陈家瑞第五版《汽车构造》第4章汽油燃油供给

第四章汽油机

燃油系统wt55pub@第四章汽油机供给系本章主要内容：1、汽油机供给系的组成及燃料2、简单化油器与可燃混合气的形成3、可燃混合气成分与汽油机性能的关系4、电控汽油喷射系统wt55pub@第一节汽油机供给系的组成及燃料一、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。组成：汽油供给装置空气供给装置混合气形成装置废气排出装置wt55pub@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wt55pub@二、燃料－汽油1、基本成分：主要是碳氢化合物的混合物组成。其中含C：85％；H：15％。2、主要使用性能指标1）良好的蒸发性：太好则容易出现气阻。2）高抗爆性：抵抗爆震燃烧的能力。用辛烷值大小来衡量。辛烷值越高，抗爆性越强）以前为了提高汽油抗爆性能，常在里面加入四已铅，但有毒，并且会使氧传感器中毒，所以现改用甲基叔丁基醚（MTBE）等醇类物质来提高汽油的抗爆性。wt55pub@3、汽油牌号及选用依据汽油牌号：根据汽油的辛烷值来定。选用依据：汽油机的压缩比。wt55pub@第二节化油器式发动机燃油系统燃油系统的功用及组成：wt55pub@可燃混合气的形成过程混合气形成过程就是汽油雾化、蒸发以及与空气配比和混合的过程

wt55pub@可燃混合气的形成空气经过空滤器后进入化油器，当经过喉管时，由于截面变小，使得空气流流速增加，压力下降，这对浮子室内的汽油来说就在浮子室和喉管之间产生一个压差，在这个压差的作用下，汽油经过量孔、喷管喷入喉管，与该处的空气混合wt55pub@1、较小的油粒随空气的流动很快蒸发混合2、较大的油粒在进气和压缩过程中慢慢吸热蒸发混合；3、大油粒则沉积在进气管壁上，形成油膜，随着发动机的抖动慢慢流向气缸，在气缸内吸热蒸发。

综上所述，化油器是油气混合的关键部件，但混合气并非全部在化油器内形成。wt55pub@可燃混合气浓度表示方法1、过量空气系数φa定义：燃烧1Kg燃料实际供给的空气量与完全燃烧1Kg燃料理论上所需空气量之比。2、空燃比α定义：可燃混合气中空气与燃料的质量比。σ=14.8称为理论空燃比，可燃混合气为理论混合气σ＜14.8的为浓混合气；σ＞14.8的为稀混合气。wt55pub@混合气浓度与发动机性能的关系过量空气系数(混合气浓度）发动机性能φ=1（理论混合气）实际上，汽油不能完全燃烧φ＞1汽油完全燃烧φ=1.05~1.15油耗最低φ＞1.15混合气可以完全燃烧，但燃烧速度慢，功率下降φ＞1.3-1.4（火焰传播下限）火焰无法传播φ=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φ=0.43-0.85过浓，功率下降φ＜0.4空气量极少，无法燃烧wt55pub@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φ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wt55pub@发动机运转工况对可燃混合气成分的要求1.冷起动温度低-汽油不容易蒸发汽化，起动时转速低(50～100r/min)，空气流过化油器的速度很低，汽油雾化不良致使进入气缸的混合气中汽油蒸气太少，混合气过稀，不能着火燃烧。为使发动机能够顺利起动，要求化油器供给φa约为0.2～0.6的浓混合气，以使进入气缸的混合气在火焰传播界限之内。wt55pub@2.怠速怠速是指发动机对外无功率输出的工况。这时可燃混合气燃烧后对活塞所作的功全部用来克服发动机内部的阻力，使发动机以低转速稳定运转。目前，汽油机的怠速转速为700～900r/min。在怠速工况，节气门接近关闭，吸入气缸内的混合气数量很少。在这种情况下气缸内的残余废气量相对增多，混合气被废气严重稀释，使燃烧速度减慢甚至熄火。为此要求供给φa＝0.6～0.8的浓混合气，以补偿废气的稀释作用。wt55pub@3.小负荷小负荷工况时，节气门开度在25％以内。随着进入气缸内的混合气数量的增多，汽油雾化和蒸发的条件有所改善，残余废气对混合气的稀释作用相对减弱。因此，应该供给

φa＝0.7～0.9的混合气。虽然，比怠速工况供给的混合气稍稀，但仍为浓混合气，这是为了保证汽油机小负荷工况的稳定性。wt55pub@4.中等负荷中等负荷工况节气门的开度在25％～85％范围内。汽车发动机大部分时间在中等负荷下工作，因此应该供给φa＝1.05～1.15的经济混合气，以保证发动机有较好的燃油经济性。从小负荷到中等负荷，随着负荷的增加，节气门逐渐开大，混合气逐渐变稀。wt55pub@5.大负荷和全负荷发动机在大负荷或全负荷工作时，节气门接近或达到全开位置。这时需要发动机发出最大功率以克服较大的外界阻力或加速行驶。为此应该供给φa＝0.85～0.95的功率混合气。从中等负荷转入大负荷时，混合气由经济混合比加浓到功率混合比。wt55pub@6.加速汽车在行驶过程中，有时需要在短时间内迅速提高车速。为此，驾驶员要猛踩加速踏板，使节气门突然开大，以期迅速增加发动机功率。这时虽然空气流量迅速增加，但是由于汽油的密度比空气密度大得多，即汽油的流动惯性远大于空气的流动惯性，致使汽油流量的增加比空气流量的增加滞后一段时间。另外，节气门开大，进气歧管的压力增加，不利于汽油的蒸发汽化。因此，在节气门突然开大时，将会出现混合气瞬时变稀的现象。这不仅不能使发动机功率增加、汽车加速，反而有可能造成发动机熄火。wt55pub@综上所述，对于经常在中等负荷下工作的汽车发动机，为了保持其正常的运转，从小负荷到中等负荷要求化油器能随着负荷的增加，供给由浓逐渐变稀的混合气，直到供给经济混合气，以保证发动机工作的经济性。从大负荷到全负荷阶段，又要求混合气由稀变浓，最后加浓到功率混合气，以保证发动机发出最大功率。满足上述要求的化油器特性称为理想化油器特性，即为理想化油器特性。wt55pub@wt55pub@现代化油器—化油器结构六大系统浮子系统加速系统起动系统主供油系统怠速系统加浓系统wt55pub@现代化油器—浮子系统wt55pub@现代化油器—主供油系统功用：保证正常工作时，混合气随节气门开大而逐渐变稀。起作用工况：除怠速与极小负荷工况，均起作用。方法：降低主量孔处真空度，即引入少量空气到主量孔。（泡沫管）wt55pub@wt55pub@现代化油器—怠速系统功用：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过渡量孔：怠速过渡到小负荷wt55pub@wt55pub@现代化油器—加浓系统功用：当发动机由中等负荷转入大负荷时，供给较浓混合气机械加浓装置：取决于节气门开度。机械式加浓系统无法满足加浓时刻随发动机转速而变化的要求。wt55pub@真空加浓装置：取决于节气门后真空度。真空加浓系统起作用的时刻随转速不同而不同。真空加浓与机械加浓联用，可互相补充。wt55pub@wt55pub@wt55pub@现代化油器—加速系统（加速泵）功用：节气门急速开大时，将一定数量的汽油一次喷入喉管，维持一定的混合气成分。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。wt55pub@wt55pub@现代化油器—起动系统功用：冷启动时供给足够多的汽油，充足的汽油蒸汽。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。wt55pub@wt55pub@燃油供给系的其他装置wt55pub@汽油供给装置—汽油箱汽油箱的功用是储存汽油。其数目、容量、形状及安装位置均随车型而异。汽油箱的容量应使汽车的续驶里程达300～600km。wt55pub@油箱盖：空气—蒸汽阀的作用。油箱内液面减低而产生真空时（98kPa），空气阀起作用外界温度高，油箱内由于汽油蒸汽而压力过大时（120kPa），蒸汽阀起作用。wt55pub@wt55pub@汽油供给装置—汽油滤清器作用：过滤汽油中的水分和杂质。类型：纸质滤芯（应用广泛）、尼龙布滤芯、聚合粉末塑料、多孔陶瓷式wt55pub@wt55pub@汽油供给装置—机械汽油泵wt55pub@汽油供给装置—电动汽油泵电动汽油泵的作用：将汽油从油箱中吸出，供给燃油系统足够的具有规定压力的汽油。安装位置：电动汽油泵的安装位置主要有两种，即安装在供油管路中和安装在汽油箱内。但后者应用非常广泛，电动汽油泵通常用固定在油箱上的油泵支架垂直地悬挂在油箱内。组成：主要是由泵体、永磁式直流电动机和壳体三部分组成。另外还装有安全阀和单向阀。wt55pub@wt55pub@wt55pub@汽油供给装置—滚柱式电动汽油泵由壳体、圆柱形滚柱和转子等组成。五个滚柱在转子的槽内可径向滑动，转子与壳体存在一定的偏心转子在直流电动机的驱动下旋转，在离心力的作用下，滚柱紧压在泵体的内圆表面上，形成五个相对独立的密封腔。旋转时，每个密封腔的容积不断发生变化，在进油口时，容积增大，形成一定的真空，将经过过滤的汽油吸入泵内。在出油口处，容积变小，压力升高，汽油穿过直流电动机推开单向阀输出。安装在油箱外。wt55pub@wt55pub@汽油供给装置—涡轮式电动汽油泵由涡轮、壳体和泵盖等组成。涡轮由电动机驱动，在离心力的作用下，涡轮紧贴壳体，将汽油经窄小缝隙由进油侧驱至出油侧从而加压，燃油通过电动机的内部起到冷却的作用电动机的作用。wt55pub@wt55pub@第四节电控汽油喷射系统一、汽油喷射的基本概念汽油喷射：是用喷油器将一定压力和数量的汽油喷入进气管、道或气缸内。其目的是提高汽油雾化质量，改进燃烧，改善汽油机性能。电控汽油喷射：是采用电动喷油器，根据发动机运行工况和使用条件将适当量的汽油喷入进气管、道或气缸内，实现对发动机油量的精确控制。wt55pub@二、汽油喷射的优点1)能根据发动机工况的变化供给最佳空燃比的混合气；2)供入各气缸内的混合气，其空燃比相同，数量相等；3)由于进气管道中没有狭窄的喉管，因此进气阻力小，充气性能好。wt55pub@三、喷射系统的基本类型1、按控制原理分：

1）机械控制式：喷油器的工作由供油管路中的油压来控制。又称K系统或连续喷射系统。

2）电子控制式：简称EFI。喷油器由电磁驱动，喷油量的大小和时机完全由电控单元控制。2、按喷油器的布置分：

1）单点式汽油喷射（SPI）

2）多点式汽油喷射（MPI）wt55pub@

3、按喷油器工作时间来分1）连续喷射：整个发动机的工作循环都进行喷射。

2）间歇喷射：在发动机工作期间，汽油被间歇地喷入进气道内。电控汽油喷射系统都采用间歇喷射方式。

wt55pub@4、按进气量的测量方式分：

1)直接测量:利用空气流量计直接测量吸入进气管的空气流量。

2)间接测量：（1）绝对压力测量法：用绝对压力传感器测量进气总管的绝对压力，并由此和发动机转速计算出进气量，从而确定汽油喷射量。（2）节气门开度测量法：用节气门传感器测定节气门开度，并由发动机的转速计算出进气流量，从而确定汽油喷射量。wt55pub@五、按喷射部位分:缸内喷射缸外喷射wt55pub@四、电控汽油喷射系统的基本组成

(一)空气供给系统

1、作用：为发动机提供其正常燃烧必需的空气量，并且能够通过电控单元对进气量进行测量和控制。

2、组成：

1）进气总管和进气歧管

2）节气门总成

3）空气流量计

(二)燃油供给系统电动汽油泵、滤清器、燃油分配管、压力调节器、喷油器等。wt55pub@wt55pub@（三）电子控制部分电子控制燃油喷射系统主要由工况传感器、电子控制单元和电控执行元件组成。如下表：wt55pub@分类

部件名称

功能

传

感

器

进气管压力传感器检测发动机吸入的空气量空气流量传感器检测发动机吸入的空气量空气温度传感器检测进气温度，用以计算空气量冷却水温传感器检测发动机温度发动机转速与曲轴位置传感器检测发动机转速及曲轴位置节气门位置传感器检测节气门开度氧传感器检测空燃比车速传感器测量车速爆震传感器检测有没有爆震产生开关量及其信号发生装置向ECU提供各用电设备的开关状态wt55pub@分类部件名称功能电子控制单元ECU

系统控制核心，根据由传感器确定的发动机运行工况，查表计算喷油量的大小，并对喷油器进行控制

执行元件

主继电器

控制电控燃油喷射系统总电源断路继电器控制燃油泵电源

冷启动喷油器定时开关控制冷启动喷油的喷油时间wt55pub@wt55pub@wt55pub@特点：以进气管压力和发动机转速作为基本控制参数，用来控制喷油器的基本喷油量。修正参数：怠速-节气门位置传感器中怠速触点闭合中小负荷-发动机温度传感器和进气温度传感器全负荷-节气门位置传感器中全