汽油機(jī)燃料供給系的組成和工作原理

PAGE第4頁共8頁授課日期年月日第周課時(shí)教學(xué)內(nèi)容汽油機(jī)燃料供給系的組成和工作原理教學(xué)目標(biāo)掌握汽油機(jī)燃料供給系的功用和組成教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)汽油機(jī)燃料供給系的功用和組成教學(xué)方法與教具多媒體板書設(shè)計(jì)第一節(jié)汽油機(jī)燃料供給系的組成和工作原理一、汽油機(jī)燃料供給系的功用與組成汽油機(jī)所用的燃料主要是汽油。汽油在氣缸外必須先噴散成霧狀并蒸發(fā)，按一定的比例與空氣均勻混合，然后進(jìn)入氣缸燃燒。這種按一定比例混合的汽油與空氣混合物，稱為可燃混合氣。可燃混合氣中燃料含量的多少稱為可燃混合氣的濃度。汽油機(jī)燃料供給系的作用是：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況的要求，配制一定數(shù)量和濃度的可燃混合氣，供人氣缸，并在燃燒作功后，將燃燒產(chǎn)生的廢氣排至大氣中。一般汽油機(jī)燃料供給系由下列裝置組成：（1）燃料供給裝置。包括汽油箱、汽油濾清器、汽油泵和油管，用以完成汽油的貯存、輸送及濾清的任務(wù)。（2）空氣供給裝置。即空氣濾清器，一些轎車發(fā)動(dòng)機(jī)上還裝有進(jìn)氣預(yù)熱和消聲裝置。（3）可燃混合氣形成裝置。即化油器。（4）可燃混合氣供給和廢氣排出裝置。包括進(jìn)氣管、排氣管和排氣消聲器。汽油機(jī)燃料供給系的基本工作過程為：汽油在汽油泵的泵吸作用下，從汽油箱經(jīng)油管、汽油濾清器、汽油泵將汽油泵火化油器中?？諝鈩t經(jīng)空氣濾清器濾去所含灰塵后，進(jìn)人化油器。在氣缸吸氣氣流的作用下，汽油從化油器中噴出，與空氣混合開始霧化，經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)一步蒸發(fā)，初步形成可燃混合氣，進(jìn)入各個(gè)氣缸?；旌蠚馊紵螽a(chǎn)生的廢氣，經(jīng)排氣管與排氣消聲器被排。為了檢查油箱內(nèi)的汽油量，還裝有汽油油量指示表。如何根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的要求配制出不同濃度、不同數(shù)量的可燃混合氣。是汽油機(jī)燃料供給系所要解決的主要問題，而化油器是其中的關(guān)鍵部件。教學(xué)后記學(xué)生對(duì)新技術(shù)的求知度很高，以后可以在授課中插入些相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)新知識(shí)，提高學(xué)生的課堂積極性。教學(xué)過程（新課導(dǎo)入）：隨著社會(huì)生產(chǎn)力的不斷提高，高新技術(shù)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上也運(yùn)用得越來越廣泛。在現(xiàn)有的直列氣缸的基礎(chǔ)上改進(jìn)成V型氣缸排列的發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸成為主流，它的結(jié)構(gòu)和工作循環(huán)更加緊湊和復(fù)雜。本次課主要學(xué)習(xí)的內(nèi)容是曲軸連桿機(jī)構(gòu)的新型結(jié)構(gòu)和檢修特點(diǎn)以及汽油機(jī)燃料供給系的組成和工作原理。（講授新課）：第一節(jié)汽油機(jī)燃料供給系的組成和工作原理一、汽油機(jī)燃料供給系的功用與組成汽油機(jī)所用的燃料主要是汽油。汽油在氣缸外必須先噴散成霧狀并蒸發(fā)，按一定的比例與空氣均勻混合，然后進(jìn)入氣缸燃燒。這種按一定比例混合的汽油與空氣混合物，稱為可燃混合氣。可燃混合氣中燃料含量的多少稱為可燃混合氣的濃度。汽油機(jī)燃料供給系的作用是：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況的要求，配制一定數(shù)量和濃度的可燃混合氣，供人氣缸，并在燃燒作功后，將燃燒產(chǎn)生的廢氣排至大氣中。一般汽油機(jī)燃料供給系由下列裝置組成：（1）燃料供給裝置。包括汽油箱、汽油濾清器、汽油泵和油管，用以完成汽油的貯存、輸送及濾清的任務(wù)。（2）空氣供給裝置。即空氣濾清器，一些轎車發(fā)動(dòng)機(jī)上還裝有進(jìn)氣預(yù)熱和消聲裝置。（3）可燃混合氣形成裝置。即化油器。（4）可燃混合氣供給和廢氣排出裝置。包括進(jìn)氣管、排氣管和排氣消聲器。汽油機(jī)燃料供給系的基本工作過程為：汽油在汽油泵的泵吸作用下，從汽油箱經(jīng)油管、濟(jì)性。汽油機(jī)的正常燃燒過程包括著火和燃燒兩部分。汽油和空氣形成的可燃混合氣必須經(jīng)過著火階段才能進(jìn)行燃燒。所謂著火，是指混合氣的氧化反應(yīng)加速、溫度提高，以致引起空間共一位置最終在某個(gè)時(shí)刻有火焰出現(xiàn)的過程。汽油機(jī)采用電火花點(diǎn)火的方式使可燃混合氣著火。在電火花點(diǎn)火之前，進(jìn)入氣缸的混合氣受到缸壁和殘余廢氣的加熱，被壓縮后其壓力和溫度升高，共產(chǎn)生緩慢的分解和氧化，處于容易著火的狀態(tài)。電火花跳過后，靠其能量，使火花附近的混合氣溫度進(jìn)一步升高，引起該部分的混合氣電離，形成活化中心，其結(jié)果是氧化反應(yīng)自動(dòng)加快。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度，就會(huì)在火花塞電極間原處的混合氣內(nèi)出現(xiàn)明顯發(fā)熱發(fā)光的小區(qū)域，即火焰中心。為了使火花所產(chǎn)生的火焰成日起來，并使火焰?zhèn)鞑グl(fā)展，火花點(diǎn)火放出的熱量必須大于向四周混合氣的散熱量，否則，火焰不能傳播而自行熄滅。電火花點(diǎn)燃均勻混合的可燃混合氣，形成火焰中心后，火焰按一定的速率（一般為30m／S～60m／S）朝整個(gè)燃燒室呈球面狀向外傳播，燃燒室內(nèi)有明顯的火焰前鋒向前推進(jìn)，使未燃混合氣受到壓縮和熱輻射，壓力、溫度急劇上升，當(dāng)火焰前鋒到達(dá)時(shí)將其點(diǎn)燃，直到燃燒完畢。這種燃燒稱為正常燃燒過程。為分析燃燒過程進(jìn)行的情況，通常借助于燃燒過程展開示功圖。圖中實(shí)線表示點(diǎn)火后氣缸壓力變化的情況，虛線表示不點(diǎn)火時(shí)的情況。根據(jù)壓力變化的特征，可將燃燒過程分為三個(gè)階段：（1）看火延遲期（2）急燃期（3）補(bǔ)燃期（1）看火延遲期。從電火花跳火（點(diǎn)1）到火焰中心形成（點(diǎn)2），這段時(shí)期稱為著火延遲期。電火花在上止點(diǎn)前θ角(點(diǎn)火提前角)跳火以后，混合氣中并不立即出現(xiàn)火焰，而是經(jīng)過一個(gè)連續(xù)的化學(xué)反應(yīng)加速的過程，在某一處混合氣著火，形成火焰中心。著火延遲期與下列因素有關(guān)：①燃料本身的分子結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)。燃料的著火溫度及其熱穩(wěn)定性越低，則著火延遲期越短。②壓縮終點(diǎn)混合氣的溫度和壓力。壓縮比越大，點(diǎn)火開始時(shí)氣缸內(nèi)壓力、溫度越高，著火延遲期越短。③混合氣成分。試驗(yàn)表明汽油與空氣的混合氣在α=0．8－0．9時(shí)，著火延遲期最短。④氣缸內(nèi)殘余廢氣增多，著火延遲期延長。⑤電火花能量。提高放電功率更能縮短著火延遲期。（2）急燃期。從火焰中心形成（點(diǎn)2）至火焰?zhèn)鞑サ秸麄€(gè)燃燒室，氣缸內(nèi)壓力達(dá)最大值（點(diǎn)3），這段時(shí)期稱為急燃期，也稱火焰?zhèn)鞑テ凇Ｔ诨鹧嬷行男纬珊?，由火焰層（即火焰前鋒）開始層層向四周末燃混合氣傳播，氣缸內(nèi)壓力迅速上升（實(shí)線從點(diǎn)2開始脫離純壓縮線上升），不久達(dá)到最大值（點(diǎn)3）。這時(shí)，火焰擴(kuò)展到整個(gè)燃燒室，絕大部分混合氣燃燒完畢，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)換，它是燃燒過程的主要階段。（3）補(bǔ)燃期。從最高燃燒壓力（點(diǎn)3）到燃料基本上燃燒完全，稱為補(bǔ)燃期。由于混合氣中燃料與空氣混合不勻，有少部分燃料在急燃期內(nèi)未完全燃燒，以及高溫分解的燃燒產(chǎn)物（HC、CO）重新氧化放熱而形成補(bǔ)燃期。補(bǔ)燃產(chǎn)生在活塞遠(yuǎn)離上止點(diǎn)，燃燒室容積已明顯增大的情況下，產(chǎn)生的熱量不能有效地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，還使排氣溫度上升，熱效率下降。因此，應(yīng)盡量減少補(bǔ)燃。2、油機(jī)的不正常燃燒汽油機(jī)的不正常燃燒，包括爆震燃燒(簡稱：爆燃)和表面點(diǎn)火。l）爆震燃燒（簡稱：爆燃）汽油機(jī)的爆燃是燃燒室內(nèi)末端（相對(duì)于火花塞的位置而言）混合氣在火焰前鋒面尚未到達(dá)之前產(chǎn)生的自燃現(xiàn)象。氣缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑サ倪^程中，處在最后位置上的那部分未燃混合氣，在壓縮終點(diǎn)溫度To的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步受到壓縮和熱輻射的作用，促使先期反應(yīng)加速進(jìn)行。如果在火焰前鋒面尚未到達(dá)之前，未燃混合氣已達(dá)到自燃的條件，則在其內(nèi)部最適宜發(fā)火的部位產(chǎn)生一個(gè)或數(shù)個(gè)火焰中心，引發(fā)爆炸式的燃燒反應(yīng)，伴隨著爆燃的發(fā)生，可聽到發(fā)出尖銳的類似金屬的敲擊聲。當(dāng)僅有輕微爆燃發(fā)生（例如汽車加速行駛和上坡）時(shí)，火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?00m／S～100m／S，可縮短燃燒過程，膨脹功得到充分利用，功率和熱效率都有所提高，這是允許的。當(dāng)發(fā)生劇烈爆燃時(shí)，自燃形成的火焰中心傳播速度高達(dá)1000m／S以上，使末端混合氣在瞬間燃燒，氣體的容積來不及膨脹，造成燃燒室局部溫度和壓力急劇上升，產(chǎn)生3kHz以上的高頻壓力波，以超音速向周圍傳播，撞擊燃燒室壁而發(fā)出類似金屬的敲擊聲。由于產(chǎn)生高頻壓力波，破壞了燃燒室壁的激冷層（該層起著隔熱膜的作用），導(dǎo)致散熱量增大，冷卻系過熱，各受熱部位的溫度過高，會(huì)引起活塞燒結(jié)、活塞環(huán)粘著、軸承損壞和氣門燒蝕等。此外，由于局部溫度高達(dá)4273k以上，燃燒產(chǎn)物更易分解為CO、H2、O2及游離碳，游離碳因不能再燃燒而隨廢氣排出，形成排氣冒黑煙現(xiàn)象。而CO、H2、O2等在膨脹過程中再燃燒，使補(bǔ)燃增加，排氣溫度上升，發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，功率和熱效率均下降，耗油率增加。有實(shí)驗(yàn)表明，嚴(yán)重爆燃時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損比正常燃燒時(shí)大27倍，這是一種危害較大的燃燒現(xiàn)象。據(jù)以上分析可知，任何促進(jìn)末端混合氣溫度升高的因素（如增大壓縮比、進(jìn)氣溫度高等），任何縮短末端混合氣反應(yīng)時(shí)間的因素，或點(diǎn)火過早時(shí)，由于上止點(diǎn)附近的壓力升高率增大，使末端混合氣的壓縮壓力上升，都將促使爆燃更容易發(fā)生。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)和使用中，都采取各種措施來防止爆燃的發(fā)生。汽油的品質(zhì)對(duì)產(chǎn)生爆燃有很大影響。燃用抗爆性強(qiáng)的汽油可以避免爆燃的產(chǎn)生（如裂化汽油具有較好的抗爆性）；在汽油中加入少量抗爆添加劑（如四乙鉛抗爆劑，但因有毒已禁止使用），可提高汽油的辛烷值，使其抗爆性增強(qiáng)2)表面點(diǎn)火在火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)中，凡是不依靠電火花點(diǎn)火，而是由于熾熱表面（如排氣門頭部、過熱的火花塞絕緣體、電極與熾熱的積炭等）點(diǎn)燃混合氣而引起的不正常燃燒現(xiàn)象，稱為表面點(diǎn)火。它可分為以下兩種：（1）非爆燃性表面點(diǎn)火。產(chǎn)生在正?；鸹c(diǎn)火之后的稱為后火，產(chǎn)生在正?；鸹c(diǎn)火之前的稱為早火。①后火。當(dāng)熾熱點(diǎn)的溫度比較低時(shí)，電火花點(diǎn)燃混合氣后，在火焰?zhèn)鞑サ倪^程中，熾熱點(diǎn)點(diǎn)燃其余混合氣，但此時(shí)形成的火焰前鋒仍以正常的速度傳播，稱為后火。這種現(xiàn)象可以在發(fā)動(dòng)機(jī)斷火后被發(fā)現(xiàn)，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)仍像有電火花點(diǎn)火一樣，繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，直到熾熱點(diǎn)溫度下降以后，發(fā)動(dòng)機(jī)才停車。后火現(xiàn)象對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)影響不大。②早火。當(dāng)熾熱點(diǎn)溫度比較高時(shí)，常常在電火花正常點(diǎn)火之前，熾熱點(diǎn)就點(diǎn)燃混合氣，稱為早火。由于混合氣在進(jìn)氣及壓縮行程中已長時(shí)間受到熾熱表面的加熱，故早火點(diǎn)燃的區(qū)域也比較大，一經(jīng)著火，火焰的傳播速度就較高，壓力升高率也較大，使壓縮行程末期的負(fù)功很大，這就導(dǎo)致功率損失和向氣缸壁的散熱增加，又進(jìn)一步促使熾熱點(diǎn)的溫度升高，更早點(diǎn)燃混合氣。這樣，在單缸汽油機(jī)上的早火，往往導(dǎo)致停車。在多缸汽油機(jī)上，一個(gè)氣缸的早火，雖不致于停車，但由于壓縮行程未期的高溫、高壓往往是引起活塞連桿組機(jī)械損傷事故，以及氣門。火花塞、活塞等零件過熱的原因。非爆燃性的表面點(diǎn)火，一般是在發(fā)動(dòng)機(jī)以高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)之后，火花塞的絕緣體、電極和排氣門高溫所引起的。（2）爆燃性表面點(diǎn)火。它是由燃燒室沉積物引起的多點(diǎn)點(diǎn)燃的早火現(xiàn)象，是一種危害性最大的表面點(diǎn)火現(xiàn)象。表面點(diǎn)火與爆燃是兩種完全不同的不正常燃燒現(xiàn)象。爆燃是在電火花點(diǎn)火之后，混合氣未燃部分的自燃現(xiàn)象；而表面點(diǎn)火則是熾熱物點(diǎn)燃混合氣所致。但兩者之間存在著相互促進(jìn)的內(nèi)在關(guān)系：強(qiáng)烈的爆燃必然增加向氣缸壁的傳熱，促成燃燒室熾熱點(diǎn)的形成，導(dǎo)致表面點(diǎn)火；早火又使氣缸壓力升高率和最高燃燒壓力增大，使未燃混合氣受到較大的壓縮和傳熱，促使爆燃產(chǎn)生。為避免表面點(diǎn)火現(xiàn)象的產(chǎn)生，可采取以下防范措施：避免長時(shí)間的小負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，以及汽車頻繁的減速和加速行駛；在汽油中加磷添加劑，可使沉積物減少，使炭的著火溫度提高；注意清除燃燒室積炭和冷卻水道內(nèi)的水垢，保持燃燒室及排氣門座附近的水道暢通，以確保冷卻效果，使燃燒室壁面溫度不致過高。3、燃混合氣濃度對(duì)燃燒過程和發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響可燃混合氣的濃度對(duì)燃燒過程以及發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性有很大影響。（1）理論混合氣（α＝l）。它是理論上推算的完全燃燒的混合氣濃度。實(shí)際上，由于時(shí)間和空間條件的限制，汽油不可能及時(shí)與空氣絕對(duì)均勻混合，實(shí)現(xiàn)完全燃燒。（2）稀混合氣（α＞1）。它可以保證所有的汽油分子獲得足夠的空氣而實(shí)現(xiàn)完全燃燒，因而經(jīng)濟(jì)性好。故稱為經(jīng)濟(jì)混合氣。常用經(jīng)濟(jì)混合氣α值多在1．05～1．15范圍內(nèi)。若混合氣過稀(α＞1．15)，因空氣量過多，燃燒速度減慢，熱量損失加大，將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過熱、動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性變差，化油器發(fā)生回火等不正?，F(xiàn)象。當(dāng)混合氣稀到α＝1．3～1．4時(shí)火焰無法傳播，稱為火焰?zhèn)鞑ハ孪?。?）濃混合氣（α＜1＝。由于汽油分子相對(duì)較多，混合氣燃燒速度快、壓力大、熱損失小，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率大，因此稱其為功率混合氣，其α值多在0．85～0．95范圍內(nèi)。功率混合氣中空氣相對(duì)較少，不能完全燃燒，因此經(jīng)濟(jì)性較差。若混合氣過濃(α＜0．8＝，則燃燒很不完全，產(chǎn)生大量的CO，并在高溫高壓的作用下析出游離的碳，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)排氣冒黑煙、放炮、燃燒室積炭、動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性變差、排放污染加劇。當(dāng)混合氣濃到α＝0．4～0．5時(shí)，火焰將無法傳播，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，此值稱為火焰?zhèn)鞑ド舷?。?）中等負(fù)荷工況。發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷在25％～85％之間稱為中等負(fù)荷。由于節(jié)氣門開度較大，進(jìn)入氣缸的混合氣數(shù)量增多，燃燒條件較好。此外，由于發(fā)動(dòng)機(jī)大部分的時(shí)間處在中等負(fù)荷下工作，為提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)供給較稀的可燃混合氣（α＝0．9～1．1）。（3）大負(fù)荷和全負(fù)荷工況。發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷在85％～100％稱為大負(fù)荷和全(滿)負(fù)荷。此時(shí)，為了克服較大的外部阻力，要求發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出盡可能大的功率。因此，必將節(jié)氣門開大到接近全開或全開，供給質(zhì)濃量多的可燃混合氣（α＝0．85～0．95）。2、過渡工況對(duì)混合氣濃度的要求汽車在運(yùn)行中常遇到的過渡工況有冷起動(dòng)、暖機(jī)和加速三種。（l）冷起動(dòng)工況。供給極濃的混合氣（α=0．2～0．6），才能保證進(jìn)入氣缸內(nèi)的混合氣中有足夠的汽油