汽车原理与结构-燃油系统

1、上次课内容回顾：上次课内容回顾：一、配气机构的布局的基本形式一、配气机构的布局的基本形式 顶置式顶置式 侧置式侧置式二、气门组二、气门组 气门形状及结构气门形状及结构 工作条件工作条件 常用材料常用材料三、气门传动组三、气门传动组 凸轮及其相位凸轮及其相位 配气定时配气定时 气门间隙气门间隙四、进气系统、排气系统四、进气系统、排气系统 空气滤清器空气滤清器 油浴式空气滤清器油浴式空气滤清器 纸芯空气滤清器纸芯空气滤清器 复合式空气滤清器复合式空气滤清器 进气岐管、消声器进气岐管、消声器共共2828页页 第第1 1页页4 4、排气净化装置、排气净化装置 排气净化系统将汽车排放的有害物控制在排气净

2、化系统将汽车排放的有害物控制在最低水平。这是控制汽车排放危害强制性要最低水平。这是控制汽车排放危害强制性要求，目前国内已启动相关管理措施。根据方式、求，目前国内已启动相关管理措施。根据方式、目的不同，有下述主要手段：目的不同，有下述主要手段：恒温进气系统恒温进气系统 本机构安装在进气门前方，为发动机冷启动本机构安装在进气门前方，为发动机冷启动时提供加热的空气。时提供加热的空气。 促进空气较稀时油气混合物充分汽化和燃烧。促进空气较稀时油气混合物充分汽化和燃烧。启动启动条件条件室温室温低压低压燃烧不完全燃烧不完全有害有害物质物质排排放放共共2828页页 第第2 2页页二次空气喷射系统二次空气喷射系

3、统 本装置安装在排气歧管，加强对排放气体的港本装置安装在排气歧管，加强对排放气体的港外再次氧化。外再次氧化。 具体方法：具体方法：用压缩空气泵将新鲜空气直接经专用压缩空气泵将新鲜空气直接经专门的空气喷管喷入气缸排气门附近。部分发动机在门的空气喷管喷入气缸排气门附近。部分发动机在排气系统配有催化转换器，则喷入转换器。排气系统配有催化转换器，则喷入转换器。 目的：目的：排气时在排气门增加氧气，使排除的排气时在排气门增加氧气，使排除的COCO和和HCHC（碳氢化合物）进一步氧化，生成（碳氢化合物）进一步氧化，生成COCO2 2和和H H2 2O O。共共2828页页 第第3 3页页排气再循环系统排气

4、再循环系统 本装置将气缸排除的部分废气通过专门管道再输本装置将气缸排除的部分废气通过专门管道再输入到进气管，适度增加可燃气体的入到进气管，适度增加可燃气体的COCO2 2含量。含量。 大量的大量的COCO2 2介入导致缸内燃烧缓解，温度相对下介入导致缸内燃烧缓解，温度相对下降，从而减少燃烧过程氮化物（降，从而减少燃烧过程氮化物（NONOX X）的产生。）的产生。 排气再循环是目前发动机净化氮化物的主要方排气再循环是目前发动机净化氮化物的主要方法，关键问题是把握输入的法，关键问题是把握输入的COCO2 2量量。共共2828页页 第第4 4页页催化转换器催化转换器 在排气系统中设计专用装置，利用催

5、化剂（铂、在排气系统中设计专用装置，利用催化剂（铂、钯、铑等）的作用，将排放废气中的钯、铑等）的作用，将排放废气中的COCO、HCHC、 NONOX X转化成对人体无害的气体再排除。转化成对人体无害的气体再排除。 二效催化转换器（氧化）二效催化转换器（氧化） 在催化剂的作用下，加入新鲜空气为氧化剂，在催化剂的作用下，加入新鲜空气为氧化剂，仅将仅将COCO、HCHC氧化成二氧化碳和水。氧化成二氧化碳和水。 三效催化转换器（还原）三效催化转换器（还原） 在催化剂的作用下，把在催化剂的作用下，把COCO、HCHC作还原剂，将排作还原剂，将排放中的放中的NONOX X还原成氮（还原成氮（N N2 2）

6、和氧（）和氧（O O2 2），而），而COCO、HCHC在还原反映中被氧化成在还原反映中被氧化成COCO2 2和和H H2 2O O。共共2828页页 第第5 5页页使用催化转换器相关的问题：使用催化转换器相关的问题：发动机应使用无铅汽油；发动机应使用无铅汽油；催化转换器工作环境催化转换器工作环境350350（排气岐管之后）；（排气岐管之后）；正确把握输入混合气体（氧化剂或还原剂）比正确把握输入混合气体（氧化剂或还原剂）比 例的合理性；例的合理性；较高的使用成本（昂贵的稀有金属）；较高的使用成本（昂贵的稀有金属）；相关工艺。相关工艺。根据国情根据国情平衡利弊平衡利弊共共2828页页 第第6 6

7、页页4.4 4.4 发动机燃油系统发动机燃油系统 目前发动机燃油系统主要有化油器式燃油系统、目前发动机燃油系统主要有化油器式燃油系统、汽油喷射式燃油系统、柴油机燃油系统等。汽油喷射式燃油系统、柴油机燃油系统等。 本节只限于介绍汽油机燃油系统。本节只限于介绍汽油机燃油系统。 目前小型发动机大量采用喷射式，随着电子技术目前小型发动机大量采用喷射式，随着电子技术的飞速发展，经典的化油器面临淘汰。的飞速发展，经典的化油器面临淘汰。一、燃油系统的功用和组成一、燃油系统的功用和组成1 1、功能、功能 向发动机稳定、持续地提供一定数量、洁净、向发动机稳定、持续地提供一定数量、洁净、雾化良好的汽油雾化良好的汽

8、油 存储一定数量的汽油以维持汽车的续行。存储一定数量的汽油以维持汽车的续行。共共2828页页 第第7 7页页2 2、燃油系统主要组成部分、燃油系统主要组成部分 常规化油器系统包括常规化油器系统包括 燃油箱燃油箱 汽油滤清器汽油滤清器 化油器化油器 油气分离器油气分离器 汽油泵汽油泵 油管油管 燃油表等燃油表等 上述所有组成部件中，化油器是系统中最重上述所有组成部件中，化油器是系统中最重要的部件，是实现系统功能、完成油气混合的关要的部件，是实现系统功能、完成油气混合的关键装置。键装置。 注：注：2121世纪以来，沉寂多年的汽油喷射技术获世纪以来，沉寂多年的汽油喷射技术获得实质行突破。在中国，通过

9、技术引进和自主开得实质行突破。在中国，通过技术引进和自主开发，目前已广泛用于中、小型汽油发动机。发，目前已广泛用于中、小型汽油发动机。共共2828页页 第第8 8页页1燃油箱 2汽油滤清器 3汽油泵 4油气分离器 5化油器 6燃油箱盖 7油量传感器化油器式燃油系统示意图化油器式燃油系统示意图化油器化油器供油通道进油孔回油通道共共2828页页 第第9 9页页二、可燃混合气二、可燃混合气 空气与雾状汽油按一定比例混合的混合物。其空气与雾状汽油按一定比例混合的混合物。其相对比例直接影响发动机效率，常用两项指标。相对比例直接影响发动机效率，常用两项指标。1 1、过量空气系数、过量空气系数a a 以完全

10、燃烧以完全燃烧1kg1kg汽油为前提：汽油为前提： a a实际供给空气质量实际供给空气质量/ /理论化学计量空气质量理论化学计量空气质量 a a反映了可燃混合气中空气含量的多少：反映了可燃混合气中空气含量的多少： a a 1 1，称为理论混合气，称为理论混合气 a a 1 1，称为浓混合气（汽油过剩），称为浓混合气（汽油过剩） a a 1 1，称为稀混合气（空气过剩），称为稀混合气（空气过剩）共共2828页页 第第1010页页2 2、空燃比、空燃比 可燃混合气体中空气质量与燃油质量之比。可燃混合气体中空气质量与燃油质量之比。 空气质量空气质量/ /燃油质量燃油质量 按化学方程式的当量关系，按化

11、学方程式的当量关系，1kg1kg汽油完全燃汽油完全燃烧需烧需14.8kg14.8kg空气，即理想混合气体空气，即理想混合气体14.814.8。完全燃完全燃烧烧空空气气汽汽油油14.814.8：1 1共共2828页页 第第1111页页3 3、混合气燃烧效果、混合气燃烧效果 大量的研究和实验结果表明，混合气在气缸内大量的研究和实验结果表明，混合气在气缸内的燃烧效果与的燃烧效果与过量空气系数过量空气系数a a、空然比、空然比存在一存在一定的规律。定的规律。 a a1.051.051.151.15，称为经济混合比，称为经济混合比 该比例的混合气体，在气缸中燃烧最完全，发该比例的混合气体，在气缸中燃烧最

12、完全，发动机油耗量最低。动机油耗量最低。 a a0.850.850.950.95，称为功率混合比，称为功率混合比 该比例的混合气体燃烧速度最快，热损失最该比例的混合气体燃烧速度最快，热损失最低，发动机有效功率最大。低，发动机有效功率最大。共共2828页页 第第1212页页a a0.50.5，称为火焰传播上限，称为火焰传播上限 该状态汽油浓度达到最高，由于氧气的缺乏已该状态汽油浓度达到最高，由于氧气的缺乏已严重影响缸内燃烧的持续。严重影响缸内燃烧的持续。a a 1.31.3，称为火焰传播下限，称为火焰传播下限 该状态汽油浓度达到最低，由于汽油的缺乏缸该状态汽油浓度达到最低，由于汽油的缺乏缸内燃烧

13、同样面临间断。内燃烧同样面临间断。 由此可见，燃油浓度过大或过稀，都能导致火由此可见，燃油浓度过大或过稀，都能导致火焰在燃池中不能正常传播，更严重时，将导致不能焰在燃池中不能正常传播，更严重时，将导致不能点火，发动机工作中断。点火，发动机工作中断。共共2828页页 第第1313页页小结：小结：混合比例直接影响发动机性能及能否正常工作；混合比例直接影响发动机性能及能否正常工作；经济耗油与最大功率输出对应不同的混合比例；经济耗油与最大功率输出对应不同的混合比例；混合比例存在上下限，燃油浓度不易过大或过稀；混合比例存在上下限，燃油浓度不易过大或过稀；汽车实际行驶速度和牵引功率的变化范围都很大，汽车实

14、际行驶速度和牵引功率的变化范围都很大， 发动机正常工作的混合比例应作相应的调整。发动机正常工作的混合比例应作相应的调整。一般化油器只能提供一定范围的一般化油器只能提供一定范围的a a值。值。过量空气系数与空燃比关系表过量空气系数与空燃比关系表a a0.60.60.70.70.80.80.90.91.01.01.11.11.21.21.31.31.41.48.98.910.410.411.811.813.313.314.814.816.316.317.817.819.219.220.720.7共共2828页页 第第1414页页4 4、发动机工况与、发动机工况与a a、的经验值的经验值 冷启动冷启

15、动 a a 0.20.20.60.6； 怠速怠速 a a 0.60.60.80.8； 小负荷小负荷 （节气门（节气门2525） a a 0.70.70.90.9； 中等负荷（节气门中等负荷（节气门25258585）a a 1.051.051.151.15； 大、全负荷大、全负荷 a a0.850.850.950.95； 加速（迅速加大输出功率）化油器设置专门的补加速（迅速加大输出功率）化油器设置专门的补 油通道以加大燃油比例。油通道以加大燃油比例。小结：小结： 冷启动、怠速等特殊短时工况，混合气浓度大；冷启动、怠速等特殊短时工况，混合气浓度大； 从小负荷到中等负荷，混合气由浓变稀，直降到从小负

16、荷到中等负荷，混合气由浓变稀，直降到 经济混合比例；经济混合比例； 从大负荷到全负荷，混合气由稀变浓，直升到功从大负荷到全负荷，混合气由稀变浓，直升到功 率混合比例。率混合比例。共共2828页页 第第1515页页三、简单化油器三、简单化油器 简单化油器是实简单化油器是实用型化油器的雏形，用型化油器的雏形，现代车用化油器则是现代车用化油器则是在此基础上借助一些在此基础上借助一些附属装置来实现调整附属装置来实现调整燃气混合比。燃气混合比。一般需要一般需要预热预热气流产生负压气流产生负压将汽油吸入并雾化将汽油吸入并雾化油气混合原理图油气混合原理图接泵油器接泵油器1 1空气滤清器空气滤清器 2 2简单

17、化油器简单化油器 3 3进油针阀进油针阀 4 4喉管喉管 5 5浮子浮子 6 6浮子室浮子室 7 7、8 8喷油管道喷油管道9 9预热预热 1010进气岐管进气岐管1111进气门进气门 1212燃烧室燃烧室1313节气门节气门 1414油气混合室油气混合室 共共2828页页 第第1616页页四、理想化油器四、理想化油器 理想化油器将在发动机理想化油器将在发动机任何转速、任何负荷，任何任何转速、任何负荷，任何大气状况下，供给一定数量大气状况下，供给一定数量且成分符合发动机工况要求且成分符合发动机工况要求的可燃混合气体。的可燃混合气体。 1 1、怠速系统、怠速系统 化油器浮子原理图化油器浮子原理图

18、 为怠速工况下工作的发动机提供浓混合气。为怠速工况下工作的发动机提供浓混合气。 由于怠速转速低、节气门接近关闭，空气流量少流速由于怠速转速低、节气门接近关闭，空气流量少流速慢，主喷管无法提供过量的汽油。慢，主喷管无法提供过量的汽油。 由构件由构件1010、8 8、3 3构成的怠速供油通道将大量补充雾化构成的怠速供油通道将大量补充雾化汽油，维持浓度较大汽油比例。汽油，维持浓度较大汽油比例。共共2828页页 第第1717页页2 2、怠速转入小负荷、怠速转入小负荷 此过程节气门加大，此过程节气门加大，怠速喷口怠速喷口3 3的真空度下降，的真空度下降，进油量减少，流过节气门进油量减少，流过节气门的空气

19、增加，混合气将变的空气增加，混合气将变得过稀，造成熄火，无法得过稀，造成熄火，无法完成这一过渡。完成这一过渡。 在怠速喷口在怠速喷口3 3的上方设的上方设置过渡喷口置过渡喷口5 5，过渡时间，过渡时间两孔同时喷油，增加汽油两孔同时喷油，增加汽油浓度。浓度。共共2828页页 第第1818页页3 3、主供油系统、主供油系统 满足中小负荷工况下发动机需要的不同浓度的混合气。满足中小负荷工况下发动机需要的不同浓度的混合气。（随负荷加大，油量增加，但混合气变稀）（随负荷加大，油量增加，但混合气变稀） 关键问题：控制供油增量小与空气增量。关键问题：控制供油增量小与空气增量。 节气门加大，空气流量、节气门加

20、大，空气流量、 供油量随之加大；供油量随之加大； 供油量增加速率小于空气供油量增加速率小于空气增加速率时，混合气逐渐变稀，增加速率时，混合气逐渐变稀，符合中小负荷的理想状态；符合中小负荷的理想状态； 供油量增加速率大于空气供油量增加速率大于空气增加速率时，混合气逐增加速率时，混合气逐 渐变浓，渐变浓，不符合中小负荷的理想状态。不符合中小负荷的理想状态。共共2828页页 第第1919页页4 4、加浓系统（右图）、加浓系统（右图） 中小负荷转向大、全负荷时，中小负荷转向大、全负荷时，额外提供部分燃油。额外提供部分燃油。 该系统能使混合气从经济比该系统能使混合气从经济比例转化到功率比例，以保证发例转

21、化到功率比例，以保证发动机获得最大功率。动机获得最大功率。5 5、加速系统（左图）、加速系统（左图） 利用加速泵在节气门急速利用加速泵在节气门急速开大时，将一定数量的燃油一开大时，将一定数量的燃油一次性喷入喉管，缓和混合气体次性喷入喉管，缓和混合气体浓度的急剧下降，满足汽车临浓度的急剧下降，满足汽车临时的加速需要。时的加速需要。共共2828页页 第第2020页页五、电喷发动机五、电喷发动机（）（） 电喷发动机即电子控制燃油喷射式发动机。电喷发动机即电子控制燃油喷射式发动机。 与常规（化油器）发动机相比，其差异仅在于与常规（化油器）发动机相比，其差异仅在于油气混合的方式。一般由油气混合的方式。一

22、般由喷油油路，传感器组和喷油油路，传感器组和电子控制单元电子控制单元( (微型电脑微型电脑) )三大部分组成。三大部分组成。 1 1、常规化油器、常规化油器 共共2828页页 第第2121页页歧管歧管化油器化油器喷油位置喷油位置节气门节气门油气油气混合混合进气管进气管气门气门气缸气缸化油器发动机化油器发动机供油示意图供油示意图五种工况五种工况均匀分配均匀分配配气时序配气时序进气歧管进气歧管2 2、电喷发动机油气混合、电喷发动机油气混合 在进气管道的适当位置安装专用喷油嘴，通过在进气管道的适当位置安装专用喷油嘴，通过油泵按一定时序喷射定量雾状汽油与气缸吸入的油泵按一定时序喷射定量雾状汽油与气缸吸

23、入的空气混合。空气混合。 共共2828页页 第第2222页页歧管歧管节气门节气门进行单纯进行单纯的空气量的空气量控制控制油气油气混合混合进气管进气管气门气门气缸气缸进气歧管进气歧管油泵油泵ECU油泵油泵置于储置于储油箱内油箱内汽油喷嘴汽油喷嘴3 3、EFIEFI特点特点发动机电子控制器（）发动机电子控制器（） 根据曲轴位置传感器、气门传感器、变速箱传感根据曲轴位置传感器、气门传感器、变速箱传感器等信号采集装置送来的信号，经计算处理后输出正器等信号采集装置送来的信号，经计算处理后输出正确的喷射、点火等指令。确的喷射、点火等指令。 共共2828页页 第第2323页页 与进气量匹与进气量匹配，实现满

24、足配，实现满足各种工况的油各种工况的油气混合比。气混合比。汽油定量汽油定量喷射时间喷射时间点火时间点火时间 发动机的温度、空燃比、油门状况、发动机的温度、空燃比、油门状况、发动机的转速、负荷、曲轴位置、车发动机的转速、负荷、曲轴位置、车辆行驶状况等辆行驶状况等电子点火系统电子点火系统 共共2828页页 第第2424页页常常规规点点火火开开/ /关关凸轮凸轮曲轴曲轴 与常规发动机电子点火系统有较大的区与常规发动机电子点火系统有较大的区别，通常包括了如下功能：别，通常包括了如下功能：点火电流的恒定控制点火电流的恒定控制无分电器点火控制无分电器点火控制点火正时控制点火正时控制点火时序（判缸）控制点火

25、时序（判缸）控制点火提前与爆震的控制点火提前与爆震的控制 喷油系统喷油系统 共共2828页页 第第2525页页 喷油系统包括电动油泵，燃油滤清器，喷油系统包括电动油泵，燃油滤清器，油压调节器，喷射器等组成。油压调节器，喷射器等组成。目前常用方式目前常用方式有单点式和多点式两种。有单点式和多点式两种。单点式喷油系统单点式喷油系统（SPISPI） 喷嘴设置于节气门喷嘴设置于节气门上方，与常规化油器喷上方，与常规化油器喷嘴位置相同。嘴位置相同。 解决了进气管汽油雾解决了进气管汽油雾化、预热等，但在气门之化、预热等，但在气门之后的所有情况与化油器相同。后的所有情况与化油器相同。节气门节气门滤清器滤清器进气管进气管单点单点喷嘴喷嘴空气入口空气入口汽油入口汽油入口歧管歧管气缸气缸飞飞轮轮多点式喷油系统多点式喷油系统（MPIMPI） 共共2828页页 第第2626页页 多点喷油系