汽車原理與結構燃油系統(tǒng)

上次課內容回想：一、配氣機構的規(guī)劃的根本方式●頂置式●側置式二、氣門組●氣門外形及構造●任務條件●常用資料三、氣門傳動組●凸輪及其相位●配氣定時●氣門間隙四、進氣系統(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◆復合式空氣濾清器●進氣岐管、消聲器共28頁第1頁4、排氣凈化安裝排氣凈化系統(tǒng)將汽車排放的有害物控制在最低程度。這是控制汽車排放危害強迫性要求，目前國內已啟動相關管理措施。根據(jù)方式、目的不同，有下述主要手段：①恒溫進氣系統(tǒng)本機構安裝在進氣門前方，為發(fā)動機冷啟動時提供加熱的空氣。促進空氣較稀時油氣混合物充分汽化和熄滅。啟動條件室溫低壓熄滅不完全有害物質排放共28頁第2頁②二次空氣放射系統(tǒng)本安裝安裝在排氣歧管，加強對排放氣體的港外再次氧化。詳細方法：用緊縮空氣泵將新穎空氣直接經(jīng)專門的空氣噴管噴入氣缸排氣門附近。部分發(fā)動機在排氣系統(tǒng)配有催化轉換器，那么噴入轉換器。目的：排氣時在排氣門添加氧氣，使排除的CO和HC〔碳氫化合物〕進一步氧化，生成CO2和H2O。共28頁第3頁③排氣再循環(huán)系統(tǒng)本安裝將氣缸排除的部分廢氣經(jīng)過專門管道再輸入到進氣管，適度添加可燃氣體的CO2含量。大量的CO2介入導致缸內熄滅緩解，溫度相對下降，從而減少熄滅過程氮化物〔NOX〕的產(chǎn)生。排氣再循環(huán)是目前發(fā)動機凈化氮化物的主要方法，關鍵問題是把握輸入的CO2量。共28頁第4頁④催化轉換器在排氣系統(tǒng)中設計公用安裝，利用催化劑〔鉑、鈀、銠等〕的作用，將排放廢氣中的CO、HC、NOX轉化成對人體無害的氣體再排除。●二效催化轉換器〔氧化〕在催化劑的作用下，參與新穎空氣為氧化劑，僅將CO、HC氧化成二氧化碳和水?！袢Т呋D換器〔復原〕在催化劑的作用下，把CO、HC作復原劑，將排放中的NOX復原成氮〔N2〕和氧〔O2〕，而CO、HC在復原反映中被氧化成CO2和H2O。共28頁第5頁運用催化轉換器相關的問題：★發(fā)動機應運用無鉛汽油；★催化轉換器任務環(huán)境350℃〔排氣岐管之后〕；★正確把握輸入混合氣體〔氧化劑或復原劑〕比例的合理性；★較高的運用本錢〔昂貴的稀有金屬〕；★相關工藝。根據(jù)國情平衡利弊共28頁第6頁§4.4發(fā)動機燃油系統(tǒng)目前發(fā)動機燃油系統(tǒng)主要有化油器式燃油系統(tǒng)、汽油放射式燃油系統(tǒng)、柴油機燃油系統(tǒng)等。本節(jié)只限于引見汽油機燃油系統(tǒng)。目前小型發(fā)動機大量采用放射式，隨著電子技術的飛速開展，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)動機穩(wěn)定、繼續(xù)地提供一定數(shù)量、干凈、霧化良好的汽油●存儲一定數(shù)量的汽油以維持汽車的續(xù)行。共28頁第7頁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●油氣分別器●汽油泵●油管●燃油表等上述一切組成部件中，化油器是系統(tǒng)中最重要的部件，是實現(xiàn)系統(tǒng)功能、完成油氣混合的關鍵安裝。注：21世紀以來，沉寂多年的汽油放射技術獲得本質行突破。在中國，經(jīng)過技術引進和自主開發(fā)，目前已廣泛用于中、小型汽油發(fā)動機。共28頁第8頁1燃油箱2汽油濾清器3汽油泵4油氣分別器5化油器6燃油箱蓋7油量傳感器化油器式燃油系統(tǒng)表示圖化油器供油通道進油孔回油通道共28頁第9頁二、可燃混合氣空氣與霧狀汽油按一定比例混合的混合物。其相對比例直接影響發(fā)動機效率，常用兩項目的。1、過量空氣系數(shù)φa以完全熄滅1kg汽油為前提：φa＝實踐供應空氣質量/實際化學計量空氣質量

φa反映了可燃混合氣中空氣含量的多少：●φa＝1，稱為實際混合氣●φa＜1，稱為濃混合氣〔汽油過剩〕●φa＞1，稱為稀混合氣〔空氣過?！彻?8頁第10頁2、空燃比α可燃混合氣體中空氣質量與燃油質量之比。α＝空氣質量/燃油質量按化學方程式的當量關系，1kg汽油完全燃燒需14.8kg空氣，即理想混合氣體α＝14.8。完全熄滅空氣汽油14.8：1共28頁第11頁3、混合氣熄滅效果大量的研討和實驗結果闡明，混合氣在氣缸內的熄滅效果與過量空氣系數(shù)φa、空然比α存在一定的規(guī)律。●φa＝1.05～1.15，稱為經(jīng)濟混合比該比例的混合氣體，在氣缸中熄滅最完全，發(fā)動機油耗量最低?！瘭誥＝0.85～0.95，稱為功率混合比該比例的混合氣體熄滅速度最快，熱損失最低，發(fā)動機有效功率最大。共28頁第12頁●φa＜0.5，稱為火焰?zhèn)鞑ド舷拊撔螤钇蜐舛鹊竭_最高，由于氧氣的缺乏已嚴重影響缸內熄滅的繼續(xù)?！瘭誥＞1.3，稱為火焰?zhèn)鞑ハ孪拊撔螤钇蜐舛鹊竭_最低，由于汽油的缺乏缸內熄滅同樣面臨延續(xù)。由此可見，燃油濃度過大或過稀，都能導致火焰在燃池中不能正常傳播，更嚴重時，將導致不能點火，發(fā)動機任務中斷。共28頁第13頁小結：●混合比例直接影響發(fā)動機性能及能否正常任務；●經(jīng)濟耗油與最大功率輸出對應不同的混合比例；●混合比例存在上下限，燃油濃度不易過大或過??；●汽車實踐行駛速度和牽引功率的變化范圍都很大，發(fā)動機正常任務的混合比例應作相應的調整?！衿胀ɑ推髦荒芴峁┮欢ǚ秶摩誥值。過量空氣系數(shù)與空燃比關系表φa0.60.70.80.91.01.11.21.31.4α8.910.411.813.314.816.317.819.220.7共28頁第14頁4、發(fā)動機工況與φa、α的閱歷值●冷啟動φa＝0.2～0.6；●怠速φa＝0.6～0.8；●小負荷〔節(jié)氣門25％〕φa＝0.7～0.9；●中等負荷〔節(jié)氣門25～85％〕φa＝1.05～1.15；●大、全負荷φa＝0.85～0.95；●加速〔迅速加大輸出功率〕化油器設置專門的補油通道以加大燃油比例。小結：●冷啟動、怠速等特殊短時工況，混合氣濃度大；●從小負荷到中等負荷，混合氣由濃變稀，直降到經(jīng)濟混合比例；●從大負荷到全負荷，混合氣由稀變濃，直升到功率混合比例。共28頁第15頁三、簡單化油器簡單化油器是實用型化油器的雛形，現(xiàn)代車用化油器那么是在此根底上借助一些附屬安裝來實現(xiàn)調整燃氣混合比。普通需求預熱氣流產(chǎn)生負壓將汽油吸入并霧化油氣混合原理圖接泵油器1空氣濾清器2簡單化油器3進油針閥4喉管5浮子6浮子室7、8噴油管道9預熱10進氣岐管11進氣門12熄滅室13節(jié)氣門14油氣混合室共28頁第16頁四、理想化油器理想化油器將在發(fā)動機任何轉速、任何負荷，任何大氣情況下，供應一定數(shù)量且成分符合發(fā)動機工況要求的可燃混合氣體。

1、怠速系統(tǒng)化油器浮子原理圖為怠速工況下任務的發(fā)動機提供濃混合氣。由于怠速轉速低、節(jié)氣門接近封鎖，空氣流量少流速慢，主噴管無法提供過量的汽油。由構件10、8、3構成的怠速供油通道將大量補充霧化汽油，維持濃度較大汽油比例。共28頁第17頁2、怠速轉入小負荷此過程節(jié)氣門加大，怠速噴口3的真空度下降，進油量減少，流過節(jié)氣門的空氣添加，混合氣將變得過稀，呵斥熄火，無法完成這一過渡。在怠速噴口3的上方設置過渡噴口5，過渡時間兩孔同時噴油，添加汽油濃度。共28頁第18頁3、主供油系統(tǒng)滿足中小負荷工況下發(fā)動機需求的不同濃度的混合氣?！搽S負荷加大，油量添加，但混合氣變稀〕關鍵問題：控制供油增量小與空氣增量?！窆?jié)氣門加大，空氣流量、供油量隨之加大；●供油量添加速率小于空氣添加速率時，混合氣逐漸變稀，符合中小負荷的理想形狀；●供油量添加速率大于空氣添加速率時，混合氣逐漸變濃，不符合中小負荷的理想形狀。共28頁第19頁4、加濃系統(tǒng)〔右圖〕中小負荷轉向大、全負荷時，額外提供部分燃油。該系統(tǒng)能使混合氣從經(jīng)濟比例轉化到功率比例，以保證發(fā)動機獲得最大功率。5、加速系統(tǒng)〔左圖〕利用加速泵在節(jié)氣門急速開大時，將一定數(shù)量的燃油一次性噴入喉管，緩和混合氣體濃度的急劇下降，滿足汽車臨時的加速需求。共28頁第20頁五、電噴發(fā)動機〔ＥＦＩ〕電噴發(fā)動機即電子控制燃油放射式發(fā)動機。與常規(guī)〔化油器〕發(fā)動機相比，其差別僅在于油氣混合的方式。普通由噴油油路，傳感器組和電子控制單元(微型電腦)三大部分組成。1、常規(guī)化油器共28頁第21頁歧管化油器噴油位置節(jié)氣門油氣混合進氣管氣門氣缸化油器發(fā)動機供油表示圖五種工況均勻分配配氣時序進氣歧管2、電噴發(fā)動機油氣混合在進氣管道的適當位置安裝公用噴油嘴，經(jīng)過油泵按一定時序放射定量霧狀汽油與氣缸吸入的空氣混合。共28頁第22頁歧管節(jié)氣門進展單純的空氣量控制油氣混合進氣管氣門氣缸進氣歧管油泵ECU油泵置于儲油箱內汽油噴嘴3、EFI特點①發(fā)動機電子控制器〔ＥＣＵ〕根據(jù)曲軸位置傳感器、氣門傳感器、變速箱傳感器等信號采集安裝送來的信號，經(jīng)計算處置后輸出正確的放射、點火等指令。共28頁第23頁與進氣量匹配，實現(xiàn)滿足各種工況的油氣混合比。汽油定量放射時間點火時間發(fā)動機的溫度、空燃比、油門情況、發(fā)動機的轉速、負荷、曲軸位置、車輛行駛情況等②電子點火系統(tǒng)共28頁第24頁常規(guī)點火開/關凸輪曲軸與常規(guī)發(fā)動機電子點火系統(tǒng)有較大的區(qū)別，通常包括了如下功能：●點火電流的恒定控制●無分電器點火控制●點火正時控制●點火時序〔判缸〕控制●點火提早與爆震的控制③噴油系統(tǒng)共28頁第25頁噴油系統(tǒng)包括電動油泵，燃油濾清器，油壓調理器，放射器等組成。目前常用方式有單點式和多點式兩種?！駟吸c式噴油系統(tǒng)〔SPI〕噴嘴設置于節(jié)氣門上方，與常規(guī)化油器噴嘴位置一樣。處理了進氣管汽油霧化、預熱等，但在氣門之后的一切情況與化油器一樣。節(jié)氣門濾清器進氣管單點噴嘴空氣入口汽油入口歧管氣缸飛輪●多點式噴油系統(tǒng)〔MPI〕共28頁第26頁多點噴油系統(tǒng)將噴嘴設置于進氣歧管內進氣門前。由于溫度的關系，汽油霧化完全，油氣混合比穩(wěn)定。不受進氣歧管外形影響，各缸油量均勻。

節(jié)氣門濾清器進氣管多點噴嘴空氣入口汽油入口歧管氣缸飛輪多點放射系統(tǒng)為多氣門氣缸的有效運轉發(fā)明了條件。④電噴發(fā)動機的優(yōu)劣共28頁第27頁●能準確控制混合氣的質量●氣缸內的燃料熄滅完全●廢氣排放物和燃油耗費下降●提高了發(fā)動機的充氣效率，添加了發(fā)動機的功率和扭矩●