汽车构造（上）课件第五章汽油机供给系

第五章

汽油机燃料供给系汽油机燃料供给系的组成及燃料简单化油器及可燃混合气组成可燃混合气成分与汽油机性能的关系化油器各工作系统化油器构造化油器的操纵汽油的辅助供给装置汽油直接喷射§5.1汽油机燃料供给系的组成及燃料1、供给系的作用： 将空气与雾化后的汽油充分混合后，形成可燃混合气，提供给发动机并对可燃混合气的供给量及其浓度进行有效的控制，使发动机在各种工况下都能连续、稳定运转。2、供给系组成：一般化油器式供给系统由系列装置组成：燃油供给装置：包括油箱、汽油滤清器、汽油泵、油管等。作用：起到汽油的储存、输送、清洁的作用。空气供给装置：即空气滤清器，有的汽车上还装有进气消音器。作用：清洁和输送空气。可燃混合气形成装置：即化油器，作用：形成可燃混合气，并对可燃混合气的供给量及其浓度进行控制的装置。可燃混合气供给和废气排出装置：包括进气管、进气道和排气管、排起道、排气消音器。３、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４、汽油汽油机所使用的燃料是汽油。定义：汽油——它是由石油提炼出来的密度小、易于挥发的由多种碳氢化合物组成的液体燃料。按照提炼方法的不同，汽油可分为直馏汽油和裂化汽油。1）直馏汽油——将汽油加热，在４０～５０°Ｃ至１７５～２１０°Ｃ温度范围内蒸发出来的轻馏分蒸汽冷凝后就成为直馏汽油。汽油的裂化有热裂化和催化裂化，目前大多为催化裂化法。2）催化裂化汽油——是在催化剂的作用下使石油中的大分子烃受热裂化为小分子烃并改变其分子结构而得到。它可从石油中得到更多的优质汽油汽油对发动机的性能影响主要由汽油的使用性能指标来决定。汽油的使用性能指标主要有蒸发性、热值和抗爆性。1、汽油的蒸发性 即：容易蒸发的程度。对可燃混合气的形成质量有很大的影响。它可通过燃料的蒸馏试验来测定。即将汽油加热，分别测定蒸发出10%、50%、90%馏分时的温度及终馏温度，分别称为10%蒸发温度、50%蒸发温度、90%蒸发温度及终馏点。 10%蒸发温度与汽油机的冷态起动性能有关。此温度低，表明汽油中所含的轻质部分低温时容易蒸发，在冷起动时就可能使较多的汽油蒸汽与空气混合形成可燃混合气，发动机就比较容易起动。

50%蒸发温度表明汽油中的中间馏分蒸发性的好坏。此温度低，表明汽油中间馏分易于蒸发，从而汽油机的预热时间短，使暖机性能、加速性能和工作稳定性都较好。

90%蒸发温度与终馏温度用来判断汽油中难以蒸发的重质成分的含量。此温度低，表明汽油中重馏分含量越少，越有利于可燃混合气均匀分配到各气缸，同时也可使汽油的燃烧更为完全。因为重质馏分汽油不易蒸发，往往来不及燃烧而可能漏到曲轴箱内，使发动机的机油稀释，润滑恶化。这在冬季使用时更明显。

但是，汽油的蒸发性也不能太强，否则容易发生气阻。什么是发动机的气阻呢？ 气阻——汽油机工作时，其汽油供给管路可能受热升温。当温度升高到使汽油蒸汽压达到饱和值，即等于管路系统的压力时，汽油泵和管路中将产生大量汽油蒸汽泡，妨碍液态汽油流动，使汽油流量减少到不足以维持发动机正常运转，导致发动机失速。发动机的这种故障称为气阻。所以在国产汽油质量指标中，规定了夏季与冬季要求不同的饱和蒸汽压力。另外，蒸发性过强的汽油还可能在从化油器喉管喷出后立即吸热蒸发，导致化油器中温度过低而结冰。2、燃料的热值 指1kg燃料完全燃烧后所产生的热量。汽油的热值为44000kJ/kg。3、汽油的抗爆性 指汽油在发动机汽缸内燃烧时，避免发生爆燃的能力，即抗爆能力。它是最主要的一项主要性能指标。

前面已介绍，爆燃是汽油机的一种异常燃烧现象，它会引起发动机过热、排气冒烟、油耗增大和功率下降等不良后果。发动机采用抗爆性好的汽油，就可能采用较高的压缩比而不至于发生爆燃。汽油机的抗爆性用辛烷值来表示。辛烷值越高，抗爆性越好。 汽油机的辛烷值常用对比试验法来测定。在一台可变压缩比的单缸试验发动机上，先用被测汽油作为燃料，使发动机在一定条件下运转。试验中逐渐提高试验发动机的压缩比，直至试验发动机产生标准强度的爆燃为止。然后，在该压缩比下，换用一定比例的异辛烷（一种抗爆能力很强的碳氢化合物，规定其辛烷值为100）和正庚烷（一种抗爆能力极弱的碳氢化合物，规定其辛烷值为0）混合而成的标准燃料，使发动机在相同的条件下运转，改变标准燃料中异辛烷和正庚烷的比例，直到单缸试验发动机也产生前述标准强度的爆燃为止。这样最后一种标准燃料中异辛烷含量的体积百分比即为被测汽油的辛烷值。如用被测汽油和用异辛烷含量为70%的标准燃料的试验结果相同，即可认为该种汽油的辛烷值为70。国产汽油的辛烷值可以从其代号中的数字看出。例如，代号为RQ-85的汽油，其辛烷值不小于85。

为提高汽油的抗爆性，有时在汽油中加入少量的抗爆剂——四已铅（Pb(C2H5)4）。但是四已铅燃烧后易生成固体的氧化铅，沉积在活塞、燃烧室、气门和火花塞上，从而引起气门漏气、火花塞电极短路等现象而破坏发动机的正常工作，所以在四已铅中还混合有一种“携出剂”的物质（溴已烷等），使铅变成挥发性的盐类，随废气排出。这种四已铅与携出剂的混合物成为乙基液。四已铅有毒，所以加入四已铅的汽油常燃成红色，以便识别防止使用中毒。另外加有抗爆剂的汽油燃烧后，使发动机排气中含有大量的铅化物粉尘。常使排气中的催化反应器加速失效，并且，大气中含的铅化物会使人特别是小孩产生铅中毒。所以好多国家禁止使用加有抗爆剂的汽油。我国已经在2000年前后，全部推广无铅汽油。 选用汽油牌号的主要依据是发动机的压缩比，一般压缩比高的汽油机应采用辛烷值高的汽油。§5.2 简单化油器与可燃混合气的形成液体燃料必须在蒸发为气体后才能与空气均匀混合。要使混合气能在约为0.01~0.02秒内形成，必须预先将燃料雾化成极微小的油滴，使蒸发面积大大增加。化油器式混合气形成装置是利用吸入空气流的动能实现汽油雾化的。一、简单化油器1、结构空气滤清器针阀浮子浮子室主量孔喷管节气门进气预热套管进气歧管进气门输油管2~5mm混合室空气室喉管2、简单化油器各部分的功能喉管：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。主量孔浮子室3、工作原理在进气行程中，进气门打开，活塞从上止点下行，气缸容积增大，缸内压力Pa小于大气压P0在真空度ΔPa=P0-Pa的作用下，空气便经空气滤清器、化油器空气管及进气岐管向气缸流动。从流体力学中可知，流体在管道中流动时，如果管道各处截面积不等，则流体流经各处的流动速度和静压力也不同。截面积越小，其流速越大，而静压力则越低。空气经空滤器流经空气管道时，因喉部截面积最小，因而喉部的空气流速最大，静压力最低，设喉部压力为Ph小于大气压P0，即喉部真空度为ΔPh=P0-Ph，浮子室因为有孔通大气，所以浮子室内压力基本上等于大气压P0，于是在喉管真空度ΔPh作用下，汽油从浮子室经喷管喷入喉管中。且由喷管喷出的汽油被高速空气流冲散，雾化，与空气混合，经进气岐管分配到各个汽缸。油雾中较小的油粒，在随空气流动的过程中，一部分立即蒸发成蒸汽，另一部分来不及蒸发的部分在流经进气管时或在进气行程和压缩行程中在气缸内陆续蒸发。油雾中较大的油粒跟不上气流，便沉积在进气管壁上而形成油膜。油膜被混合气流带动缓慢地流向汽缸，然后在缸内受热蒸发。为加速汽油颗粒的蒸发，通常利用废气的余热对吸入汽缸前的可燃混合气进行适当的预热，如图进气预热装置，箭头表示废气在装置中流动的方向。因为汽车行驶情况不断变化，所以发动机功率也需要不断调整变化。发动机功率的改变可通过改变供入可燃混合气的数量来实现，即量调节。因此化油器设有节气门，节气门是一个椭圆形的片状阀门，可以绕它的短轴转动。节气门与驾驶室内的加速踏板用一系列杆件相连接，驾驶员可通过踩加速踏板来调节节气门转动角度，来改变混合气的通道截面积。踩到底时节气门开度最大，放松加速踏板时通道截面最小，但不关闭。在发动机转速不变时，节气门开度越大，则整个进气管道中的阻力越小，空气管内的流量和流速越大，喉部空气流速、流量和真空度变越大。同时喉部真空度ΔPh增大，使得流出喷管的汽油流量也随之增加，因而加大了发动机的功率。注意：对于结构一定的化油器来说，影响喷管出油量的主要因素是喉管真空度，但影响喉部真空度的因素除节气门开度外，还有发动机转速。当节气门开度一定时，发动机转速越高，则汽缸内真空度越大，喉管中的空气流速和真空度也就越高。为了保证可燃混合气的浓度符合预定数值。必须精确地控制空气流量和汽油流量。如果汽缸内真空度一定时，空气流量主要取决于喉部形状和尺寸。如果浮子室中气压和油面高度一定，喉部真空度一定，汽油流量主要取决于控制流量的主量孔，所以对它的尺寸精度要求很高，主量孔一般不再浮子室上直接钻出，而是钻在一个特制的铜塞或铜管上然后再装入浮子室。换装不同尺寸的量孔，可获得不同的出油量，使化油器能适用于其他发动机。同样道理，喉管也是单独制成，再镶嵌在空气管中。量孔尺寸确定后，出油量便只取决于量孔两端的压力差。量孔每一端的压力都包括与油面高度成正比的油压和油面上的气压两部分。当浮子室内和喷管内的油面高度都不变时，出油量只取决于喉管真空度ΔPh可吸出喷管中的燃油。浮子室中装有浮子机构（由浮子和针阀构成）可保证浮子室内的油面高度不变，针阀支靠在浮子上，两者可一同随油面起落。当浮子室油面达规定高度时，浮子正好将针阀压紧在浮子室进油口的阀座上，汽油便不能继续流入浮子室。随着汽油的消耗，浮子室油面下降，针阀重新开启，汽油又充入浮子室，直到针阀上升关闭时为止。浮子机构的这种自动调节作用，保证了浮子室油面高度的基本稳定。4、可燃混合气的形成的工作过程此处气压降低，液体从容器中被吸出。高速的空气流将被吸出的液体冲击粉碎，形成雾状。在喉管真空度ΔPh作用下，汽油从浮子室经喷管喷入喉管中。且由喷管喷出的汽油被高速空气流冲散，雾化，与空气混合，经进气岐管分配到各个汽缸。油雾中较小的油粒，在随空气流动的过程中，一部分立即蒸发成蒸汽，另一部分来不及蒸发的部分在流经进气管时或在进气行程和压缩行程中在气缸内陆续蒸发。油雾中较大的油粒跟不上气流，便沉积在进气管壁上而形成油膜。油膜被混合气流带动缓慢地流向汽缸，然后在缸内受热蒸发。为加速汽油颗粒的蒸发，通常利用废气的余热对吸入汽缸前的可燃混合气进行适当的预热，如图进气预热装置，箭头表示废气在装置中流动的方向。5、简单化油器供油特性简单化油器供油特性：

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，喉管真空度随之增高，混合气浓度变高。3）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。简单化油器供油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§5.3可燃混合气成分与汽油机性能的关系可燃混合气成分对发动机的动力性、经济性、排放性有很大的影响。其一般可用空燃比和过量空气系数表示。

一、概念空燃比：可燃混合气中，空气与燃料的质量比。欧美及日本等国采用。理论上，1kg汽油完全燃烧需要空气14.7kg，因此，对于汽油机而言，空燃比为14.7的可燃混合气叫理论混合气；空燃比大于14.7的可燃混合气叫稀混合气；空燃比小于14.7的可燃混合气叫浓混合气；过量空气系数：

在我国及前苏联等国使用。无论采用什么燃料，凡过量空气系数=1的可燃混合气为理论混合气，<1的为浓混合气；>1的为稀混合气。二、可燃混合气成分对发动机性能的影响1、混合气的分类：1）标准混合气=1

理论上能完全燃烧的混合气，其中所含的空气中的氧正好使混合气中全部燃料燃烧完毕。2）稀混合气>1

实际上可以完全燃烧的混合气，其中所含的空气中的氧能保证混合气中燃料全部燃烧完毕。3）浓混合气<1

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。2、混合气的浓度对发动机性能的影响混合气种类空气过量系数发动机功率耗油率性能火焰传播上限0.4混合气不燃烧，发动机不工作过浓混合气0.43~0.87减小激增燃烧室积炭、排气管冒黑烟，放炮功率混合气0.88最大增大10~15%输出最大功率标准混合气1.0减小2%增大4%经济混合气1.11减小8%最小过稀混合气1.13~1.33显著减小显著增大回火、发动机过热、加速性变坏火焰传播下限1.4混合气不燃烧，发动机不工作3、发动机各工况对可燃混合气成分的要求1）稳定工况对混合气的要求工况混合气浓度怠速和小负荷=0.6~0.8中等负荷=0.9~1.1大负荷和全负荷=0.85~0.95

怠速：

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。2）过渡工况对混合气的要求工况混合气冷起动极浓=0.2~0.6暖机随温度升高加速及时加浓理想化油器特性：

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。理想化油器供油特性曲线简单化油器能否满足汽车发动机对混合气的要求？§5.4 化油器各工作系统一、主供油系统1、功用：

保证发动机正常工作时，化油器所供给的混合气随着节气门开度加大而逐渐变稀，并在中负荷下接近于最经济的成分。2、对简单化油器修正方案：主量孔空气量孔通气管主喷管降低主量孔处真空度△Pk决定出油量3、主供油系统工作原理泡沫管：提前校正出油量。

燃油泡沫化后，易吸出、吹散。各渗气孔先后露出油面使△

Pk逐渐接近△

Ph，混合气浓度逐渐提高。化油器主供油系统工作演示

降低主量孔处真空度作用：

引入极少量的空气到主喷管中，以降低主量孔内外压力差，从而降低汽油的流速和流量。以满足化油器理想供油特性。二、怠速系统1、功用：

保证在怠速和很小负荷时供给很浓的混合气。

为0.6～0.8。2、结构：怠速喷口调整螺钉过渡喷孔空气量孔油道怠速量孔开度调节螺钉怠速系统中装置作用调节怠速时的出油量，从而控制混合气的浓度。调节节气门最小开度和空气量，从而改变怠速的高低。提高怠速油道的气压防止怠速时供油过多，还可防止虹吸作用。控制怠速时的供油量3、化油器怠速系统工作演示怠速反流怠速反流：

在怠速系统停止供油以后，当喉管真空度相对于怠速喷口真空度高出太多时，有可能将存于怠速系统中的燃油完全吸向主喷管，同时从怠速空气量孔，怠速喷口和过渡孔进入的空气便经怠速油量孔渗入主喷管。燃料空气流向中等负荷可提高经济性，大负荷时影响动力性。浮子室不存油的处理方法

当冷车发动需要多次使用起动机才能着火时，应该在第二天起动前观察化油器浮子室内是否缺油。如果浮子室内没油，先使用手泵油，使浮子室内油平面达到要求后，再使用起动机。若这样就很容易发动，则表明是因化油器浮子室内不存油致使起动困难。

化油器使用一段时间后，有时会出现浮子室内不存油，这并非是化油器损坏，不必更换。

化油器在使用过程中有不少故障是由于堵塞引起的。当怠速空气量孔堵塞后，除了使油耗增高、怠速运转不平稳外，在发动机熄火后，还会使浮子室内的汽油由于虹吸作用，从怠速油道和过渡出油口自动吸出，流入节气门轴承处，停机时间一长，浮子室内的汽油就漏完了。解决这一故障，应把化油器拆开，用酒精清洗，再用压缩空气吹净后重新装配好即可。三、加浓系统（省油器）1、功用：

在大负荷和全负荷时额外供油，保证在全负荷时混合气浓度达到为0.8～0.9，使发动机发出最大功率。1）机械式加浓系统 结构：摇臂主量孔加浓阀推杆加浓量孔拉杆机械式加浓系统工作演示思考为何加浓系统又叫作“省油器”？功率停滞

随着节气门开启角的不断增大，一开始，发动机功率Pe对开启角θ的增长率很大，以后逐渐减小，在未达到节气门全开时，Pe对开启角θ的增长率几乎为零的现象。机械加浓系统起作用的时刻只受节气门开度控制与转速无关。进气饱和点2）真空式加浓系统活塞式加浓系统活塞空气缸通道主量孔加浓阀推杆加浓量孔弹簧真空加浓系统工作原理真空加浓系统起作用的时刻取决于节气门后面真空度。转速一定节气门开度加大加浓节气门开度减小不加浓节气门开度一定转速加大不加浓转速减小加浓工作规律真空度与节气门开度关系当真空度低于△Ps时加浓系统开始工作。真空式加浓系统演示四、加速系统

功用：

在节气门突然开大时及时将一定量的额外燃油一次喷入吼管，使混合气临时加浓，以适应发动机加速的需要。1）机械式加速系统结构：摇臂活塞出油阀通气道加速量孔拉杆进油阀工作原理通气道的作用：防止加速量空处气压过低而从出油阀吸出过多燃油。加速系统工作演示2）加速装置的调节A、出油量的调节

改变机械式加速系统的节气门轴摇臂连接孔的位置，即改变活塞行程。B、供油时间的调整节

改变弹簧的预紧力。五、起动系统

功用：

当发动机在冷态下起动时，在化油器内形成极浓的混合气为0.2～0.6，使进入气缸的混合气中有足够的汽油蒸汽，以保证发动机能顺利起动。 结构：阻风门自动阀弹簧节气门起动系统工作原理起动系统工作演示阻风门轴§5.5 化油器的型式一、化油器的分类：1、按喉管气流方向：名称性能上吸式进气管拐弯多、阻力大、进气流速低、汽油雾化不好，化油器的保养和调整也不方便。趋于淘汰下吸式进气弯道少，进气阻力较上吸式小，有利于提高气缸充气效率和发动机功率。平吸式进气阻力小，可使发动机总体高度尺寸降低。2、按重叠的喉管数目单喉管式双重喉管式三重喉管式喉管大，增加充气量，但汽油雾化不良喉管小，汽油雾化良好，但充气量减少多重喉管既可以满足充气量的需要，又可以使汽油充分雾化多重喉管化油器的工作演示3、按空气管腔数目单腔式、双腔并动式、双腔分动式、四腔分动式

双腔并动式双腔分动式

主腔

副腔Audi100双腔化油器BJH2014、按浮子室通气方式1。平衡式浮子室和化油器空气室相通，当空滤器积尘阻力增大时，压力同步下降，以保证供油浓度。但在高温下汽油易蒸发流向空气室，使混合气加浓。在大负荷高速时影响不大（混合气流量大）而在怠速低速时加浓影响大，使运转不平稳。2。不平衡式浮子室直接通大气，高温时，汽油蒸汽直接排到大气，不影响混合气浓度，但空滤器，阻力增大时，使喉管真空度增大，主喷管喷油量大，混合气变浓，经济性下降。3。混合式兼有上述两种通气方式的优点，高温怠速时打开通气阀，浮子室通大气（平衡式）；其他工况通气阀关闭（平衡式）二、化油器构造上体中体下体二、化油器和汽油泵的型号编制（JB1672-84）字母字母数字数字字母设计单位名称中有代表性的字，取汉语拼音的第一个字母，数目为2个。如BJ为北京汽车制造厂EQ为二汽化油器厂H为化油器B为汽油泵一位数表示，表示产品主要结构特征如下表两位数表示，表示产品顺序号表示变形产品三、化油器构造阻风门壳体真空加油柱塞进油口针阀化油器上体化油器中体化油器下体§5.6 化油器的操纵在现代化油器中，发动机工作所要求的可燃混合气浓度都是自动调节的，但进入汽缸内的可燃混合器量则是由驾驶员通过节气门来控制的。叫量调节。化油器节气门的操纵机构有两套，其一是通过踏板带动的脚操纵机构和通过拉钮带动的手操纵机构。他们是单向传动的，即脚操纵机构不能带动手操纵机构，但手操纵机构却能带动脚操纵机构。化油器的阻风门只有一套通过拉钮带动的手操纵机构。并且两拉钮都装在驾驶室的操纵台上，并标有不同的记号。如图为常见的单腔化油器操纵机构的一般组成和布置。结构：在驾驶室内有加速踏板和节气门拉钮，用来控制节气门。另外还装有阻风门拉钮供起动时操纵阻风门用。通常只有，发动机冷起动后，在暖机过程中，或要求发动机负荷不变时，或手摇启动时，才拉出拉钮到一定的位置，使他固定不动。一般汽车在行驶过程中，不用拉钮来操纵节气门。操纵原理：踩下加速踏板，杆便绕支点转动，使横拉杆向左移动，节气门相应地转到一定的开度。通过止动支柱来限制节气门最大开度。如果驾驶员将脚从加速踏板上移开，则节气门在弹簧的作用下回到原来的位置。在怠速工况下，节气门的最小开度位置由调节螺钉靠在凸轮上的位置来决定的。节气门拉钮与自由安装在轴上的杆用钢绳连接。如果拉钮拉出，杆转动压在和加速踏板相连的杆上，带动加速踏板落下，节气门便开启。如拉钮不动，再踩加速踏板时，和加速踏板相连的杆将离开自由杆，使节气门继续开大。阻风门拉钮也用钢绳与装在阻风门轴上的杆相连，钢绳套也固