避免由于元件制造误进一步提高喷油量的控制精度,并可避免由于元件制造误差或使用老化带来的影响。差或使用老化
10、带来的影响。目前,用于电控汽油喷射系统反馈控制的传感器是目前,用于电控汽油喷射系统反馈控制的传感器是氧氧传感器,或称传感器,或称 传感器传感器。5 5、怠速自动控制、怠速自动控制 怠速控制怠速控制通过通过怠速控制阀来调节发动机进气量怠速控制阀来调节发动机进气量,达到调整,达到调整怠速转速的目的,怠速控制阀有怠速转速的目的,怠速控制阀有步进电动机式和脉冲电磁阀式步进电动机式和脉冲电磁阀式两种。两种。怠速自动控制怠速自动控制第二节第二节 电子控制点火系统电子控制点火系统一、电子控制点火系统的基本组成及工作原理一、电子控制点火系统的基本组成及工作原理1 1.基本组成基本组成 电子控制点电子控制点火系
11、统火系统一般由一般由电电源、传感器、源、传感器、点火器、点火器、点火线圈、分电点火线圈、分电器、火花塞器、火花塞等组等组成。成。2 2.工作原理工作原理 发动机工作时,发动机工作时,根据接收到的各传感器的信号根据接收到的各传感器的信号,按,按存储器中存储的有关程序和相关数据,确定出存储器中存储的有关程序和相关数据,确定出该工况下最佳点该工况下最佳点火提前角和点火线圈初级电路的通电时间,火提前角和点火线圈初级电路的通电时间,并向并向点火器点火器发出指发出指令,去令,去控制点火线圈初级电路的导通和切断控制点火线圈初级电路的导通和切断。当初级电路导通当初级电路导通时,点水线圈将点火能量以时,点水线圈
12、将点火能量以磁场的形式磁场的形式存储起来。当初级电路存储起来。当初级电路切断时,在次级线圈中产生很高的切断时,在次级线圈中产生很高的感应电动势感应电动势。该电动势经。该电动势经分分电器电器上的高压导线送给火花塞或直接送到火花塞上,去上的高压导线送给火花塞或直接送到火花塞上,去击穿电击穿电极间隙极间隙,产生电火花点燃混合气,使发动机完成做功过程。,产生电火花点燃混合气,使发动机完成做功过程。二、点火提前角的控制二、点火提前角的控制1 1.确定最佳点火提前角的各种因素确定最佳点火提前角的各种因素 最佳点火提前角最佳点火提前角的数值必须视的数值必须视燃料性质、转速、负荷、燃料性质、转速、负荷、混合气
13、浓度混合气浓度等很多因素而定。等很多因素而定。)发动机转速发动机转速 点火提前角应随发动机转速升高而增大点火提前角应随发动机转速升高而增大。)负荷负荷 负荷减小负荷减小,进气歧管真空度增大,进气量减少,汽缸内,进气歧管真空度增大,进气量减少,汽缸内的温度和压力均降低,燃烧速度变慢,燃烧过程所占的曲轴的温度和压力均降低,燃烧速度变慢,燃烧过程所占的曲轴转角增大,转角增大,应适当增大点火提前角应适当增大点火提前角。)其他因素其他因素 最佳点火提前角除应根据发动机的转速、负荷和燃最佳点火提前角除应根据发动机的转速、负荷和燃料性质确定之外,还应考虑料性质确定之外,还应考虑发动机燃烧室形状、燃烧室发动机
14、燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃比、大气压力、冷却液温度内温度、空燃比、大气压力、冷却液温度等因素。等因素。)燃料的性质燃料的性质 汽油的辛烷值越高汽油的辛烷值越高,抗爆性越好,抗爆性越好,点火提前角可点火提前角可适当增大适当增大,以提高发动机的性能。,以提高发动机的性能。2 2.控制点火提前角的基本方法控制点火提前角的基本方法 点火提前角控制可分为点火提前角控制可分为起动时点火提前角控制和起动起动时点火提前角控制和起动后点火提前角控制。后点火提前角控制。关于起动时点火提前角的控制关于起动时点火提前角的控制:在发动机起动过程中,在发动机起动过程中,一般将点火时刻一般将点火时刻固定在设定的固定在设
15、定的初始点火提前角初始点火提前角,此时的控制信号主要是此时的控制信号主要是发动机转速传感发动机转速传感器信号器信号(信号信号)和起动开关信号和起动开关信号(信号信号)。关于起动后基本点火提前角的确定关于起动后基本点火提前角的确定:发动机起动后怠速运转时,发动机起动后怠速运转时,根据根据节气门位置传节气门位置传感器信号感器信号(信号信号)、发动机转速传感器信号、发动机转速传感器信号(信号信号)和空调开关信号和空调开关信号(/信号信号)确定确定基本点火提前角基本点火提前角。3 3.点火提前角的修正点火提前角的修正 修正方法有修正方法有修正系数法和修正点火提前角法修正系数法和修正点火提前角法两种,修
16、正两种,修正系统与修正项目之间的关系曲线都是存储在系统与修正项目之间的关系曲线都是存储在 中,中,根据根据初始点火提前角、基本点火提前角和修正系数初始点火提前角、基本点火提前角和修正系数计算实计算实际点火提前角。际点火提前角。)冷却液温度修正冷却液温度修正冷却液温度修正又可分冷却液温度修正又可分为为暖机修正和过热修正暖机修正和过热修正。点火提前角的暖机修正曲线点火提前角的暖机修正曲线)怠速稳定修正怠速稳定修正 发动机在怠速运转过程中,由于负荷等因素的变化发动机在怠速运转过程中,由于负荷等因素的变化会导致转速改变,所以会导致转速改变,所以 必须必须根据实际转速与目标根据实际转速与目标转速的差值修
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