汽車原理與結(jié)構(gòu)燃油系統(tǒng)

上次課內(nèi)容回顧：一、配氣機(jī)構(gòu)的布局的基本形式

●頂置式

●側(cè)置式二、氣門組

●氣門形狀及結(jié)構(gòu)●工作條件●常用材料三、氣門傳動(dòng)組

●凸輪及其相位●配氣定時(shí)●氣門間隙四、進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)

●空氣濾清器

◆油浴式空氣濾清器

◆紙芯空氣濾清器

◆復(fù)合式空氣濾清器

●進(jìn)氣岐管、消聲器共28頁(yè)第1頁(yè)4、排氣凈化裝置

排氣凈化系統(tǒng)將汽車排放的有害物控制在最低水平。這是控制汽車排放危害強(qiáng)制性要求，目前國(guó)內(nèi)已啟動(dòng)相關(guān)管理措施。根據(jù)方式、目的不同，有下述主要手段：①恒溫進(jìn)氣系統(tǒng)本機(jī)構(gòu)安裝在進(jìn)氣門前方，為發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)提供加熱的空氣。

促進(jìn)空氣較稀時(shí)油氣混合物充分汽化和燃燒。啟動(dòng)條件室溫低壓燃燒不完全有害物質(zhì)排放共28頁(yè)第2頁(yè)②二次空氣噴射系統(tǒng)本裝置安裝在排氣歧管，加強(qiáng)對(duì)排放氣體的港外再次氧化。

具體方法：用壓縮空氣泵將新鮮空氣直接經(jīng)專門的空氣噴管噴入氣缸排氣門附近。部分發(fā)動(dòng)機(jī)在排氣系統(tǒng)配有催化轉(zhuǎn)換器，則噴入轉(zhuǎn)換器。

目的：排氣時(shí)在排氣門增加氧氣，使排除的CO和HC（碳?xì)浠衔铮┻M(jìn)一步氧化，生成CO2和H2O。共28頁(yè)第3頁(yè)③排氣再循環(huán)系統(tǒng)本裝置將氣缸排除的部分廢氣通過(guò)專門管道再輸入到進(jìn)氣管，適度增加可燃?xì)怏w的CO2含量。

大量的CO2介入導(dǎo)致缸內(nèi)燃燒緩解，溫度相對(duì)下降，從而減少燃燒過(guò)程氮化物（NOX）的產(chǎn)生。排氣再循環(huán)是目前發(fā)動(dòng)機(jī)凈化氮化物的主要方法，關(guān)鍵問(wèn)題是把握輸入的CO2量。共28頁(yè)第4頁(yè)④催化轉(zhuǎn)換器在排氣系統(tǒng)中設(shè)計(jì)專用裝置，利用催化劑（鉑、鈀、銠等）的作用，將排放廢氣中的CO、HC、NOX轉(zhuǎn)化成對(duì)人體無(wú)害的氣體再排除?！穸Т呋D(zhuǎn)換器（氧化）在催化劑的作用下，加入新鮮空氣為氧化劑，僅將CO、HC氧化成二氧化碳和水。

●三效催化轉(zhuǎn)換器（還原）在催化劑的作用下，把CO、HC作還原劑，將排放中的NOX還原成氮（N2）和氧（O2），而CO、HC在還原反映中被氧化成CO2和H2O。共28頁(yè)第5頁(yè)使用催化轉(zhuǎn)換器相關(guān)的問(wèn)題：★發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)使用無(wú)鉛汽油；★催化轉(zhuǎn)換器工作環(huán)境350℃（排氣岐管之后）；★正確把握輸入混合氣體（氧化劑或還原劑）比例的合理性；★較高的使用成本（昂貴的稀有金屬）；★相關(guān)工藝。根據(jù)國(guó)情平衡利弊共28頁(yè)第6頁(yè)§4.4發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)目前發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)主要有化油器式燃油系統(tǒng)、汽油噴射式燃油系統(tǒng)、柴油機(jī)燃油系統(tǒng)等。

本節(jié)只限于介紹汽油機(jī)燃油系統(tǒng)。

目前小型發(fā)動(dòng)機(jī)大量采用噴射式，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，經(jīng)典的化油器面臨淘汰。一、燃油系統(tǒng)的功用和組成1、功能●向發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定、持續(xù)地提供一定數(shù)量、潔凈、霧化良好的汽油

●存儲(chǔ)一定數(shù)量的汽油以維持汽車的續(xù)行。共28頁(yè)第7頁(yè)2、燃油系統(tǒng)主要組成部分常規(guī)化油器系統(tǒng)包括

●燃油箱●汽油濾清器●化油器

●油氣分離器●汽油泵●油管●燃油表等上述所有組成部件中，化油器是系統(tǒng)中最重要的部件，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能、完成油氣混合的關(guān)鍵裝置。

注：21世紀(jì)以來(lái)，沉寂多年的汽油噴射技術(shù)獲得實(shí)質(zhì)行突破。在中國(guó)，通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和自主開發(fā)，目前已廣泛用于中、小型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。共28頁(yè)第8頁(yè)1燃油箱2汽油濾清器3汽油泵4油氣分離器5化油器6燃油箱蓋7油量傳感器化油器式燃油系統(tǒng)示意圖化油器供油通道進(jìn)油孔回油通道共28頁(yè)第9頁(yè)二、可燃混合氣空氣與霧狀汽油按一定比例混合的混合物。其相對(duì)比例直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)效率，常用兩項(xiàng)指標(biāo)。1、過(guò)量空氣系數(shù)φa以完全燃燒1kg汽油為前提：φa＝實(shí)際供給空氣質(zhì)量/理論化學(xué)計(jì)量空氣質(zhì)量

φa反映了可燃混合氣中空氣含量的多少：

●φa＝1，稱為理論混合氣

●φa＜1，稱為濃混合氣（汽油過(guò)剩）

●φa＞1，稱為稀混合氣（空氣過(guò)剩）共28頁(yè)第10頁(yè)2、空空燃比比α可燃混混合氣氣體中中空氣氣質(zhì)量量與燃燃油質(zhì)質(zhì)量之之比。。α＝空空氣質(zhì)質(zhì)量/燃油油質(zhì)量量按化學(xué)學(xué)方程程式的的當(dāng)量量關(guān)系系，1kg汽油油完全全燃燒需14.8kg空空氣，，即理理想混混合氣氣體αα＝14.8。。完全燃燃燒空氣汽油14.8：：1共28頁(yè)頁(yè)第第11頁(yè)頁(yè)3、、混混合合氣氣燃燃燒燒效效果果大量量的的研研究究和和實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)結(jié)果果表表明明，，混混合合氣氣在在氣氣缸缸內(nèi)內(nèi)的燃燃燒燒效效果果與與過(guò)量量空空氣氣系系數(shù)數(shù)φφa、空空然然比比αα存在在一一定的的規(guī)規(guī)律律。?！瘭誥＝1.05～～1.15，，稱稱為為經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)混混合合比比該比比例例的的混混合合氣氣體體，，在在氣氣缸缸中中燃燃燒燒最最完完全全，，發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油油耗耗量量最最低低。。●φa＝0.85～0.95，稱為為功率混混合比該比例的的混合氣氣體燃燒燒速度最最快，熱熱損失最最低，發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)有效效功率最最大。共28頁(yè)頁(yè)第第12頁(yè)頁(yè)●φa＜0.5，稱為為火焰?zhèn)鱾鞑ド舷尴拊摖顟B(tài)汽汽油濃度度達(dá)到最最高，由由于氧氣氣的缺乏乏已嚴(yán)重影響響缸內(nèi)燃燃燒的持持續(xù)?！瘭誥＞1.3，稱為為火焰?zhèn)鱾鞑ハ孪尴拊摖顟B(tài)汽汽油濃度度達(dá)到最最低，由由于汽油油的缺乏乏缸內(nèi)燃燒同同樣面臨臨間斷。。由此可見見，燃油油濃度過(guò)過(guò)大或過(guò)過(guò)稀，都都能導(dǎo)致致火焰在燃池池中不能能正常傳傳播，更更嚴(yán)重時(shí)時(shí)，將導(dǎo)導(dǎo)致不能能點(diǎn)火，發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)工工作中斷斷。共28頁(yè)頁(yè)第第13頁(yè)頁(yè)小結(jié)：●混合比例例直接影影響發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)性能能及能否否正常工工作；●經(jīng)濟(jì)耗油油與最大大功率輸輸出對(duì)應(yīng)應(yīng)不同的的混合比比例；●混合比例例存在上上下限，，燃油濃濃度不易易過(guò)大或或過(guò)?。?；●汽車實(shí)際際行駛速速度和牽牽引功率率的變化化范圍都都很大，，發(fā)動(dòng)機(jī)正正常工作作的混合合比例應(yīng)應(yīng)作相應(yīng)應(yīng)的調(diào)整整。●一般化油油器只能能提供一一定范圍圍的φa值。過(guò)量空氣氣系數(shù)與與空燃比比關(guān)系表表φa0.60.70.80.91.01.11.21.31.4α8.910.411.813.314.816.317.819.220.7共28頁(yè)頁(yè)第第14頁(yè)頁(yè)4、發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)工況況與φa、α的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)值●冷啟動(dòng)φφa＝0.2～0.6；●怠速φφa＝0.6～0.8；●小負(fù)荷（（節(jié)氣門25％）φφa＝0.7～～0.9；；●中等負(fù)荷（（節(jié)氣門25～85％）φa＝1.05～1.15；●大、全負(fù)荷荷φa＝0.85～0.95；●加速（迅速速加大輸出出功率）化化油器設(shè)置置專門的補(bǔ)補(bǔ)油通道以加加大燃油比比例。小結(jié)：●冷啟動(dòng)、怠怠速等特殊殊短時(shí)工況況，混合氣氣濃度大；；●從小負(fù)荷到到中等負(fù)荷荷，混合氣氣由濃變稀稀，直降到到經(jīng)濟(jì)混合比比例；●從大負(fù)荷到到全負(fù)荷，，混合氣由由稀變濃，，直升到功功率混合比例例。共28頁(yè)第第15頁(yè)三、簡(jiǎn)單化化油器簡(jiǎn)單化油器器是實(shí)用型化油器器的雛形，，現(xiàn)代車用化化油器則是是在此基礎(chǔ)上上借助一些些附屬裝置來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)整整燃?xì)饣旌媳缺?。一般需要預(yù)熱氣流產(chǎn)生負(fù)負(fù)壓將汽油吸入入并霧化油氣混合原原理圖接泵油器1空氣濾清清器2簡(jiǎn)簡(jiǎn)單化油器器3進(jìn)油針閥閥4喉管管5浮子子6浮子室7、8噴噴油管道9預(yù)熱10進(jìn)氣岐岐管11進(jìn)氣門門12燃燒室13節(jié)氣門門14油氣混合合室共28頁(yè)第第16頁(yè)四、理想化化油器理想化油器器將在發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)任何轉(zhuǎn)速、、任何負(fù)荷荷，任何大氣氣狀狀況況下下，，供供給給一一定定數(shù)數(shù)量量且成成分分符符合合發(fā)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)工工況況要要求求的可可燃燃混混合合氣氣體體。。1、、怠怠速速系系統(tǒng)統(tǒng)化油油器器浮浮子子原原理理圖圖為怠怠速速工工況況下下工工作作的的發(fā)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)提提供供濃濃混混合合氣氣。。由于于怠怠速速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速低低、、節(jié)節(jié)氣氣門門接接近近關(guān)關(guān)閉閉，，空空氣氣流流量量少少流流速速慢，，主主噴噴管管無(wú)無(wú)法法提提供供過(guò)過(guò)量量的的汽汽油油。。由構(gòu)構(gòu)件件10、、8、、3構(gòu)構(gòu)成成的的怠怠速速供供油油通通道道將將大大量量補(bǔ)補(bǔ)充充霧霧化化汽油，維持濃濃度較大汽油油比例。共28頁(yè)第第17頁(yè)2、怠速轉(zhuǎn)入入小負(fù)荷此過(guò)程節(jié)氣門門加大，怠速噴口3的的真空度下降降，進(jìn)油量減少，，流過(guò)節(jié)氣門門的空氣增加，，混合氣將變變得過(guò)稀，造成成熄火，無(wú)法法完成這一過(guò)渡渡。在怠速噴口3的上方設(shè)置過(guò)渡噴口5，過(guò)渡時(shí)間間兩孔同時(shí)噴油油，增加汽油油濃度。共28頁(yè)第第18頁(yè)3、主供油系系統(tǒng)滿足中小負(fù)荷荷工況下發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)需要的不不同濃度的混混合氣。（隨負(fù)荷加大大，油量增加加，但混合氣氣變?。╆P(guān)鍵問(wèn)題：控控制供油增量量小與空氣增增量?！窆?jié)氣門加大，，空氣流量、、供油量隨之加加大；●供油量增加速速率小于空氣氣增加速率時(shí)，，混合氣逐漸漸變稀，符合中小負(fù)荷荷的理想狀態(tài)態(tài)；●供油量增加速速率大于空氣氣增加速率時(shí)，，混合氣逐漸漸變濃，不符合中小負(fù)負(fù)荷的理想狀狀態(tài)。共28頁(yè)第第19頁(yè)4、加加濃系系統(tǒng)（（右圖圖）中小負(fù)負(fù)荷轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向大大、全全負(fù)荷荷時(shí)，，額外外提供供部分分燃油油。該系統(tǒng)統(tǒng)能使使混合合氣從從經(jīng)濟(jì)濟(jì)比例轉(zhuǎn)化化到功功率比比例，，以保保證發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)獲獲得最最大功功率。。5、加加速系系統(tǒng)（（左圖圖）利用加加速泵泵在節(jié)節(jié)氣門門急速速開大時(shí)時(shí)，將將一定定數(shù)量量的燃燃油一一次性噴噴入喉喉管，，緩和和混合合氣體體濃度的的急劇劇下降降，滿滿足汽汽車臨臨時(shí)的加加速需需要。。共28頁(yè)第第20頁(yè)五、電電噴發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)（ＥＦＦＩ））電噴發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)即電電子控控制燃燃油噴噴射式式發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)。。與常規(guī)規(guī)（化化油器器）發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)相比比，其其差異異僅在在于油氣混混合的的方式式。一一般由由噴油油油路，，傳感感器組組和電子控控制單單元(微型型電腦腦)三大部部分組組成。。1、常常規(guī)化化油器器共28頁(yè)第第21頁(yè)歧管化油器器噴油位位置節(jié)氣門門油氣混合進(jìn)氣管管氣門氣缸化油器器發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)供供油示示意圖圖五種工工況均勻分分配配氣時(shí)時(shí)序進(jìn)氣歧歧管2、電電噴發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油氣氣混合合在進(jìn)氣氣管道道的適適當(dāng)位位置安安裝專專用噴噴油嘴嘴，通通過(guò)油泵按按一定定時(shí)序序噴射射定量量霧狀狀汽油油與氣氣缸吸吸入的的空氣混合合。共28頁(yè)頁(yè)第第22頁(yè)頁(yè)歧管節(jié)氣門進(jìn)行單純純的空氣氣量控制制油氣混合進(jìn)氣管氣門氣缸進(jìn)氣歧管管油泵ECU油泵置于儲(chǔ)油油箱內(nèi)汽油噴嘴嘴3、EFI特點(diǎn)點(diǎn)①發(fā)動(dòng)機(jī)電電子控制制器（ＥＥＣＵ））根據(jù)曲軸軸位置傳傳感器、、氣門傳傳感器、、變速箱箱傳感器等信號(hào)號(hào)采集裝裝置送來(lái)來(lái)的信號(hào)號(hào)，經(jīng)計(jì)計(jì)算處理理后輸出出正確的噴射射、點(diǎn)火火等指令令。共28頁(yè)頁(yè)第第23頁(yè)頁(yè)與進(jìn)氣量量匹配，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)滿足各種工況況的油氣混合比比。汽油定量量噴射時(shí)間間點(diǎn)火時(shí)間間發(fā)動(dòng)機(jī)的的溫度、、空燃比比、油門門狀況、、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)的轉(zhuǎn)速速、負(fù)荷荷、曲軸軸位置、、車輛行行駛狀況況等②電子點(diǎn)火火系統(tǒng)共28頁(yè)頁(yè)第第24頁(yè)頁(yè)常規(guī)點(diǎn)火開/關(guān)凸輪曲軸與常規(guī)發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)電電子點(diǎn)火火系統(tǒng)有有較大的的區(qū)別，通常常包括了了如下功功能：●點(diǎn)火電流流的恒定定控制●無(wú)分電器器點(diǎn)火控控制●點(diǎn)火正時(shí)時(shí)控制●點(diǎn)火時(shí)序序（判缸缸）控制制●點(diǎn)火提前前與爆震震的控制制③噴油系統(tǒng)統(tǒng)共28頁(yè)頁(yè)第第25頁(yè)頁(yè)噴油系統(tǒng)統(tǒng)包括電電動(dòng)油泵泵，燃油油濾清器器，油壓調(diào)節(jié)節(jié)器，噴噴射器等等組成。。目前常用用方式有單點(diǎn)式式和多點(diǎn)點(diǎn)式兩種種?！駟吸c(diǎn)式噴噴油系統(tǒng)統(tǒng)（SPI）噴嘴設(shè)置置于節(jié)氣氣門上方，與與常規(guī)化化油器噴噴嘴位置相相同。解決了進(jìn)進(jìn)氣管汽汽油霧化、預(yù)熱熱等，但但在氣門門之后的所有有情況與與化油器器相同。。節(jié)氣門濾清器進(jìn)氣管單點(diǎn)噴嘴空氣入口口汽油入口口歧管氣缸飛輪●多點(diǎn)式噴噴油系統(tǒng)統(tǒng)（MPI）共28頁(yè)頁(yè)第第26頁(yè)頁(yè)多點(diǎn)噴油油系統(tǒng)將將噴嘴設(shè)設(shè)置于進(jìn)氣歧管管內(nèi)進(jìn)氣門前。由于于溫度的的關(guān)系，，汽油霧霧化完全，油氣