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 > 8.6 汽油机进气道喷射与混合气形成 > Video
同学们好
这节课我们学习
汽油机进气道喷射
与混合气形成
目前
进气道燃油喷射汽油机
常采用电磁阀喷油器
喷油压力一般为中低压力
在3～15bar之间
喷射方向一般指向气阀背中央
如图所示
进气道燃油喷射的喷嘴形式
多种多样
有轴针式和孔式
单孔和多孔
单束和多束之分
如图所示
轴针式喷嘴形成一个锥形喷雾
雾化效果好
单孔型喷嘴喷出一束油雾
油束锥角小
常用于单进气道的汽油机
多孔喷嘴喷出
伞骨状辐射的多股油雾
雾化细度与轴针式喷嘴相当
双喷雾型喷嘴喷雾分成两束
在四气门发动机中将燃油
分别喷入两个进气道中
喷嘴的设计和选型取决于很多因素
比如油品理化特性
气道形状
喷射位置
喷射时刻
以及气道内气体温度和压力等等
进气道燃油喷射汽油机的混合气形成
主要是在进气道内
和缸内进气过程中实现的
目标是形成浓度合适的均质混合气
其混合气形成过程较为复杂
包含液滴的破碎和蒸发
油束碰壁
油膜的蒸发和剥离
以及燃料蒸气与空气的混合
下面以最具代表性的
进气门关闭喷射
即闭阀喷射为例
详细解析其混合气形成过程
包括进气道中的喷油雾化蒸发
和缸内蒸发混合两个过程
(1) 进气道中的喷油雾化蒸发
如图所示
在进气门关闭状态
汽油被喷射到空气静止
或微弱脉动的进气道中
由于喷油压力较低
燃油喷射呈现较长的液柱阶段
在离喷嘴较长距离后
才出现破碎和雾化
燃油液滴的索特平均直径
一般为100μm～400μm
燃油喷雾一部分散布在
进气道空间里
一部分冲击到高温的进气阀背面
或进气道喉口内壁发生碰壁现象
在壁面形成油膜
进气行程开始前就完成喷油的方法
使燃油具有充足的汽化混合时间
同时利用进气道中的高温氛围
和碰撞二次雾化
来加快燃油雾化蒸发
因而可以获得均匀度最好的混合气
燃油喷射过程中
蒸发主要集中在喷雾周围
沿喷射方向的燃油浓度最高
喷油结束后
气门附近一直存在大量油膜和油滴
进气门附近燃油蒸气浓度最高
在喷雾阶段燃油蒸发量
主要来自于散布于空间的油滴蒸发
该阶段油滴的蒸发量
约为喷油量的5%
喷油结束至进气门开启阶段
悬浮的油滴和油膜继续蒸发
但由于剩余燃油
主要以油膜形式存在
而热机时气阀背面温度
在100°C以上
进气道壁面温度
也高于冷却水温度
因此此阶段油膜的蒸发起主导作用
(2) 缸内蒸发混合
进气门开启后
气门附近较浓的混合气
首先随气流运动进入缸内
缸内混合气浓度分布不均匀
如图所示
随活塞下行
缸内形成滚流
气流运动促进油气混合
随进气阀开启
油膜的蒸发速率明显提高
这是因为油膜和空气的
相对运动速度加快
同时油滴蒸发速度也加快
到进气下止点时
缸内混合气的均匀程度改善
同时由于进气惯性使得进气道中的
油气混合气继续
顺进气门上沿流入缸内
靠近进气门侧的壁面处
混合气相对较浓
进气门关闭后
随活塞上行
缸内温度升高
湍流程度也逐渐提高
这些都加速了燃油的蒸发
以及与空气的混合
这样
在经历了两个冲程以上的
长时间的混合气形成后
点火前
缸内混合气分布基本均匀
如图b所示
仅狭缝处的混合气浓度稍偏低
在进气阀附近混合气稍偏浓
这是由于气阀周围存在少量挂壁油膜
在压缩行程高温环境下蒸发加快引起
以上介绍了汽油机在
中小负荷采用闭阀喷射时的
油气混合气形成过程
但在大负荷工况时
也会采用进气门开启时喷射方式
这就是我们讲的开阀喷射策略
开阀喷射工况
在进气门开启后上循环气道内
形成的混合气和本循环喷雾
在进气气流的作用下一起进入到缸内
喷雾液滴直接进入缸内
在滚流的作用下边蒸发 边混合
由于直接进入缸内的
喷雾液滴密度比混合气大
在进气滚流的作用下
被甩向排气侧气缸壁面
活塞顶面和进气侧气缸壁面
由于液滴在缸内混合时间相对短
到压缩上止点附近缸内
混合气浓度分布并不均匀
图给出了某进气道喷射发动机MAP图中的
喷射控制策略
在不同工况下
应尽可能保证喷油结束时
在进气门开启前
为了获得最佳的混合气形成
怠速和小负荷工况采用闭阀喷射
在低速大负荷工况采用
开阀喷射以获得最大充量
和冷却的混合气
在高速大负荷时
喷油器几乎一直打开
以满足喷油量的需求
关于汽油机进气道燃油喷射
与混合气形成就介绍到这里
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
--Video
-3.2 理论循环分类及循环热效率
--Video
-3.3 理论循环热力参数对热效率的影响
--Video
-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
--Video
-4.2 配气相位对发动机性能的影响
--Video
-4.3 充量系数的解析式
--Video
-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）
