第5章 汽油机燃油供给系统

汽车拖拉机学第五章汽油机燃油供给系统张黎骅AUTOMOBILEANDTRACTOR主要内容§5.1汽油机燃料供给系统的组成§5.2可燃混合气的形成与燃烧§5.3化油器式燃油供给系统§5.4电控汽油喷射系统§5.5本章小结

5.1

可燃混合气体的形成与燃烧汽油的性质物理特性：粘度小、流动性好、自润性差使用性能指标：蒸发性：能被蒸发的性能。热值：1kg燃料完全燃烧后所产生的热量。标号：标号越高，抗爆性越强。抗爆性：在燃烧中，避免产生爆燃的能力。（辛烷值越高，抗爆性越强）汽油机在不同载荷下所需的混合气浓度1.小负荷：过量空气系数α=0.7~0.92.中负荷：过量空气系数α=0.9~1.13.大负荷和全负荷：过量空气系数α=0.8~0.9汽油机混合气的燃烧过程1.着火延迟期（诱导期）:火花塞点火到气缸压力脱离压缩线而急剧上升开始点之间的所对应的曲轴转角。2.速燃期：燃烧始点到气缸内压力达到最高点之间的曲轴转角。速燃期所占约20～40°CA;燃烧最高压力出现在上止点后12～15°CA，压力升高率为0.175～0.25MPa/°CA为宜。3.后燃期：速燃期后到汽油基本燃烧完成时曲轴转角。火焰传播上限：过量空气系数α=0.4~0.5。火焰传播下限：过量空气系数α=1.3~1.4。功率混合气：过量空气系数α=0.8~0.9。经济混合气：过量空气系数α=1.05~1.15。燃烧速度：单位时间燃烧的混合气质量。（1）火焰速度UT（2）火焰前锋面积AT（3）可燃混合气密度ρT影响因素名称成因现象后果爆燃由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。火焰以极高的速率向外传播，形成压力波，以声速向前推进。当压力波撞击燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂，火花塞绝缘体击穿等。表面点火由于燃烧室内炽热表面与炽热处(如排气门头，火花塞电极，积炭处)点燃混合气产生的另一种不正常燃烧。伴有强烈的较沉闷敲击声。产生的高压会使发动机机件负荷增加，寿命降低。不正常的燃烧2.表面点火1.爆震燃烧影响因素1.燃料的性质：燃油的辛烷值2.末端混合气的压力和温度：压力和温度增高，则爆燃倾向增加。3.火焰前锋传播到末端混合气的时间：提高火焰传播速度、缩短传播距离、都会降低火焰前锋传播到末端混合气的时间有利于避免爆震燃烧。凡能促使燃烧室温度和压力升高以及促使积炭等炽热点形成的一切条件，都能促成表面点火。(1)混合气浓度对燃烧的影响混合气浓度发动机性能α=1（理论混合气）实际上，汽油不能完全燃烧α＞1汽油完全燃烧α=1.05~1.15油耗最低α＞1.15混合气可以完全燃烧，但燃烧速度慢，功率下降α＞1.3-1.4（火焰传播下限）火焰无法传播α=0.85-0.95燃烧速度快，热损失小，功率最大；但不完全燃烧，油耗大；冒黑烟；排气放炮α=0.43-0.85过浓，功率下降α＜0.4空气量极少，无法燃烧2.混合气浓度对燃烧的影响(2)点火提前角点火提前角：燃烧过程当压缩接近终了时,火花塞跳火点燃混合气。从火花塞跳火时到压缩上止点时所对应的曲轴转角,称为点火提前角。点火时间提前角调整特性：当汽油机保持节气门、转速及混合气浓度一定时，汽油机功率和油耗率随点火提前角的改变而变化的关系。点火提前角过大：活塞消耗的压缩功增大，气缸最高压力增大，爆震倾向增大。点火提前角过小：气缸最高压力和温度降低，传热损失增加，排气温度上升。功率下降，爆震倾向减小。（3)转速当负荷减小，进入气缸的混合气减少，混合气浓度变稀，火焰传播速度变慢，需要适当增加点火提前角。气缸温度、压力降低，爆燃倾向减小。当转速增加时，燃烧速度一般与发动机转速呈比例增加。燃烧时间缩短，故点火提前角适当增加。（4)负荷当大气压力减小，或气温上升时，气缸充气系数降低，混合气浓度变浓，发动机动力性、经济性均降低。（5)大气状态5.2

化油器式燃料供给系功用：储存、输送、清洁燃料，根据发动机工况，供给汽缸一定浓度的可燃混合气，并将燃烧后的废气排入大气。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示意图油箱油管汽油泵汽油滤清器化油器空气滤清器供给路线图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5.2

化油器式燃油供给系统简单化油器的结构:浮子室、针阀、喉部、节气门（油门）、量孔等喉部（喉管）浮子（室）节气门工作原理：节气门开度影响喉部真空度，开度越大，真空度越大，喷油量越大；当节气门开度一定时，发动机转速越高，喉部真空度越大。简单化油器的特性曲线特性曲线：α随化油器喉部真空度（即节气门开度）变化而变化的趋势。变化趋势：随着节气门开度加大，空气量和汽油量同时加大，但前者增加小于后者，混合气渐变浓；再继续开大节气门时，两者比率逐渐接近，混合气浓度趋于稳定。α有利的化油器特性曲线1—相应最大功率的α值，节气门开度越小，发出最大功率的α越小；2—相应最小油耗的α值，节气门开度越小，获得最小油耗的α越小；即小负荷时，较浓混合气才能保证发动机工作最经济。3—理想化油器特性曲线，在两者之间。现代化油器—实际工况对可燃混合气成分的要求工况：发动机的转速和负荷。分为：怠速、小负荷、中等负荷、大负荷、全负荷工况节气门开度混合气α气缸内性能怠速接近于关闭0.6-0.8废气含量大小负荷逐渐开启0.7-0.9废气作用减弱中等负荷（常用状态）足够的开度0.9-1.1追求经济性大负荷和全负荷最大开度0.85-0.95要求供给最大功率现代化油器—化油器结构五大系统主供油系统怠速系统加浓系统加速系统起动系统化油器的类型双腔分动：经常工作的为主腔，另一为副腔。用于解决转速较高、功率较大的发动机的动力性和经济性的矛盾。双腔并动：两个化油器并联，但共用一套浮子室、起动、加速、加浓系统；两个节气门同时启闭。用于缸数较多的高速汽油机。功用：使化油器在节气门逐渐增大时供给逐渐变稀的混合气，以满足中等负荷时对混合气成分的要求。主供油系统结构：浮子室、浮子、主量孔、空气量孔、主喷管等。主供油系统功用：保证怠速和小负荷时供给浓混合气。（α=0.6-0.8）怠速系统结构：怠速油道、怠速量孔、怠速过渡量孔、怠速空气量孔、怠速调整螺钉、节气门开度调整螺钉。怠速系统机械加浓装置：取决于节气门开度。真空加浓装置：取决于节气门后真空度。加浓系统加速系统（加速泵）加速泵：由节气门控制，内有活塞，进油阀和出油阀。节气门开度减小时：活塞上移，汽油进入加速泵；节气门开度加大时：活塞下移，进油阀关出油阀开，汽油从加速喷孔喷出。起动系统起动工况：极浓混合气（α=0.2-0.6）结构：阻风门工作系统：主供油系统和怠速系统自动阀：避免起动过程后期，由于转速加大真空度增大而导致混合气过浓。优点1、可以提高发动机的充气效率，使各缸混合气分配比较均匀，精确控制各个缸混合气与工况的匹配。2、排气污染降低。3、进一步改善燃油经济性。4、发动机故障率大大降低。5.3

电控汽油喷射系统（1）按喷油器喷射部位的不同分类按喷射部位的不同可分为缸内喷射和缸外喷射两种。2、电喷系统分类单点喷射多点喷射进气道喷射（2）按进气量的检测方式分类按进气量的检测方式不同可分为：直接检测和间接检测系统两种。（3）按喷射的的控制方式按喷射的连续性将汽油喷射系统分为连续喷射式和间歇喷射式。间歇喷射还可按各缸喷射时间分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射等。同时喷射控制分组喷射控制顺序喷射方式控制3

组成和工作原理尽管电子控制汽油喷射系统的类型较多，但其组成基本相同，即由燃油供给系统、空气供给系统、电子控制系统组成。燃油喷射系统5.2电控汽油喷射系统主要部件的构造和工作原理（1）燃油供给装置燃油供给系统由：汽油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、燃油分配管、油压调节器、喷油器、冷起动喷嘴和输油管等组成，有的还设有油压脉动缓冲器。l一喷油器2一油道3一燃油压力调节器4一软管

5一进油管6一燃油滤清器7一燃油泵1.空气滤清器2.空气流量传感器3.PCV管4.怠速开关控制传感器5.进气总管6.进气歧管7.空气阀空气供给系统1.空气流量传感器2.碳罐电磁阀3.点火模块和点火线圈4.进气温度传感器5.进气歧管压力传感器6.废气再循环阀7.节气门体8.曲轴箱强制通风阀9.冷却水温传感器1O.机油压力传感器11.爆震传感12.喷油器组件13.曲轴转速传感器14.曲轴位置传感器15.氧传感器16.凸轮轴位置传感器电子控制系统

2.工作原理

电子控制汽油喷射系统EFI(ElectronicFuelInjection)，是以一个电控单元ECU为控制中心，利用安装在发动机上不同部位的传感器，测出发动机的各种运行参数，精确的计算进入气缸的空气量，再按照电脑中预存的控制程序精确地控制喷油使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气，以求得最佳的动力性、经济性及排放性。1．电动汽油泵在电子控制汽油喷射系统中应用的电动汽油泵通常有两种类型，即滚柱式电动汽油泵和叶片式电动汽油泵。1.进油口；2.限压阀；3.汽油泵；4.电动机；5.单向止回阀；6.出油口7.泵体；8.滚柱；9.转子滚柱式电动汽油泵电动燃油泵的功用是供给各喷油器及冷起动喷油器所需要的燃油。2．燃油分配管

燃油分配管的功用是将汽油均匀、等压地输送给各缸喷油器；还有贮油蓄压、减缓油压脉动的的作用。

1.进油管；2．燃油分配管；3．油压调节器；4．汽油滤清器；5.喷油器3．燃油压力调节器

燃油压力调节器的功用是调节至喷油器的燃油压力，使油路中的燃油压力与进气管压力之差保持常数。

1．进油口；2．回油口；3．阀座；4．膜片；5．弹簧；6．真空接管(接进气管)；7．平面阀4．喷油器喷油器是电子控制燃油喷射系统中的最重要零件。喷油器的功用是按照电控单元的指令将一定数量的汽油适时地喷人进气道或进气管内，并与其中的空气混合形成可燃混合气。轴针式喷油器的结构电接头滤网电磁线圈复位弹簧衔铁针阀1.电控单元；2.喷油器体；3.电磁线圈；4.复位弹簧；5.衔铁；6.针阀喷油器工作原理a)发动机停机时无电脉冲输出b)短脉冲宽度c)长脉冲宽度2.进气系统1.空气流量计

空气流量计的功用是测量进入发动机的空气流量，并将测量的结果转换为电信号传输给电控单元。图5.4.24叶片式空气流量传感器图5.4.25热线式空气流量计图5.4.26热膜式空气流量计

为发动机提供适量的新鲜空气。进气系统主要包括空气流量计、怠速控制阀、节气门及空气滤清器等。2．怠速控制阀

在节气门体汽油喷射系统的节气门体上装有怠速控制阀(图5.4.29)。其功用是自动调节发动机的怠速转速，使发动机在设定的怠速转速下稳定运转。图5.4.29步进电机式怠速控制阀原理图5.2.3电子控制装置

电子控制汽油喷射系统中的控制系统由电控单元、各种传感器、执行器，以及连接它们的控制电路所组成。1．电控单元

电控单元是电子控制单元的简称，常用ECU(ElectronicControlunit)表示。电控单元的功用是根据其内存的程序和数据对各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量.电控单元一般由中央处理器CPU、只读存储器ROM、可编程的只读存储器PROM、运行数据存储器RAM和输入/输出接口等组成。

2.传感器1)节气门位置传感器

节气门位置传感器的作用是把节气门的位置或开度转换成电压的信号，传输给电控单元，作为电控单元判定发动机运行工况的依据现不同的节气门开度下的喷油量控制。节气门位置传感器有线性、开关型及综合型(既有开关又有线性可变电阻)三种。节气门位置传感器装在节气门体上，与节气门联动，如图5.30所示。a)b)c)图5.4.30综合型节气门位置传感器a)结构b)输出特性c)输出端子电路l-电阻膜2-节气门开度输出动触点3-怠速动触点2)冷却液温度传感器