汽油机供给系统.ppt

第四章 汽油机供给系统,第一节 汽油机供给系统的组成和燃料 第二节 可燃混和气成分和汽油机性能的关系 第三节 汽油供给装置 第四节 进排气系统及排气净化装置 第五节 汽油直接喷射系统,第一节 汽油机供给系统 的组成和燃料,一、 汽油机供给系统的功用 根据发动机不同工况的要求，供给不同数量和浓度的可燃混合气进入气缸；燃烧后的废气经净化处理后排入大气。,燃料供给方式,二、化油器式汽油机燃料供给系的组成, 燃油供给装置：汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、油管 空气供给装置：空气滤清器 可燃混合气形成装置：化油器 可燃混和气供给和废气排出装置：进气管、排气管、排气消音器，三元催化转换器,油箱,汽油滤清器,汽油泵,化油器(混合),空气滤清器,排气管,排气消声器,在气缸内燃绕,供给路线图,油箱,油管,汽油泵,汽油滤清器,化油器,空气滤清器,桑塔纳轿车汽油供给系统示意图,石油制品是以多种碳氢化合物的混合物形式出现的，分子式CnHm（烃）。根据烃分子中碳原子数不同，可以构成不同分子量不同沸点的物质。炼制汽油和柴油最简单的方法是利用沸点不同直接分馏，依次得到天然气 汽油 煤油 轻、重柴油 渣油。,三、汽油的性质,烃分子中碳原子数目的影响,汽油的主要性能指标 ：,1、蒸发性：汽油容易蒸发的程度。 2、热值：1燃料完全燃烧后所产生的热量。 3、抗爆性：汽油在发动机气缸内燃烧时，避免产生爆燃的能力。（抗自燃的能力）,汽油抗爆性的好坏一般用辛烷值表示。辛烷值越高，抗爆性越好。,辛烷值可以用对比试验方法确定： 在可变压缩比的单缸试验发动机上进行，找一种被测汽油作为燃料，使发动机运转，试验中逐步提高压缩比，直到产生标准强度的爆震燃烧为止。然后在该压缩比下，换用标准燃料作对比试验。直到用标准燃料也产生和原来一样的标准强度的爆震燃烧为止。标准燃料是异辛烷和正庚烷的混合燃料，异辛烷抗爆燃能力很强，规定辛烷值100（平和温顺）；正庚烷抗爆燃能力很弱，规定辛烷值为0（暴躁）。这时测标准燃料的异辛烷的百分数，即为被测汽油的辛烷值。比如异辛烷80%，该被测汽油的辛烷值是80。 汽油的号数就是辛烷值数。如代号是RQ 85的汽油，其辛烷值不小于85。号数越高，抗爆性越好。,第二节 简单化油器及可燃混合气的形成,一、可燃混合气成分的表示方法,可燃混合气中，空气与燃料的质量比。 用符号R表示。（多为欧美国家采用）,空燃比的倒数称为燃空比，用符号表示。（日本等国家常用）,1、空燃比,燃空比,2、过量空气系数,a =,完全燃烧1kg燃料所需的理论空气质量,燃烧1kg燃料实际供给的空气质量,理论上，1kg汽油完全燃烧需要14.7kg空气。,空燃比=14.7 a =1 标准理论混和气 空燃比14.7 a 1 浓混和气 空燃比14.7 a 1 稀混合气,基本结构,针阀,浮子室,浮子,喉管,喷管,节气门,进气歧管,进气预热装置,量孔,二、简单化油器的结构及其工作过程,喉管：产生真空度，吸出喷管中的燃油。,主喷嘴：让汽油喷入空气中形成可燃混合气。,节气门：控制混合气流量的开关，关闭时留有通气间隙。,针阀：控制汽油进入化油器浮子室的开关。,量孔：控制汽油精确的出油量。,转速一定时，节 气门开度越大， 喉部真空度越大 ，油量越多，功 率越大。 节气门开度一定 时，转速越高， 功率也越大。,可燃混合气的形成的工作过程,发动机转速不变时，随节气门开度的增加，则 进气管中的阻力减小 喉部的真空度增大 喉部的空气流速增加，空气流量增大 吸入的燃油量增加，功率增加,节气门开度一定 时，随着转速增加，则 气缸内的真空度越大 进气管中的阻力减小 喉部的真空度增大 喉部的空气流速增加 吸入的燃油量增加，功率增加,三、简单化油器特性,简单 化油 器特 性曲 线,混合气浓度随喉管处的真空度增大而升高,混合气浓度趋于稳定,a,转速一定时，简单化油器的可燃混合气成分随节气门开度变化的关系： 1、节气门微开时，喉管真空度低，所供混合气浓度很低。 2、节气门开度逐渐增大到全开时，可燃混合气成分逐渐趋于稳定。,四、可燃混合气成分与发动机性能的关系,1、可燃混合气成分对发动机性能的影响：,1）标准混合气a=1。理论上能够完全燃烧的混合气，其中所含的氧气正好使全部燃料燃烧完毕。 2）稀混合气a 1。实际上可以完全燃烧的混合气，其中所含的氧气能保证燃料全部燃烧完毕。 3）浓混合气a1。混合气中燃料不能保证完全燃烧，但由于燃料分子密集，火焰传播快，发动机的平均有效压力和功率大。 4）燃烧极限。当可燃混合气太稀（a1.4）以及太浓（a0.4）时，虽能点燃，但火焰无法传播，导致发动机运转不稳定，直至熄火。,可燃混合气成分对发动机性能的影响曲线图,1燃油消耗率 2功率,a = 0.88 功率混合气,a = 1.11 经济混合气,a =0.4 火焰传播上限,a =1.4 火焰传播下限,a,从以上分析可知，发动机正常工作时，所用的可燃混合气a值，应该在获得最大功率和获得最低燃油消耗率之间，在节气门全开时， a值的最佳范围为0.851.15范围内，一般在节气门全开条件下， a =0.850.95时，发动机可得到较大的功率，当a =1.051.15时，发动机可得到较好的燃料经济性，所以当a在0.851.15范围内，动力性和经济性都比较好，即Pe较大，be较小。,、小负荷工况-要求供给较浓混合气a =0.70.9 、中负荷工况-要求经济性为主，混合气成分a =0.91.1 ，由浓变稀 大负荷、全负荷工况-要求发出最大功率Pemax， a =0.850.95 、起动工况-要求供给极浓的混合气a =0.40.6 、怠速工况：发动机在对外无功率输出的情况下以最低转速运转，此时混合气燃烧释放的功，只用以克服发动机内部的阻力。要求提供较浓的混合气a =0.60.8 。 、加速工况 ：要求混合气量要突增，并保证浓度不下降。,2、发动机各工况对可燃混合气成分的要求,结论：通过上述分析，可以看出 发动机的运转情况是复杂的，各种运转情况对可燃混合气的成分要求不同。 起动、怠速、全负荷、加速运转时，要求供给浓混合气a 1。 中负荷运转时，随着节气门开度由小变大，要求供给由浓逐渐变稀的混合气a =0.91.1 汽车正常行驶时，在大负荷、中负荷工况下，随着负荷的增加，应供给由浓逐渐变稀的混合气a ，当进入大负荷范围内，混合气又由稀变浓，保证发动机发出最大功率。,在一定转速下，汽车发动机所要求的混合气成分随负荷变化的规律。,3、理想化油器特性,第三节 汽油供给装置,功用：储存、滤清、输送汽油。 组成：汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、油管。,汽油泵,汽油滤清器,油管,汽油箱,加油延伸管,滤网,油面指示表传感器浮子,出油开关,汽油滤清器,加油管,汽油箱支架,汽油箱盖,放油螺栓,一、汽油箱,功用：贮存汽油,二、汽油滤清器 功用：除去汽油中的杂质和水分 。,滤芯,沉淀杯,进 油 口,出 油 口,纸质汽油滤清器,中央多孔筒,多孔滤纸外筒,折叠纸滤芯,3、汽油泵,机械式汽油泵,回位弹簧,摇 臂,进油口,出油口,膜 片,出油单向阀,进油单向阀,汽油泵工作演示,1限压阀 2滚子泵 3电动机 4出油单向阀 5转子 6滚子 7泵体 A进油口 B出油口,图：滚柱泵结构及工作原理,（转子5偏心地装在泵体7中）,电动式汽油泵,第五节 汽油直接喷射系统,基本概念: 用喷油器将一定数量和压力的汽油直接喷射到气缸或进气歧管中，与进入的空气混合而形成可燃混合气。,汽油直接喷射的优点: 1、提高了充气系数，发动机功率增加； 2、燃油消耗率降低，经济性提高； 3、混合气分配均匀性好； 4、排气污染程度降低； 5、发动机冷起动性能改善； 6、加速性能得到改善。,一、汽油直接喷射系统的分类,1、按照喷射位置分,（1）缸内喷射：通过安装在气缸盖上的喷油器，将汽油直接喷入气缸内。,（2）缸外喷射 多点喷射（MPI）： 每一个气缸有一个喷油器。,单点喷射（SPI）： 几个缸共用一个喷油器，又称节气门体喷 射（TBI）。,2、按照喷射控制装置的形式分 机械式（K型） 机电式：（KE型） 电控式 3、按照喷射方式分 连续喷射： 燃料喷射时间占有整个循环的时间。 间歇式喷射 ： 每一缸的喷射都有一限定的喷射持续时间， 用喷射连续时间来控制喷油量。,同时喷射： 所有喷油器并联，同时喷油。两次喷完一个循环的供油量。,1,3,4,2,180,360,540,720,0,喷油,喷油,间歇喷射还可按各缸喷射时间分为同时喷射、分组喷射和按序喷射等三种形式。,将气缸分为两组，所需燃油一次喷完。,1,3,4,2,180,360,540,0,喷油,喷油,分组喷射,按各缸的进气顺序间 歇喷油。,1,3,4,2,180,360,540,0,喷油,喷油,顺序喷射,5、按照控制系统有无反馈分 开环系统 ：无氧传感器，不带反馈控制装置 闭环系统：带反馈控制装置，包括氧传感器、三元催化装置。,传感器,电子控制单元,执行器,发动机,氧传感器,闭环控制,开环控制,4、按照空气流量测量方法分 空气流量型 （L,LH） 进气压力感应型 （D型）,二、电控汽油喷射系统的基本类型,1、波许D型(D叶特朗尼克)汽油喷射系统,2、波许L型(L-叶特朗尼克)汽油喷射系统,3、波许LH型(LH-叶特朗尼克)汽油喷射系统,4、波许M型(莫特朗尼克)汽油喷射系统,5、节气门体汽油喷射系统,油轨,三、电控汽油喷射系统主要组件的构 造和工作原理,（一）燃油供给系统主要组件的构造与工作原理,1、电动汽油泵（略）,2、燃油分配管,3、喷油器,电插头,滤网,衔铁,针阀,在恒定压力下定时、定量地喷油并使之雾化。,电磁线圈,弹簧,作用,4、燃油压力调节器,作用：调节喷油器的燃油压力， 使燃油压力与进气管压力之差保持常数。,弹簧室内的通气管与发动机节气门后的进气支管相连，这样燃油系统的压力取决于进气管内的绝对压力。在节气门不同位置时，通过喷油器的压降也将是相同的。,（二）空气供给系统主要组件的构造与工作原理,1、空气流量传感器,作用：将空气流量转换成电信号送给电控单元，该信号作为决定喷油量的基本信号之一。,叶片式空气流量计,测量板打开的角度随进气量大小而变化，空气翼片转轴与电位计同轴，旋转角度直接转换至电位计，翼片转角不同将产生不同的电阻值。,热线式空气流量计,原理：把通电加热的铂丝置于空气流中，气流流速越快，温度下降越多。铂丝成为惠斯顿电桥中的一个臂，铂丝温度的变化转变成电流的变化，传递到ECU。,A：集成电路；RH：热线电阻 RK：温度补偿电阻 RA：精密电阻 RB：电桥电阻,热线,热膜式空气流量计,卡门涡流式空气流量传感器,在气流中央放置一个锥体状涡流发生器。当空气流过时，在涡流发生器下游将产生有规律交错的旋涡，当流经空气通道的空气流速变化时，将影响卡门涡流旋涡的频率。,2、进气管压力传感器,作用：利用进气管压力传感器测量节气门后进气管内的绝对压力，并以此作为电控单元计算喷油量的主要参数。,膜盒式进气管压力传感器,应变仪式进气管压力传感器 （半导体压敏电阻式）,原理：压力变化，硅片变形，应变电阻阻值变化，电桥输出电压变化。,（三）控制系统主要组件的构造与工作原理,（电控单元）,1、传感器,1)发动机温度传感器,2)进气温度传感器,3）节气门位置传感器,安装位置,开关型（触点式）节气门位置传感器,线性输出型（电位计式）节气门位置传感器： 利用滑动阻值的变化，测得与节气门开度相对应的输出电压。,信号盘随分电器轴转动，产生透光和遮光交替变化。当发光二极管的光束照到光敏二极管时，光敏二极管产生电压；当发光二极管光束被挡住时，光敏二极管电压为0。,光电式曲轴位置传感器,4）曲轴位置传感器,功用：检测曲轴转角位移，给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角信号，作为燃油喷射和点火控制的主控信号 。,磁脉冲式曲轴位置感器,当转子旋转时，线圈中磁通量发生变化，线圈产生感应电动势。磁电式转速传感器的转子信号盘通常安装在曲轴或凸轮轴上，也可安装在分电器内。,霍尔效应式曲轴位置传感器,当触发叶轮上的叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间时，磁场被叶片屏蔽，不产生霍尔电压；当缺口部分进入磁铁与霍尔元件之间时，磁力线进入霍尔元件，传感器输出电压信号。,5）氧传感器,在采用三元催化转换器的发动机上，氧传感器安装在排气管内，检测废气中氧的浓度，并将其转换成电压信号输入电控单元 。,氧化锆式（ZrO2）传感器构造,氧传感器的输出特性,6）爆震传感器,将发动机爆震信号转换成电信号传递给ECU，ECU根据爆震信号对点火提前角进行修正，使点火提前角保持最佳值。,安装位置,安装在气缸体上,安装在火花塞上,2、电子控制单元（ECU）,传 感 器,输 入 级,输 入 级,A/D,I/O,ROM