陳家瑞第五版《汽車構(gòu)造》第4章汽油燃油供給

第四章汽油機

燃油系統(tǒng)wt55pub@第四章汽油機供給系本章主要內(nèi)容：1、汽油機供給系的組成及燃料2、簡單化油器與可燃混合氣的形成3、可燃混合氣成分與汽油機性能的關(guān)系4、電控汽油噴射系統(tǒng)wt55pub@第一節(jié)汽油機供給系的組成及燃料一、功用：儲存、輸送、清潔燃料，根據(jù)發(fā)動機工況，供給汽缸一定濃度的可燃混合氣，并將燃燒后的廢氣排入大氣。組成：汽油供給裝置空氣供給裝置混合氣形成裝置廢氣排出裝置wt55pub@桑塔納轎車汽油供給系示意圖油箱油管汽油泵汽油濾清器化油器空氣濾清器wt55pub@二、燃料－汽油1、基本成分：主要是碳氫化合物的混合物組成。其中含C：85％；H：15％。2、主要使用性能指標1）良好的蒸發(fā)性：太好則容易出現(xiàn)氣阻。2）高抗爆性：抵抗爆震燃燒的能力。用辛烷值大小來衡量。辛烷值越高，抗爆性越強）以前為了提高汽油抗爆性能，常在里面加入四已鉛，但有毒，并且會使氧傳感器中毒，所以現(xiàn)改用甲基叔丁基醚（MTBE）等醇類物質(zhì)來提高汽油的抗爆性。wt55pub@3、汽油牌號及選用依據(jù)汽油牌號：根據(jù)汽油的辛烷值來定。選用依據(jù)：汽油機的壓縮比。wt55pub@第二節(jié)化油器式發(fā)動機燃油系統(tǒng)燃油系統(tǒng)的功用及組成：wt55pub@可燃混合氣的形成過程混合氣形成過程就是汽油霧化、蒸發(fā)以及與空氣配比和混合的過程

wt55pub@可燃混合氣的形成空氣經(jīng)過空濾器后進入化油器，當(dāng)經(jīng)過喉管時，由于截面變小，使得空氣流流速增加，壓力下降，這對浮子室內(nèi)的汽油來說就在浮子室和喉管之間產(chǎn)生一個壓差，在這個壓差的作用下，汽油經(jīng)過量孔、噴管噴入喉管，與該處的空氣混合wt55pub@1、較小的油粒隨空氣的流動很快蒸發(fā)混合2、較大的油粒在進氣和壓縮過程中慢慢吸熱蒸發(fā)混合；3、大油粒則沉積在進氣管壁上，形成油膜，隨著發(fā)動機的抖動慢慢流向氣缸，在氣缸內(nèi)吸熱蒸發(fā)。

綜上所述，化油器是油氣混合的關(guān)鍵部件，但混合氣并非全部在化油器內(nèi)形成。wt55pub@可燃混合氣濃度表示方法1、過量空氣系數(shù)φa定義：燃燒1Kg燃料實際供給的空氣量與完全燃燒1Kg燃料理論上所需空氣量之比。2、空燃比α定義：可燃混合氣中空氣與燃料的質(zhì)量比。σ=14.8稱為理論空燃比，可燃混合氣為理論混合氣σ＜14.8的為濃混合氣；σ＞14.8的為稀混合氣。wt55pub@混合氣濃度與發(fā)動機性能的關(guān)系過量空氣系數(shù)(混合氣濃度）發(fā)動機性能φ=1（理論混合氣）實際上，汽油不能完全燃燒φ＞1汽油完全燃燒φ=1.05~1.15油耗最低φ＞1.15混合氣可以完全燃燒，但燃燒速度慢，功率下降φ＞1.3-1.4（火焰?zhèn)鞑ハ孪蓿┗鹧鏌o法傳播φ=0.85-0.95燃燒速度快，熱損失小，功率最大；但不完全燃燒，油耗大；冒黑煙；排氣放炮φ=0.43-0.85過濃，功率下降φ＜0.4空氣量極少，無法燃燒wt55pub@現(xiàn)代化油器—實際工況對可燃混合氣成分的要求工況：發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負荷。分為：怠速、小負荷、中等負荷、大負荷、全負荷工況節(jié)氣門開度混合氣φ氣缸內(nèi)性能怠速接近于關(guān)閉0.6-0.8廢氣含量大小負荷逐漸開啟0.7-0.9廢氣作用減弱中等負荷（常用狀態(tài)）足夠的開度0.9-1.1追求經(jīng)濟性大負荷和全負荷最大開度0.85-0.95要求供給最大功率wt55pub@發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況對可燃混合氣成分的要求1.冷起動溫度低-汽油不容易蒸發(fā)汽化，起動時轉(zhuǎn)速低(50～100r/min)，空氣流過化油器的速度很低，汽油霧化不良致使進入氣缸的混合氣中汽油蒸氣太少，混合氣過稀，不能著火燃燒。為使發(fā)動機能夠順利起動，要求化油器供給φa約為0.2～0.6的濃混合氣，以使進入氣缸的混合氣在火焰?zhèn)鞑ソ缦拗畠?nèi)。wt55pub@2.怠速怠速是指發(fā)動機對外無功率輸出的工況。這時可燃混合氣燃燒后對活塞所作的功全部用來克服發(fā)動機內(nèi)部的阻力，使發(fā)動機以低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。目前，汽油機的怠速轉(zhuǎn)速為700～900r/min。在怠速工況，節(jié)氣門接近關(guān)閉，吸入氣缸內(nèi)的混合氣數(shù)量很少。在這種情況下氣缸內(nèi)的殘余廢氣量相對增多，混合氣被廢氣嚴重稀釋，使燃燒速度減慢甚至熄火。為此要求供給φa＝0.6～0.8的濃混合氣，以補償廢氣的稀釋作用。wt55pub@3.小負荷小負荷工況時，節(jié)氣門開度在25％以內(nèi)。隨著進入氣缸內(nèi)的混合氣數(shù)量的增多，汽油霧化和蒸發(fā)的條件有所改善，殘余廢氣對混合氣的稀釋作用相對減弱。因此，應(yīng)該供給

φa＝0.7～0.9的混合氣。雖然，比怠速工況供給的混合氣稍稀，但仍為濃混合氣，這是為了保證汽油機小負荷工況的穩(wěn)定性。wt55pub@4.中等負荷中等負荷工況節(jié)氣門的開度在25％～85％范圍內(nèi)。汽車發(fā)動機大部分時間在中等負荷下工作，因此應(yīng)該供給φa＝1.05～1.15的經(jīng)濟混合氣，以保證發(fā)動機有較好的燃油經(jīng)濟性。從小負荷到中等負荷，隨著負荷的增加，節(jié)氣門逐漸開大，混合氣逐漸變稀。wt55pub@5.大負荷和全負荷發(fā)動機在大負荷或全負荷工作時，節(jié)氣門接近或達到全開位置。這時需要發(fā)動機發(fā)出最大功率以克服較大的外界阻力或加速行駛。為此應(yīng)該供給φa＝0.85～0.95的功率混合氣。從中等負荷轉(zhuǎn)入大負荷時，混合氣由經(jīng)濟混合比加濃到功率混合比。wt55pub@6.加速汽車在行駛過程中，有時需要在短時間內(nèi)迅速提高車速。為此，駕駛員要猛踩加速踏板，使節(jié)氣門突然開大，以期迅速增加發(fā)動機功率。這時雖然空氣流量迅速增加，但是由于汽油的密度比空氣密度大得多，即汽油的流動慣性遠大于空氣的流動慣性，致使汽油流量的增加比空氣流量的增加滯后一段時間。另外，節(jié)氣門開大，進氣歧管的壓力增加，不利于汽油的蒸發(fā)汽化。因此，在節(jié)氣門突然開大時，將會出現(xiàn)混合氣瞬時變稀的現(xiàn)象。這不僅不能使發(fā)動機功率增加、汽車加速，反而有可能造成發(fā)動機熄火。wt55pub@綜上所述，對于經(jīng)常在中等負荷下工作的汽車發(fā)動機，為了保持其正常的運轉(zhuǎn)，從小負荷到中等負荷要求化油器能隨著負荷的增加，供給由濃逐漸變稀的混合氣，直到供給經(jīng)濟混合氣，以保證發(fā)動機工作的經(jīng)濟性。從大負荷到全負荷階段，又要求混合氣由稀變濃，最后加濃到功率混合氣，以保證發(fā)動機發(fā)出最大功率。滿足上述要求的化油器特性稱為理想化油器特性，即為理想化油器特性。wt55pub@wt55pub@現(xiàn)代化油器—化油器結(jié)構(gòu)六大系統(tǒng)浮子系統(tǒng)加速系統(tǒng)起動系統(tǒng)主供油系統(tǒng)怠速系統(tǒng)加濃系統(tǒng)wt55pub@現(xiàn)代化油器—浮子系統(tǒng)wt55pub@現(xiàn)代化油器—主供油系統(tǒng)功用：保證正常工作時，混合氣隨節(jié)氣門開大而逐漸變稀。起作用工況：除怠速與極小負荷工況，均起作用。方法：降低主量孔處真空度，即引入少量空氣到主量孔。（泡沫管）wt55pub@wt55pub@現(xiàn)代化油器—怠速系統(tǒng)功用：保證怠速和小負荷時供給濃混合氣。（α=0.6-0.8）怠速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：怠速油道、怠速量孔、怠速過渡量孔、怠速空氣量孔、怠速調(diào)整螺釘、節(jié)氣門開度調(diào)整螺釘過渡量孔：怠速過渡到小負荷wt55pub@wt55pub@現(xiàn)代化油器—加濃系統(tǒng)功用：當(dāng)發(fā)動機由中等負荷轉(zhuǎn)入大負荷時，供給較濃混合氣機械加濃裝置：取決于節(jié)氣門開度。機械式加濃系統(tǒng)無法滿足加濃時刻隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速而變化的要求。wt55pub@真空加濃裝置：取決于節(jié)氣門后真空度。真空加濃系統(tǒng)起作用的時刻隨轉(zhuǎn)速不同而不同。真空加濃與機械加濃聯(lián)用，可互相補充。wt55pub@wt55pub@wt55pub@現(xiàn)代化油器—加速系統(tǒng)（加速泵）功用：節(jié)氣門急速開大時，將一定數(shù)量的汽油一次噴入喉管，維持一定的混合氣成分。加速泵：由節(jié)氣門控制，內(nèi)有活塞，進油閥和出油閥。節(jié)氣門開度減小時：活塞上移，汽油進入加速泵；節(jié)氣門開度加大時：活塞下移，進油閥關(guān)出油閥開，汽油從加速噴孔噴出。wt55pub@wt55pub@現(xiàn)代化油器—起動系統(tǒng)功用：冷啟動時供給足夠多的汽油，充足的汽油蒸汽。起動工況：極濃混合氣（α=0.2-0.6）結(jié)構(gòu)：阻風(fēng)門工作系統(tǒng)：主供油系統(tǒng)和怠速系統(tǒng)自動閥：避免起動過程后期，由于轉(zhuǎn)速加大真空度增大而導(dǎo)致混合氣過濃。wt55pub@wt55pub@燃油供給系的其他裝置wt55pub@汽油供給裝置—汽油箱汽油箱的功用是儲存汽油。其數(shù)目、容量、形狀及安裝位置均隨車型而異。汽油箱的容量應(yīng)使汽車的續(xù)駛里程達300～600km。wt55pub@油箱蓋：空氣—蒸汽閥的作用。油箱內(nèi)液面減低而產(chǎn)生真空時（98kPa），空氣閥起作用外界溫度高，油箱內(nèi)由于汽油蒸汽而壓力過大時（120kPa），蒸汽閥起作用。wt55pub@wt55pub@汽油供給裝置—汽油濾清器作用：過濾汽油中的水分和雜質(zhì)。類型：紙質(zhì)濾芯（應(yīng)用廣泛）、尼龍布濾芯、聚合粉末塑料、多孔陶瓷式wt55pub@wt55pub@汽油供給裝置—機械汽油泵wt55pub@汽油供給裝置—電動汽油泵電動汽油泵的作用：將汽油從油箱中吸出，供給燃油系統(tǒng)足夠的具有規(guī)定壓力的汽油。安裝位置：電動汽油泵的安裝位置主要有兩種，即安裝在供油管路中和安裝在汽油箱內(nèi)。但后者應(yīng)用非常廣泛，電動汽油泵通常用固定在油箱上的油泵支架垂直地懸掛在油箱內(nèi)。組成：主要是由泵體、永磁式直流電動機和殼體三部分組成。另外還裝有安全閥和單向閥。wt55pub@wt55pub@wt55pub@汽油供給裝置—滾柱式電動汽油泵由殼體、圓柱形滾柱和轉(zhuǎn)子等組成。五個滾柱在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)可徑向滑動，轉(zhuǎn)子與殼體存在一定的偏心轉(zhuǎn)子在直流電動機的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，滾柱緊壓在泵體的內(nèi)圓表面上，形成五個相對獨立的密封腔。旋轉(zhuǎn)時，每個密封腔的容積不斷發(fā)生變化，在進油口時，容積增大，形成一定的真空，將經(jīng)過過濾的汽油吸入泵內(nèi)。在出油口處，容積變小，壓力升高，汽油穿過直流電動機推開單向閥輸出。安裝在油箱外。wt55pub@wt55pub@汽油供給裝置—渦輪式電動汽油泵由渦輪、殼體和泵蓋等組成。渦輪由電動機驅(qū)動，在離心力的作用下，渦輪緊貼殼體，將汽油經(jīng)窄小縫隙由進油側(cè)驅(qū)至出油側(cè)從而加壓，燃油通過電動機的內(nèi)部起到冷卻的作用電動機的作用。wt55pub@wt55pub@第四節(jié)電控汽油噴射系統(tǒng)一、汽油噴射的基本概念汽油噴射：是用噴油器將一定壓力和數(shù)量的汽油噴入進氣管、道或氣缸內(nèi)。其目的是提高汽油霧化質(zhì)量，改進燃燒，改善汽油機性能。電控汽油噴射：是采用電動噴油器，根據(jù)發(fā)動機運行工況和使用條件將適當(dāng)量的汽油噴入進氣管、道或氣缸內(nèi)，實現(xiàn)對發(fā)動機油量的精確控制。wt55pub@二、汽油噴射的優(yōu)點1)能根據(jù)發(fā)動機工況的變化供給最佳空燃比的混合氣；2)供入各氣缸內(nèi)的混合氣，其空燃比相同，數(shù)量相等；3)由于進氣管道中沒有狹窄的喉管，因此進氣阻力小，充氣性能好。wt55pub@三、噴射系統(tǒng)的基本類型1、按控制原理分：

1）機械控制式：噴油器的工作由供油管路中的油壓來控制。又稱K系統(tǒng)或連續(xù)噴射系統(tǒng)。

2）電子控制式：簡稱EFI。噴油器由電磁驅(qū)動，噴油量的大小和時機完全由電控單元控制。2、按噴油器的布置分：

1）單點式汽油噴射（SPI）

2）多點式汽油噴射（MPI）wt55pub@

3、按噴油器工作時間來分1）連續(xù)噴射：整個發(fā)動機的工作循環(huán)都進行噴射。

2）間歇噴射：在發(fā)動機工作期間，汽油被間歇地噴入進氣道內(nèi)。電控汽油噴射系統(tǒng)都采用間歇噴射方式。

wt55pub@4、按進氣量的測量方式分：

1)直接測量:利用空氣流量計直接測量吸入進氣管的空氣流量。

2)間接測量：（1）絕對壓力測量法：用絕對壓力傳感器測量進氣總管的絕對壓力，并由此和發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算出進氣量，從而確定汽油噴射量。（2）節(jié)氣門開度測量法：用節(jié)氣門傳感器測定節(jié)氣門開度，并由發(fā)動機的轉(zhuǎn)速計算出進氣流量，從而確定汽油噴射量。wt55pub@五、按噴射部位分:缸內(nèi)噴射缸外噴射wt55pub@四、電控汽油噴射系統(tǒng)的基本組成

(一)空氣供給系統(tǒng)

1、作用：為發(fā)動機提供其正常燃燒必需的空氣量，并且能夠通過電控單元對進氣量進行測量和控制。

2、組成：

1）進氣總管和進氣歧管

2）節(jié)氣門總成

3）空氣流量計

(二)燃油供給系統(tǒng)電動汽油泵、濾清器、燃油分配管、壓力調(diào)節(jié)器、噴油器等。wt55pub@wt55pub@（三）電子控制部分電子控制燃油噴射系統(tǒng)主要由工況傳感器、電子控制單元和電控執(zhí)行元件組成。如下表：wt55pub@分類

部件名稱

功能

傳

感

器

進氣管壓力傳感器檢測發(fā)動機吸入的空氣量空氣流量傳感器檢測發(fā)動機吸入的空氣量空氣溫度傳感器檢測進氣溫度，用以計算空氣量冷卻水溫傳感器檢測發(fā)動機溫度發(fā)動機轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速及曲軸位置節(jié)氣門位置傳感器檢測節(jié)氣門開度氧傳感器檢測空燃比車速傳感器測量車速爆震傳感器檢測有沒有爆震產(chǎn)生開關(guān)量及其信號發(fā)生裝置向ECU提供各用電設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)wt55pub@分類部件名稱功能電子控制單元ECU

系統(tǒng)控制核心，根據(jù)由傳感器確定的發(fā)動機運行工況，查表計算噴油量的大小，并對噴油器進行控制

執(zhí)行元件

主繼電器

控制電控燃油噴射系統(tǒng)總電源斷路繼電器控制燃油泵電源

冷啟動噴油器定時開關(guān)控制冷啟動噴油的噴油時間wt55pub@wt55pub@wt55pub@特點：以進氣管壓力和發(fā)動機轉(zhuǎn)速作為基本控制參數(shù)，用來控制噴油器的基本噴油量。修正參數(shù)：怠速-節(jié)氣門位置傳感器中怠速觸點閉合中小負荷-發(fā)動機溫度傳感器和進氣溫度傳感器全負荷-節(jié)氣門位置傳感器中全