当前课程知识点：汽车发动机原理 > 第八章：汽油机的混合气形成与燃烧过程 > 8.4 汽油机燃油喷射系统及其演变 > Video
同学们好
这节课我们学习
“汽油机的燃油喷射系统及其演变”
汽油机对燃油喷射系统的要求
与柴油机有所不同
由于汽油燃料挥发性好
容易汽化形成可燃混合气
因此汽油机燃油喷射系统的
主要功能是
精确配置浓稀合适的混合气
因为混合气浓度对
汽油机的动力性
经济性和排放特性有重要影响
如图所示
对直喷汽油机
燃油喷射系统还需要把燃油
分布到燃烧室合适的位置
而柴油燃料挥发性差
燃油喷射系统除了要求
精确计量柴油喷射量之外
还需利用高压喷射装置雾化燃油
同时把燃油分布到
燃烧室合适的位置
尽快形成可燃混合气
在汽油机发展过程中
出现了许多不同形式的
燃油供给系统
大体可以分为化油器式
和喷射式两大类
其中喷射式主要是基于
电控技术发展起来的燃油喷射系统
依据燃油喷射位置不同
喷射式又可分为
进气总管单点喷射系统
进气道多点喷射系统
和缸内直接喷射系统三种
20世纪80年代之前
汽油机主要使用
化油器混合气形成方式
这种机械式控制
汽油雾化方式的成本较低
能够满足当时汽油机追求动力性
和燃油经济性的要求
80年代末
随着机动车排放法规的加严
需要精确控制空燃比
在化学计量比附近
以保证三效催化器后处理装置的
高效净化
导致化油器雾化方式
逐渐被单点
和多点电控喷射方式所替代
汽油机由机械控制方式
迈入到电子控制方式
到了90年代末
随着汽车节能排放法规的进一步加严
缸内直喷汽油机
开始进入产业化阶段
汽油机燃烧喷射控制技术
进入了一个新的发展阶段
下面我们对化油器系统
单点和多点电喷系统
以及缸内直喷系统进行简单介绍
化油器是利用文丘里管原理
使汽油雾化混合
图所示是化油器制备混合气的
原理简图
进气流经喉管2时
因气流加速而出现一定真空
喉管处压力记为pn
浮子室5中的汽油通过
主量孔4和燃油喷管1
与喉管处相通
在大气压力p0
也就是浮子室中油面压力
和喉管处压力pn的压力差Δpn作用下
燃油被吸入喉管
与快速流动的空气混合
形成可燃混合气进入气缸
如果仅仅是基于简单化油器结构
来调配混合气浓度
可画出如图中实线所示的
简单化油器特性曲线
也就是随大气压力
与喉管压力差Δpn增大
或者随节气门开度增大
而混合气变浓
在化油器式汽油机实际工作时
起动和怠速时要用浓混合气
过量空气系数＜1.0
部分负荷工作时
为获得最佳燃油经济性
要用稀混合气
过量空气系数 ＞1.0
大负荷工作时
为获得最佳动力性
要用浓混合气
过量空气系数 ＜1.0
也就是汽油机实际运行时
需要化油器按图中虚线所示的
特性曲线提供所需的混合气
这条曲线称之为
理想化油器特性曲线
因此
实际化油器还应在
简单化油器结构基础上
增加起动加浓和怠速供油系统
以校正图中Ⅰ区段的性能
增加渗气补偿装置
即带泡沫管的补偿油井
以校正图中Ⅱ区段
使混合气变稀
增加机械式和真空式加浓装置
又称省油器
以校正Ⅲ区段的性能
满足大负荷用浓混合气的要求
另外
还要有加速加浓和
减速减油等系统
以满足汽车加减速时
对发动机的要求
由于化油器式汽油机越来越少见
这里不对化油器结构进行详细解析
如果有同学对化油器感兴趣
可参考相关参考书内容
单点喷射系统中
燃料在进气歧管上游
总管的某一个位置进行喷射
然后分配到各个气缸
为了获得最佳雾化效果
电磁喷油器位于节气门前
气流速度最快的地方
通常采用低成本燃油泵系统
喷油压力1bar左右
由于单点喷射系统中
存在较长的混合气形成路径
对发动机瞬态工况的排放不利
随着排放法规的不断加严
上世纪90年代末
单点喷射逐渐被多点喷射所取代
多点喷射系统中
燃料通常是直接喷射到
进气阀背面
以促进燃油蒸发
和减少燃油壁膜
多点喷射具有响应快
燃油控制精度高
易形成均质混合气等优点
通过对空燃比精确控制
使三效催化剂可以
同时高效地降低NOx
THC和CO的排放
因而成为目前车用汽油机
最广泛采用的混合气形成方式
上世纪90年代中期
日本三菱
丰田和日产公司相继推出了
商品化的缸内直喷汽油机
这里我们用GDI表示
采用分层混合气稀薄模式
显著提高了燃油经济性
但后来由于稀燃
无法使用三效催化剂
而稀燃催化剂开发难度和成本较高
因此为满足日益加严的排放法规
2006年以后国际上出现的
产品GDI发动机普遍采用了
均质混合气以及
化学计量比燃烧的技术路线
相比化油器和进气道喷射方式
缸内直喷方式具有最好的
喷油控制精度和响应特性
正在成为汽油机混合气形成的
主流方式
关于汽油机燃油喷射系统
及其演变我们就介绍到这里
同学们 再见
-0.1 总论
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-0.2 车用发动机的种类
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-1.1 示功图及其测取
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-1.2 四冲程发动机示功图分析
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-1.3 二冲程发动机示功图分析
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-1.4 性能指标分类与循环指示功
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-1.5 动力、经济性能指标与测定换算
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-1.6 影响动力、经济性能指标的环节和因素
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-第一章习题(计入课程成绩)--作业
-2.0 导论
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-2.1 燃料的分类
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-2.2 汽油、柴油的炼制
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-2.3 汽油的理化特性
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-2.4 柴油的理化特性
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-2.5 燃料构成与理化特性
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-2.6 汽油、柴油质量标准
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-2.7 燃料与发动机工作模式
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-2.8 工质主要热力参数
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-2.9 燃烧热化学
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-第二章习题(计入课程成绩)--作业
-3.0 导论
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-3.1 热力过程与热机循环的简化
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-3.2 理论循环分类及循环热效率
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-3.3 理论循环热力参数对热效率的影响
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-3.4 工质对循环热效率的影响
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-3.5 真实循环对热效率的影响
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-3.6 机械损失的构成
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-3.7 机械损失的测量方法
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-3.8 机械效率的影响因素
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-3.9 发动机的能量分配与转化效率
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-3.10 发动机的节能途径与技术
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-第三章：工作循环与能量利用--第三章习题(计入课程成绩)
-4.0 导论
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-4.1 四冲程发动机换气系统及换气过程
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-4.2 配气相位对发动机性能的影响
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-4.3 充量系数的解析式
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-4.4 进气阻力对充量系数的影响
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-4.5 其他因素对充量系数的影响
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-4.6 充量系数的速度特性
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-4.7 压力波及其传播特性
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-4.8 单缸机的进排气动态效应
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-4.9 多缸机的进排气动态效应与进气不均匀性
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-4.10 四冲程发动机增压系统及性能
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-4.11 二冲程发动机的换气过程与换气质量
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-第四章习题(计入课程成绩)--作业
-5.0 导论
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-5.1 发动机运行工况
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-5.2 发动机特性曲线分类
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-5.3 发动机速度特性
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-5.4 发动机负荷特性
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-5.5 发动机全特性
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-5.6 发动机外特性与整车动力性
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-5.7 发动机全特性与整车经济性
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-5.8 混合动力专用发动机及其运行特性
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-第五章习题(计入课程成绩)--作业
-期中考试（只有一次答题机会！）--期中测试题（占30%总分）
-6.0 导论
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-6.1 燃烧现象及其分类
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-6.2 可燃混合气的着火与着火理论
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-6.3 湍流及其在燃烧中的作用
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-6.4 均质混合气中的火焰传播
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-6.5 液体燃料的雾化
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-6.6 油滴的蒸发与燃烧
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-6.7 示功图与燃烧放热率
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-第六章习题(计入课程成绩)--作业
-7.1 柴油机燃烧过程分析
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-7.2 柴油机燃烧放热规律
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-7.3 柴油机燃油喷射系统
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-7.4 柴油机喷油过程
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-7.5 柴油机缸内气流运动
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-7.6 柴油机燃烧室的分类及其特性
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-7.7 柴油机混合气形成方式
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-7.8 柴油机粗暴燃烧与燃烧噪声
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-第七章习题(计入课程成绩)--作业
-8.1 汽油机燃烧过程分析
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-8.2 汽油机的不正常燃烧：爆燃和表面点火
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-8.3 汽油机的不规则燃烧：循环波动和各缸不均匀性
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-8.4 汽油机燃油喷射系统及其演变
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-8.5 非直喷汽油机燃烧室及其特性
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-8.6 汽油机进气道喷射与混合气形成
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-8.7 汽油机缸内直喷与混合气形成
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-第八章习题(计入课程成绩)--作业
-9.1 有害排放物种类及其危害
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-9.2.1 NO的生成机理
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-9.2.2 CO和HC的生成机理
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-9.2.3 PM和Soot的生成机理
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-9.3 有害排放物生成的影响因素
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-9.4 汽油机机内净化技术
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-9.5 柴油机机内净化技术
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-9.6 汽油机后处理技术
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-9.7 柴油机后处理技术
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-第九章习题(计入课程成绩)--作业
-10.1 燃烧模式及其分类
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-10.2 汽油机均质混合气压燃（HCCI）模式
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-10.3 柴油机均质混合气压燃（HCCI）模式
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-10.4 内燃机部分预混压燃（PCCI）模式
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-10.5 均质混合气引燃（HCII）模式
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-10.6 天然气发动机
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-10.7 氢燃料发动机
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-10.8 二甲醚发动机
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-10.9 甲醇发动机
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-10.10 乙醇发动机
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-10.11 生物柴油发动机
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-第十章习题(计入课程成绩)--作业
-期末考试--期末测试题（占30%总分）
