《汽车构造》课件-项目五 发动机燃料供给系统认知

汽车构造

StructureOfAutomobile项目五发动机燃料供给系统认知项目引入汽油发动机燃油喷射技术最早是在航空发动机上使用，到20世纪50年代开始用于赛车的二冲程发动机。1954年，德国奔驰汽车公司在其生产的300BL四冲程发动机上使用了燃油喷射技术。最初采用的机械控制燃油喷射技术，实际上就是使用了由发动机驱动的喷射泵，其最大的缺点是安装性差、性能提高有限、成本高。电控燃油喷射技术的研究与开发始于20世纪50年代，1953年美国Bendix公司开始着手开发电子控制燃油喷射装置，并在4年后公布了他们的成果。德国博世(Bosch)公司于1967年推出了D-Jetronic电控燃油喷射装置。1968年，德国大众汽车公司首次将博世研制的D-Jetronic电控燃油喷射装置应用于轿车上。此后，美国、日本等国的汽车公司也纷纷在自己生产的轿车上装用电子控制燃油喷射装置。近年来，性能更好、技术要求更高的缸内直喷电控燃油喷射技术已在轿车上广发应用。学习任务任务一汽油机燃料供给系统基础认知任务三空气供给系统认知任务二汽油机供给系统认知任务四柴油机燃料供给系统基础认知任务一汽油机燃料供给系统基础认知（1）了解汽油机燃料供给系统的功用、类型及组成；（2）了解汽油的主要性能指标；（3）掌握可燃混合气浓度对发动机的影响。知识目标（1）能具体描述发动机各种工况下对可燃混合气的要求。能力目标（1）通过对可燃混合气浓度的分析培养学生务实的实干精神。思政目标学习目标

功用和类型一、知识准备根据发动机各工况的不同要求，准确地计量空气与燃油的混合比，并将一定数量和浓度的可燃混合气供入气缸，最后将燃烧作功后的废气排入大气。化油器式燃料供给系统汽油喷射式燃料供给系统评价指标

汽油的主要性能指标二、主要性能评价指标热值抗爆性蒸发性辛烷值辛烷值越高越好还是越低越好？汽油中必须含有足够比例的高蒸发性的成分，以得到良好的冷启动性能单位质量（1kg）的汽油完全燃烧后所产生的热量

可燃混合气三、可燃混合气是指燃料与空气的混合物。目前可燃混合气浓度的表示方法有过量空气系数和空燃比。可燃混合气浓度的表示方法过量空气系数（α）空燃比（R）燃烧1kg燃料实际供给的空气质量与理论1kg燃料完全燃烧所需的空气质量之比，用α表示。α=1的可燃混合气定义为理论混合气；α＞1为稀混合气；α＜1为浓混合气实际吸入发动机中空气的质量与燃料质量的比值称为空燃比，用R或A/F表示。R=14.7的可燃混合气为理论混合气；R＞14.7为稀混合气；R＜14.7为浓混合气理论混合气1当α＝1时，从理论上讲，气缸内空气与燃料充分混合后正好完全燃烧。但实际上，由于气缸内还存在废气、混合气混合不均匀等原因，使气缸内理论混合气不能完全燃烧。理论还需联系实际！稀混合气2当α＞1时，气缸内有足够的空气使燃料完全燃烧。当α＝1.05~1.15时，燃料消耗率最低，经济性最好，此时对应的可燃混合气称为经济混合气。当α更大时，由于空气过量，燃烧速度变慢，热损失增加，发动机功率降低，出现进气管回火现象。浓混合气3当α＜1时，气缸内可燃混合气中的汽油分子较多，使燃烧速度加快，发动机功率增大，称发动机输出最大功率时的可燃混合气为功率混合气，α一般为0.85~0.95。若混合气太浓，将使燃烧不完全，产生大量一氧化碳，同时在燃烧室内产生积碳，甚至发生排气管放炮和冒黑烟现象，导致发动机功率下降，燃油消耗显著增加。适合的才是最好的！发动机各工况对可燃混合气浓度的要求4此时节气门开启很小，吸入的空气量少，且汽油蒸发雾化效果差，应提供较浓的混合气，一般α＝0.7~0.9怠速及小负荷工况020103060504启动工况属于过渡工况，要求α＝0.2~0.6暖机工况属于过渡工况，应逐步减少供油量使α值逐步增大，但仍属于浓混合气范围中负荷工况是行车中最常用的工况，要求燃油经济性最好，因此α＝0.9~1.1中负荷工况节气门全开时，为了使发动机发出最大的功率，应供给较浓的混合气，α＝0.85~0.95全负荷工况节气门突然加大，使吸入的空气量急剧增加，气缸内可燃混合气的浓度瞬间变稀，此时为保证良好的加速性能，应适当增加喷油量，供给较浓的混合气加速工况

汽油机燃料供给系的基本组成四、电控汽油机燃料供给系统主要由汽油供给系统、空气供给与废气排出系统、电子控制系统三大部分组成。精华提炼自我提升一、选择题1、汽油的抗爆性评价指标是辛烷值，汽油的辛烷值越高抗爆性（）。（单选）A.越好B.越差

C.不变D.不确定2、理论混合气的过量空气系数α（）。（单选）A.等于1

B.小于1

C.大于1D.等于14.7

3、稀混合气的空燃比A/F（）。（单选）A.大于1

B.小于1

C.大于14.7

D.小于14.7

二、思考题1、发动机处于何种工况下燃油经济性最好？任务二汽油供给系统认知（1）掌握汽油供给系统的功用、组成及基本原理；（2）掌握汽油供给系统主要组成部件的作用、结构及基本原理。知识目标（1）能准确辨认出汽油供给系统的主要组成部件并说出它们的作用。能力目标（1）通过对可燃混合气浓度的分析培养学生务实的实干精神。思政目标学习目标

功用和组成一、知识准备功用——供给发动机燃烧过程中所需的燃油。汽油箱电动汽油泵回油管进油管喷油器燃油压力调节器汽油滤清器燃油分配管

基本工作原理二、汽油箱进气歧管或气缸电动汽油泵汽油滤清器燃油分配管喷油器燃油压力调节器汽油箱1汽油箱是用来贮存汽油的，其容积大小与车型和发动机排量有关，形状随车型不同而异，主要是为了使用在车上的布置安装。现在的汽车油箱多采用耐油硬塑料制成。电动汽油泵2电动汽油泵的作用是向发动机输送充足的燃油并维持足够的压力，以保证在所有工况下有效地喷油。电动汽油泵根据安装位置可以分为内置式和外置式。现在大多数汽车均采用内置式，即将电动汽油泵安装在汽油箱里面。只要发动机工作，电动汽油泵就一直工作。电动汽油泵通电，电动机工作，带动泵体转动，吸入汽油。汽油通过泵体→电动机→单向阀（出油阀）由出油口泵出。当发动机停机时，电动汽油泵也停止工作，单向阀（出油阀）使汽油管路和燃油导轨内保存一定残余压力的汽油，以便发动机下次容易启动，并可防止由于温度较高而产生的气阻现象。基本原理安全阀又称溢流阀或限压阀，起过载限压保护作用，当电动汽油泵输出压力超过限定值时，安全阀打开，多余的汽油流回油箱。汽油滤清器3汽油滤清器的作用是将汽油中的氧化铁、粉尘等杂质过滤掉，防止燃油系统堵塞，减少机件磨损，确保发动机稳定工作，提高可靠性。汽油滤清器的滤芯一般由滤纸制成，可滤去0.01mm的杂质。汽油滤清器安装在汽油泵的出油口一侧，一般为一次性使用。汽油滤清器一般每30000km更换一次，具体根据驾驶环境而定。燃油压力调节器4燃油压力调节器的作用是根据进气歧管内的绝对压力的变化来调节系统油压（燃油总管油压），保持喷油器的喷油绝对压力恒定，使喷油器的喷油量只取决于喷油器的开启时间。一般系统油压在250~300kPa之间（歧管喷射式）。燃油压力调节器一般安装在燃油分配管一端或者内置在燃油滤清器内部或电动汽油泵内部。燃油压力调节器回油管接油箱燃油压力调节器燃油压力调节器内部由橡胶膜片分为弹簧室和燃油室两部分。弹簧室内有一个作用在膜片弹簧上的带预紧力的螺旋弹簧，在膜片上安装一个阀，控制回油。另外，还通过一根真空管与进气歧管相连。当系统油压超过规定值时，汽油压力克服弹簧压力将膜片向下压，打开阀门，与回油管接通，系统油压降低回到规定值。基本原理喷油器5喷油器是一个电磁阀，由发动机ECU控制。电磁喷油器按喷口形式分为轴针式、球阀式和片阀式三种。当电磁线圈无电流时，针阀在弹簧的作用下处于关闭状态。当发动机ECU发出喷油脉冲信号时，电磁线圈通电产生电磁吸力，吸引衔铁、针阀克服弹簧弹力向上移动（上升约0.1mm），压力油通过针阀与阀座之间的间隙喷出。精华提炼回油自我提升一、选择题1、（）的作用是防止汽油倒流回油箱。（单选）A.单向阀B.安全阀

C.限压阀D.溢流阀2、（）的作用是根据进气歧管内的绝对压力的变化来调节系统油压。（单选）A.电动汽油泵B.汽油滤清器

C.燃油压力调节器D.喷油器3、（）的作用是将汽油中的氧化铁、粉尘等杂质滤去，防止燃油系统堵塞。（单选）A.电动汽油泵B.汽油滤清器

C.燃油压力调节器D.喷油器二、思考题1、电磁式喷油器是如何工作的？任务三空气供给系统认知（1）掌握空气供给系统的功用、组成及基本原理；（2）了解可变进气系统的基本原理；（3）掌握废气涡轮增压系统作用、组成及基本原理。知识目标（1）能准确辨认出空气供给与废气涡轮增压系统的部件并说出它们的作用。能力目标（1）通过废气涡轮增压系统的作用传达绿色环保的理念。思政目标学习目标

空气供给系统一、知识准备空气供给系统的作用是供给发动机燃烧过程中所需的空气。主要包括空气滤清器、空气流量计或进气歧管绝对压力传感器、节气门总成、进气歧管等。空气滤清器1空气滤清器的主要作用是过滤流向进气道的空气，防止空气中的灰尘进入气缸，减少气缸、活塞、活塞环等零件的磨损，延长发动机的使用寿命。目前汽车上常用的空气滤清器为纸质干式空气滤清器，一般每15000km~20000km更换一次，具体视驾驶环境而定。空气流量计2空气流量计的作用是检测进入发动机的空气量，该信号是ECU控制喷油和点火的基本信号。空气流量计安装在空气滤清器和进气软管之间。目前汽车上常用的空气流量计为热线式空气流量计或热膜式空气流量计，二者的原理基本相同。热膜式热线式在空气通道中放置的热膜RH和温度补偿电阻RK，在控制电路上黏结着一只精密电阻RA，该电阻上的电压就是热膜式空气流量计的输出电压信号。工作时热膜发热，其热量不断地被空气带走，热膜被冷却，热膜周围通过的空气流量越大，被带走的热量也越多。为保持热膜温，混合集成电路使基本原理热膜RH通过的电流增大，反之则减小。热膜加热电流的大小由惠斯顿电桥电路中的精密电阻RA上的电压信号输出。节气门总成3节气门是控制空气进入发动机的一道可控阀门，气体进入进气管后会和汽油混合成可燃混合气，从而燃烧做功。它上接空气滤清器，下接发动机缸体，被称为是汽车发动机的咽喉。节气门总成即节气门控制单元，主要由怠速开关、怠速节气门电位计、节气门电位计以及节气门电机组成。怠速开关、怠速节气门电位计、节气门电位计向控制单元提供节气门位置信号，属于传感器部分；节气门电机是执行元件。进气歧管4进气歧管的作用是将可燃混合气或新鲜空气送入各个气缸。现在汽车发动机多采用复合塑料制造进气歧管。

可变进气管长度控制系统二、功用——发动机在怠速和低转速时，用较长进气道，可以增加进气的气流速度和气压强度；发动机在中高速运转时需要大量进气，此时进气经过较短进气道，发动机可以有更多的进气。控制阀控制阀气歧管被设计成蜗牛一般的螺旋状，分布在发动机缸体中间，气流从中部进入。当发动机在低转速运转时，黑色控制阀关闭，气流被迫从长歧管流入汽缸，此时，进气歧管的固有频率得以降低，以适应气流的低转速。当发动机转速上升到高转速区时，进气频率上升，此时控制阀开启，气流绕开下部导管直接注入汽缸，这降低了进气歧管的共振频率，利于高速进气。

废气涡轮增压系统三、功用——废气涡轮增压系统利用发动机排出的高温高压废气能量，驱动涡轮作高速旋转，带动同轴上的压缩机，对燃烧所需的空气进行预压缩，使得发动机在排量和转速不变的情况下，增加了流入发动机的空气量，提高了充气效率，因而提高了发动机的功率。组成——废气涡轮增压系统的主要部件有涡轮增压器、增压压力电磁阀、膜片式控制阀和冷却器。变废为宝让环境更美好！基本原理涡轮增压器内有动力涡轮和增压涡轮，它们安装在同一根轴上，当废气从排气歧管流至动力涡轮机叶轮处，其压力就使动力涡轮叶轮转动，同时增压涡轮也转动，空气在离心力作用下沿增压涡轮的叶片向外甩出，空气压力增高。发动机转速越高，废气流速越高，动力涡轮和增压涡轮转速也越高，增压作用越强。同轴的2个涡轮，1个在进气侧1个在排气侧精华提炼自我提升一、选择题1、（）的作用是过滤流向进气道的空气，防止空气中的灰尘进入气缸。（单选）A.空气滤清器B.空气流量计

C.进气歧管D.节气门2、废气涡轮增压系统是利用（）为能量来为进气加压。（单选）A.发动机的动力B.电动机的动力

C.燃烧后的废气D.新鲜空气3、涡轮增压器的两个同轴涡轮中，（）侧的涡轮为主动轮。（单选）A.排气B.进气

C.二者皆可D.不确定二、思考题1、利用废气涡轮增压有什么好处？任务四柴油机燃料供给系统基础认知（1）了解柴油机燃料供给系统的作用及柴油的主要性能指标；（2）了解几种典型的柴油机燃料供给系统的结构特点。知识目标（1）能准确描述出汽油机和柴油机的燃料供给系统的区别。能力目标（1）通过对可燃混合气浓度的分析培养学生务实的实干精神。思政目标学习目标

功用一、知识准备功用——储存、滤清和输送柴油，并按各种不同工况的要求，定时、定量、定压地将柴油喷入燃烧室，使其与空气迅速良好地混合和燃烧，最后将废气排入大气。现在的柴油发动机燃料供给系统也采用电子控制技术。

柴油的主要性能指标二、主要性能指标黏度蒸发性发火性凝点发火性是指柴油的自燃能力评价指标十六烷值黏度决定柴油的流动性。黏度过大的柴油流动阻力过大，难以沉淀、滤清，影响喷雾质量；黏度过小则增加精密偶件工作表面间的柴油漏失量，并加剧这些表面的磨损。凝点表示柴油冷却到开始失去流动性的温度。柴油的凝点应比柴油机的最低工作温度低5℃以上，凝点过高将造成油路堵塞。柴油按其所含重馏分的多少分为重柴油和轻柴油。汽车用柴油机都是高转速的均使用轻柴油。轻柴油根据凝点不同分为10号、0号和-35号。同一相对蒸发量的馏出温度越低，越有利于可燃混合气的形成与燃烧，但也会使柴油机工作粗暴；反之，若燃料中的蒸馏分子含量过多，则会造成雾化不良，汽化缓慢，使燃烧不完全而产生严重的积碳。十六烷值越高，发火性越好。但十六烷值过高会造成提前燃烧导致油耗、烟度上升，一般汽车用柴油的十六烷值在40~50范围内。

电子控制柴油机燃油喷射系统三、类型电子控制直列泵燃油系统电子控制分配泵燃油系统电子控制泵喷嘴燃油系统电子控制柴油共轨喷射系统目前常见的是哪几种？电子控制直列泵燃油系统1电子控制直列泵燃油系统中，由调速器执行机构控制调节齿杆位置，从而控制供油量；由提前器执行机构控制发动机驱动轴和喷油器凸轮轴间的相位差，从而控制喷油时间。电子控制分配泵燃油系统2电子控制分配泵燃油系统是在VE型分配泵的基础上实现电子控制的。该系统根据各种传感器的信息检测出发动机的实际运行状态，由电子控制单元完成喷油量控制、喷油时间控制、怠速转速控制、故障诊断和应急等功能。电子控制泵喷嘴燃油系统3泵喷嘴就是喷油泵与控制单元和喷油嘴组合在一起，即高压油管长度为零的燃油系统。它安装在缸盖上，每个缸都有一个。由于无高压油管，所以可消除长的高压油管中压力波和燃油压缩的影响，高压容积大大减少，因此可产生所需的高喷射压力。电子控制柴油共轨燃油系