射流化油器省油机理分析与使用参数选择.doc

上海交通大学本科论文 射流化油器省油机理分析与使用参数选择摘 要化油器是汽车发动机的心脏，它的性能优劣直接关系到发动机的使用寿命。化油器种类很多，其中的射流化油器是射流技术在汽车上的一种应用。它用于汽车发动机供油系统, 具有独特的优点。本文论述了并联三元件射流化油器的供油原理、系统的流量分配方案和元件控制信号的选择原则、并推导出元件的流量平衡方程式。同时也论述了射流化油器具有正压喷射、二次泡沫化和多股油束碰撞雾化等省油原理。因而证明射流化油器雾化程度变好, 并能够满足发动机对燃油流量的多种特性要求。它在动力性能达到标准的情况下, 经济性能大大提高。省油率可达8%左右, 而且防止了供油系统中汽油蒸气阻力现象。这些优点都是传统的浮子室化油器无法比拟的。在当前节约能源工作中, 射流化油器有着重要的应用价值。关键词：射流化油器，汽车发动机，正压喷射，二次泡沫化，省油原理JET CARBURETOR FUEL-EFFICIENT MECHANISM ANALYSIS AND THE USE OF PARAMTERSABSTRACTCarburetor is the heart of automobile engine, its performance is directly related to the merits and demerits of the life of the engine.The fluidic controlled carburettor,which came into being with the advent of the application of fluidics to the automobile engine and has been adopted in the gasoline-supplying system of the engine,possesses many unique advantages.This treatise deals with the principle of oil supply,the distribution of flow and the selection of the control signal in the fluidic controlled carburettor with three parallel components,thus deducing the equation of balance of flow in the components.Expounded in the treatise is the principle of oil saving achieved by virtue of positive pressure injection,secondary foaming and hit atomization caused by multiple oil pencils.It has been proved that the atomization in the fluidic controlled carburettor gets better and it can meet the needs of the engine for oil flow of any characteristic.Not only does the dynamic performance come up to the standard,but its economic performance has been greatly improved,The rate of oil saving is up to about 8% and vapor locking has been prevented.The above-mentioned advantages of the fluidic controlled carburetter are in comparable to those of the conventional single float carburetter.For the purpose of conomizing energy resources,it is of great value to introduce the fluidic controlled carburettor at the present time.Key words: The fluidic controlled carburettor, automobile engine, positive pressure injection,secondary foaming,the principle of oil saving目 录第一章 绪论-1 1.1课题背景-1 1.2 射流化油器的使用现状-1 1.2.1 国外使用现状-1 1.2.2 国内使用现状- 2 1.3 设计任务及步骤-21.3.1设计任务及参数-21.3.2 设计步骤-2第二章 射流化油器的工作原理及结构-32.1 化油器的工作原理及构造-3 2.1.1 主供油系统-3 2.1.2 怠速系统-4 2.1.3 加浓系统-5 2.1.4 加速系统-8 2.1.5 起动系统-8第三章 射流化油器省油机理分析-103.1射流化油器省油原因-103.2 射流化油器省油原理的分析计算-10 3.2.1 正压油对雾化程度的影响-10 3.2.2 二次泡沫化对雾化程度的影响-14 3.2.3 两股流束冲击对雾化程度的影响-15第四章 射流化油器使用参数选择-184.1 并联三元件射流化油器的基本原理- -184.2 元件的流量平衡与设计点的选择- -19 4.2.1 元件的流量平衡- - 194.2.2 元件流量设计点的选择-21 4.3 真空度的测试与控制台信号的选择-22 4.3.1 典型部位真空度测试-22 4.3.2 控制信号的选择-25第五章 元件的模拟试验和化油器的装机试验-28 5.1 元件的模拟试验-28 5.2 射流化油器的台架试验和汽车道路试验-29第六章 结束语-30参考文献-31谢辞-32IV上海交通大学本科论文 第一章 绪论第一章 绪论1.1 课题背景发动机外特性最低比油耗是化油器的重要性能指标之一,它取决于发动机结构, 取决于发动机的指示效率和机械效率。汽车对化油器的要求是动力性, 经济性, 净化性（排气净化）和使用性（方便、耐久）。化油器经济性能指标是汽车油耗。我国汽车以汽油卡车即运货汽车为主, 全国一向重视汽车节油, 重视化油器节油。大家认为汽车节约汽油有“ 冒烟” 的节油即技术方面的节油和“ 不冒烟”的节油即政策、管理等方面的节油、这个不冒烟的缺口浪费掉的汽油也是惊人的。搞好全面质量管理可以立即节约大量汽油【1】。自发生石油危机和排气污染之后, 各国均重视改进化油器以节约汽油和提高汽车性能。德国建立全国性化油器研究及咨询中心, 日本许多大学也开展了化油器研究；我国汽车化油器的改进技术是多年来制造和使用部门的研究课题, 取得不少成果，但与国外仍存在较大差距。目前市场上使用的化油器主要有浮子式化油器、射流化油器及电喷三种。浮子式化油器作为传统的化油器，经过几十年的发展，技术基本上臻于成熟，制造成本较低，所以使用得最为广泛，但正因为它作为一个几近臻于成熟的产品，再对它进行较大的技术改进以提高它的使用性能已比较困难，它的最大缺点就是对燃油使用的经济性较差。电喷是电气自动控制在现代汽车制造业完美应用的一个典型产物。目前国外以及国内的一些高档轿车都采用了这种新的技术，它的优点很明显，它能对燃油进行实时喷射，根据发动机的功率变化从而供给适量的燃油，因而经济性很高，对环保节能起到很大的促进作用。但是它的制造成本很高，一旦损坏维修较困难，因而它目前的使用还不是十分的广泛。射流化油器是在传统的浮子式化油器上进行创新，引入电气自动控制的功用，通过传感器对化油器喉管的不同部位真空度的检测，从而供给适量的燃油，以达到经济优化环保的目的。虽然在燃油的经济性上不及电喷，但它较传统的浮子式化油器有大幅的提升，最重要的是它的成本低廉，维修也方便，可以满足大部分发动机的使用要求。1.2 射流化油器使用现状1.2.1 国外的使用现状国外化油器的发展是改旧与创新并重。许多化油器原则方案几十年不变而精益求精和增加附加装置 。总的趋势是精度高, 光洁度高,结构复杂附加装置很多, 精工细作, 在恒温、恒湿、恒压的条件下进行大量的检查、试验。国外化油器的应用以小客车、工程车辆为主, 以前节油净化并重,现在则主要侧重省油。如SU, 索莱克斯, 卡特等。射流化油器在它们身上都发挥了良好的作用。欧美等发达国家，尤其是日本在能源的节省和温室气体的排放方面已走在我国的前面。 1.2.2 国内的使用现状在我国化油器工作以卡车，大型运输车辆为主,重点在于省油,逐步净化排气目前化油器要满足汽车当前主要要求即大扭矩,中速度,低油耗。在科学技术高度发达的今天, 汽车的水平提高了,油耗降低了,再要提高性能,节约汽油,要花大力气。射流化油器对传统的化油器进行改革创新，满足了当前的这一需求。 近二、三十年来世界汽车运输量一直在增长, 现已占各国总运输量的60%左右, 我国汽车运输量也在增长。但我国现有卡车分散在社会上, 油耗和效率等问题不少。很多国家如罗马尼亚等卡车集中到运输企业, 我国也应尽量集中卡车于专业的运输企业, 以便统筹规划, 改进管理, 提高功效, 节约汽油。像在长春一汽生产的解放牌卡车及二汽生产的东风牌卡车等都大量的应用了射流化油器这种装置。1.3 设计任务及步骤1.3.1设计任务及参数本论文将以最常用的三元件射流化油器作为研究对象，主要研究内容有：（1）射流化油器的工作原理及结构（2）射流化油器省油机理分析（3）射流化油器使用参数选择（4）元件的模拟试验和化油器的装机试验主要设计参数是：百公里油耗值29公升/百公里1.3.2 设计步骤设计的过程大致分三步：（1）基于射流化油器的广泛使用状况，射流化油器有两元件、三元件、多元件几种。本论文将以最常用的三元件射流化油器作为研究对象，在发动机最常用的工况下，即节流阀的开度为50%或60%时，三只射流元件分别担负的供油量，通过比较得出最能反映发动机负荷特性的节流阀的开度作为设计点，从而确定节流阀的最大开度的取值。（2）在确定了值之后，通过比较在节流阀某个开度下的最大和最小的燃油量之比,(本论文取节流阀100%开度时的极端工况和50%开度时的最常用的工况），从而找到最合适的控制压力信号，与实时控制射流元件的供油量。（3）将设计好的射流化油器进行台架试验，测出它的进行比较，看能否拿到此规定的要求；若能达到且远远低于此规定，则说明射流化油器较传统的化油器确实要省油。最后详细分析射流化油器的省油原理。第 3 页 共 32 页上海交通大学本科论文 第二章 射流化油器的工作原理及结构第二章 射流化油器的工作原理及结构2.1射流化油器的工作原理及构造化油器是汽车发动机上将燃油与空气按要求的比例混合，形成可燃混合气并输入到发动机中的一种装置。它的工作过程如下：来自外界的空气经过空气滤清器后进入化油器，空气进量多少由阻风门位置的变化来控制，空气冲过化油器内的喉管产生吸力将燃油从储油室通过喷管吸出，并将其雾化。雾化的燃油和空气混合后通过进气支管被汽缸吸入，燃烧后推动活塞运转使发动机工作。混合气的进量由一个油门踏板操纵。驾驶人员通过控制油门踏板的开度大小来改变发动机的转速。这就是化油器的工作原理【6】。射流化油器是在传统的浮子式化油器的基础上加装一个油泵装置，通过油泵给化油器喉管处供油，因而燃油进入喉管时是有一定的压力的，是成喷射状态进入的，顾名思义，所以叫射流化油器。化油器作为汽车发动机上的一个可换用的零部件。它体积小，但内部构造却很复杂，化油器壳上和内壁上都附着很多的小构件。每一个小构件都不可或缺，发挥着重要的作用。按各自发挥的功用来说，主要由五部分组成，分别为主供油系统、怠速系统、加浓系统、加速系统、起动系统。下面就各部分作以详细说明。2.1.1主供油系统化油器的主供油系统是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的开度加大而逐渐变稀，并在中负荷下接近于最经济的成分，这就意味着主供油系统应把简单化油器在部分负荷下所供混合气成分偏离经济混合气的特性校正过来，使之符合理想化油器特性曲线。在汽车发动机的全部工作范围内，除了怠速工况和极小负荷工况以外，主供油系统都起供油作用。理论和试验证明，当发动机转速不变，节气门开度增加时，喉管真空度增加，通气管中真空度也会增加。增加的直接结果是空气流量增加，同时间接地通过 的增加，使汽油量也增加；但由于的增长率比的增长慢，因而汽油流量的增长率小于空气流量的增长率，结果使得混合气随节气门开度的增大而逐渐变稀。只要通过反复试验，正确地选定主量孔和空气量孔的尺寸，即能使主供油系统在中、小负荷范围内，供给所要求达到 = 0.9-1.1可燃混合气【2】。 由此可知，降低主量孔处真空度的实质是引入极少量的空气到主喷管中，以降低主量孔处内外是压力差，从而降低汽油的流量和流速。此外也应当提到，这部分引入第 3页 共 32 页的空气还将起到使汽油“泡沫化”的作用，这就是说，空气在流入通气管后与流向主喷管的汽油相遇并渗入其中，形成一种内部含有大量很小的空气泡沫的油流。泡沫化了的汽油，由于含有一定量的空气，因此比纯汽油更轻，更容易被吸入喉管。这一点对于在喉管真空度还不高的小负荷工况，以及在加速等过渡工况下及时供油量是有利的。同时，泡沫化了的汽油在从主喷口喷入喷管之后，也更易于被其中的空气流所吹散。总之，喷出燃料的“泡沫”，可以使化油器获得较好的雾化效果与过渡性能。2.1.2怠速系统怠速系统的功用是保证在怠速和很小负荷时供给很浓的混合气，其 值为0.60.8。怠速时，发动机转速低，节气门近于全闭，节气门前方的喉管处真空度很低，以致根本不能将汽油由主喷管吸出。但节气门后的真空度却很高，（约为0.040.06MPa），故可利用这个条件，另设怠速油道，其喷口即设在节气门后，这样就解决了上述矛盾。典型的怠速系统如图2-1所示。(a) 典型的怠速系统(b) 低怠速 (c) 高怠速1支块 2限止螺钉 3怠速喷口 4怠速调整螺钉5怠速过渡孔 6怠速空气量孔 7怠速油道 8怠速量孔图 2-1 怠速系统第 4页 共 32 页发动机怠速时，怠速喷口3处真空度为，在的作用下，储油室中的汽油经主量孔和怠速量孔8，流入怠速油道7，与从怠速空气量孔6进入的空气混合成泡沫状的油液自怠速喷口喷出。喷出的泡沫状汽油受到高速流过节气门边缘空气的冲击，再次雾化，因为有极少量空气从怠速空气量孔6渗入，所以怠速油道7中的真空度，便小于节气门后面的真空度，实际决定通过怠速量孔的汽油流量的是怠速通道真空度。引入极少量的空气是必要的，因为节气门后面的真空度太大，而怠速所需油量却很少。怠速空气量孔6除上述作用外，还可防止虹吸作用，以免在发动机不工作时，燃油自动由浮子室经怠速喷口流出。在怠速喷口3的上方不远处还设置一个怠速过渡孔5，以免发动机能够由怠速工况圆滑地转入小负荷工况而不致发生混合气突然过稀，甚至供油中断以致发动机熄火。在上述常见的怠速系统方案中，怠速系统和主供油系统相通，且怠速喷口与主喷口是并联的，因而从怠速喷口喷出的汽油也来自主量孔。发动机由怠速向小负荷圆滑过渡，是靠主供油系统和怠速系统的协同工作来实现的。整个过渡过程可分为四个阶段：（1）在低速怠速时，节气门开度很小，因而喉管真空度很小，但节气门后真空度却很大，主供油系统不仅不能出油，且主喷管中的油面在怠速系统真空度作用下还有所降低。此时如图2-1所示，只有位于节气门下方的怠速喷口3出油，位于节气门上方的怠速过渡口5实际上成了第二个怠速空气量孔，不仅限制了喷口3的出油量，且由此渗入的空气使汽油再次泡沫化。（2）当节气门开度稍大，使喷口3和过渡孔5都处于高真空时，两者同时出油，以满足发动机以较高的转速怠速工作的需要。此时喉管真空度虽然有所提高，使主喷管中油面回升，但尚不足以将汽油从主喷管吸出。（3）节气门开度进一步增大到使主供油系统开始工作时，虽然从喷口3和过渡孔5喷出的油量已经由于节气门后真空度的进一步降低而减少，但这个补充油量还是很有必要的，因此时主供油系统的供油还不能满足发动机小负荷工况的要求。（4）节气门开度增大到相应与发动机进入中等负荷工况时，喷口3和过渡孔5处的真空度已降低到使怠速系统停止供油的程度。此时喉管真空度以提高使得主供油系统能够正常工作，开始单独供油。2.1.3加浓系统（省油器）由于主供油系统的作用，化油器供给的混合器是随负荷的增加而变稀的，即使在大范围内直到全负荷时，也是如此。这就不能满足大负荷时的加浓要求。为此，另设有加第 5 页 共 32 页浓系统，在大负荷时和全负荷时额外供油，保证在全负荷时的混合气浓度达到，使发动机发出最大功率。由于有加浓系统的补偿作用，就可以将主供油系统设计得符合最经济的要求，而不必考虑全负荷时的最大功率要求。“省油器”的名称即由此得来。加浓系统分为机械式和真空式两种。（1） 机械式加浓系统机械式加浓系统的结构原理如图2-2所示。在浮子室内装有加浓量孔1和加浓阀3。加浓量孔1与主量孔2并联。加浓阀3上方有推杆4，与拉杆5固连为一体。拉杆有通过摇臂6与节气门轴相连。（a）机械式 （b）真空式1加浓量孔 2主量孔 3加浓阀 4推杆 5拉杆6摇臂 7弹簧 8、11通道 9空气缸 10活塞图 2-2 加浓系统示意图当节气门开启时，摇臂6转动，带动拉杆5和推杆4一同向下移动，只有在节气门开度达到80% 85%时，推杆4才开始顶开加浓阀3。于是，汽油便从储油室经加浓阀3和加浓量孔1流入喷管，与从主量孔2来的汽油汇合，一起由主喷管喷出。这样便增加了汽油的供给量，使混合气加浓。正确选择加浓量孔的尺寸，便可保证在大负荷范围内混合气由稀变浓，直到全负荷所需的浓度。当节气门开度减小时，拉杆与推杆上移，加浓阀在弹簧作用下关闭加浓进油口。显然，这种加浓系统起作用的时候只与节气门开度有关，也就是只与负荷有关，而与发动机的转速无关。事实上，发动机的进气量和功率与节气门开启角度的关系并不是线性的，而是如图2-3所示即随着节气门开启角度的加大，一开始，发动机功率的增长率很大，以后逐渐减小，一般还未达到节气门全开时，对的增长率就几乎等于零。这种现第 6 页 共 32 页象称为“功率停滞”。实际上，在汽车行使中，驾驶员踩下加速踏板时，就会感到反应很迟钝，有一种“踩空”了的感觉，车速提高不起来，一直要踩到机械省油器起作用的节气门位置上时，混合气才能得到加浓，车速才会上升。而且，不同的发动机转速下，发生功率停滞的节气门开度是不同的。在比较低的转速，节气门开启角度为时功率就开始停止增长；而在比较高的转速下，功率停滞现象则产生于节气门开启角度比较大的时。 由此可见，在任何转速下，都是当节气门尚未达到全开时，就已经不可能单靠增大节气门开度的方法来增加功率，而必须利用加浓系统。当采用机械加浓系统时，加浓的作用点开始于节气门开度为时如果说这对高速工况而言是恰当的话，那么对于低速工况而言，则显得过迟了，因为功率停滞阶段延续的过长。为了清除机械式加浓系统起作用时刻与转速无关的缺点，一般化油器同时还设有真空式加浓系统。图2-3 发动机功率与节气门开启角度的关系（2）真空式加浓系统真空式加浓系统有活塞式和膜片式两种。图2-2所示的是用得较为广泛的活塞式真空式加浓系统。推杆4与位于空气中的活塞10连接，在推杆上装有弹簧7。空气缸的下方借空气与喉管前面的空间连通，空气缸的上方有空气通道11通到节气门的后面。在中等负荷下，如果发动机转速不是很低，喉管前面的压力几乎等于大气压力；而节气门后的压力则比大气压力小的多，因此在真空 的作用下活塞压缩了弹簧以后处于最上面的位置。此时，加浓阀3被弹簧压紧在进油口上，即真空式加浓系统不起作用。当转变到大负荷时，节气门后面的压力增加，则真空第 7 页 共 32 页减小到不能克服弹簧的压力，于是弹簧伸张而使推杆和弹簧下落，推动加浓阀，额外的汽油便经加浓量孔1进入主喷管中，以补偿主量孔出油的不足，使混合起加浓【3】。如上所述，真空式加浓系统起作用的时刻完全取决于节气门后面的真空度。只要低到一定程度，真空式加浓系统就起加浓作用。必须指出，节气门后面的真空度的大小不仅与负荷和节气门的开度有关，还和发动机曲轴转速有关。当发动机转速保持不变时，节气门后面的真空度将随节气门的开度加大而降低。如果节气门开度保持不变。则节气门后的真空度将随转速的升高而升高。2.1.4 加速系统汽车在一定的使用条件下需要加速前进或超车时，就要急速地加大节气门开度，使发动机功率迅速增大，此时要求供给浓混合气。为此，现代化油器设有加速系统。其作用是在节气门突然加大时，及时将一定量的额外燃油一次性地喷入喉管，使混合气临时加浓，以适应发动机加速的需要。加速泵有活塞式和膜片式两种。当一般地增加负荷时，即节气门缓慢地开大时，活塞便缓慢地下降，泵腔内形成的油压不大，进油阀关闭不严密，于是燃油又通过进油口流回浮子室，加速系统不起作用。但当节气门迅速地开大时，由于活塞下移很快，泵腔油压迅速增大，使进油阀禁闭，同时顶开出油阀，泵腔内所储存的汽油便从加速量孔喷入喉管内，加浓混合气。这种加浓作用只是一时的，当节气门停止运动后，即使保持开度很大，加速泵也不再供油。发动机转速升高以后，加速喷管处真空度较高，可能将出油阀吸开而使加速装置不适时地喷油。为解决这一问题，可以使加速油道经由通气道与浮子室相通，使油道中的真空度降低2.1.5 起动系统起动系统的作用是当发动机在冷态下起动时，在化油器内形成极浓的混合气(=0.20.6）使进入汽缸的混合气中有足够的汽油蒸发，以保证发动机能够顺利起动。用得最广泛的起动系统是在喉管之前装一个阻风门，用弹簧保持它经常处于全开位置。发动机起动前，驾驶员通过拉纽将阻风门关闭（但空气通道并未完全封闭）。发动机带动曲轴旋转时，在阻风门后面产生很大的真空度，使得主供油系统和怠速系统第 8 页 共 32 页都供油，而通过阻风门边缘的空隙流入的空气量很少，故混合气极浓。起动时，节气门的开度应比通常的怠速最小开度稍大一些，使发动机起动后能以较高的转速进行怠速运转，使发动机较快地热起。发动机起动过程的后期，转速和喉管真空度都较开始起动时为大，为避免混合气因此而过浓，有的化油器在阻风门上装有自动阀。自动阀平时借弹簧保持关闭，放入空气。有的化油器不装自动阀，而只在阻风门上开出一个或几个进气孔。也可防止起动后期混合气过浓【8】。当发动机由起动工况转入怠速工况时，应逐渐开启阻风门（阻风门不易开启得过快，否则混合气将突然变的过稀，使发动机熄火），同时使节气门开度减小至通常的低速怠速位置。阻风门和节气门的动作，在有的化油器上是利用机械联动机构使之自动配合。在发动机其它工况下，阻风门一直开启。发动机在热态下启动时，所需混合气浓度比冷态启动时小，故只须将阻风门半闭即可。 第 9 页 共 32 页上海交通大学本科论文 第三章 射流化油器省油机理分析第三章 射流化油器省油机理分析3.1 射流化油器的省油原因由射流化油器的台架试验和2万多公里的道路试验可以看出，它在不降低动力性能和其他使用性能的条件下，经济性能大大提高。也就是说它较好地解决了充气量与雾化之间的矛盾。它之所以有这样大幅度地省油，原因是汽油的雾化程度得到了大幅的提高。具体分析以下三方面的原因提高了雾化程度：（1） 正压供油； （2）二次泡沫化； （3）两股油束的相互撞击。3.2 射流化油器省油原理的分析计算现从上述三个方面分别对汽油雾化程度所造成的影响进行计算和论述, 从而能进一步认清射流化油器的省油原理, 为进一步提高经济性能看出了改进方向。3.2.1 正压油对雾化程度的影响液体射流及油珠在气体中运动时就要发生撞击与摩擦, 因而就要破裂。当主射流与空气的相对速度越大, 在出口地方就破裂成越细小的油珠。因为液体由小孔或喷咀喷到静止空气中时它与空气作相对运动。在一般状态下, 化油器通道是处于紊流状态下流动, 液体射流也是如此。因此可以用某个截面的平均流速进行计算。图3-1为流道状态简图。第 10 页 共 32 页图3-1 n=1600转/分，=100%开度时流道状态及压力变化由图可知, 因通道面积发生变化空气进入化油器通道以后就逐渐加速, 由图上尺寸可算出各处面积。由图4-4曲线查得,在100%开度和n=1600转/分时进入化油器的空气流量, 考虑到负压数值在2000毫米水柱以内, 因此空气可作为不可压缩流体来计算；又考虑速度沿径向变化不大故进入小喉管的空气流量和它的面积成正比。因而计算出小喉管处速度为 =92.1米/秒；大喉管处速度为 =88.8米/秒。而液珠在通道中流动是处于液珠的表面张力和气动力作用之中的。表面张力尽量使一定质量的液珠保持最小的几何尺寸球体, 而气动力则要将液珠压扁, 如图3-2所示。当达到足够大的动压时（即足够大的相对速度）这些液珠被破坏成更小的液珠。在流体通道中液珠的运动实际上是一种不规则的形状, 为了简化计算可假设为是一个球形。以表示为表面张力系数, 如图3-3所示, 则液珠的一半对另一半的吸引力为 （1）第 11 页 共 32 页 图3-2 液珠在油道中受力情况 图3-3 液珠内部压力的确定 这个力产生了作用于整个液珠表面的压力。而且这个力等于小块面dS与该处压力沿其法线上的投影乘积之和。 f=P f= （2）两式相等后得内部压力为 P= （3）在流动过程中, 若气体的动压为, 且大于液珠表面张力所产生的内部压力, 则液珠就要破裂。所以 P= 8设=D根据试验可知D=1114时, 液珠就要破裂。由此可得 d= （4） 式中r为空气的质量；第 12 页 共 32 页 W为空气的流速。由式(4)可以求出液珠的直径, 且流速不同液珠的直径不同。流速愈大直径愈小。这里分两种情况来计算液珠直径。（1） 完全依靠空气流速而产生的液珠直径 按公式（4）, 在小喉管处液珠的直径为 d=其中W=92.1米/秒；r=1.22公斤/米(空气在15时查得）；=0.00225公斤/米(15汽油查表得出)；取D=14代入上式得d=0.0303毫米。这里所求的油珠直径是完全依靠空气流动而产生的,这也就是常用的单纯依靠抽吸作用而产生的液珠直径大小。（2） 抽吸和正压同时存在的油珠直径射流化油器是由油泵直接向射流元件供油, 泵出口压力测得结果为P=0.10.23（公斤厘米表压）。因此它具有一点正压喷射的性质, 使得燃油与空气相对速度变大, 所以油珠直径相应地要减小。设这时油珠直径为d, 则 d= 这里W速度, 由图3-4可看出 图3-4 小猴管处速度合成为了更能说明问题, 泵压取其下限P=1.1公斤/厘米, 按流速公式第 14 页 共 32 页 V=在15时r=0.73公斤/公升=730公斤/米；取流速系数=0.90故得W=4.66米/秒。 这样合成速度 W =92.5米/秒代入得d=0.0300毫米设由于正压供油引起的油珠变小率为, 所以 =0.99%由上图3-4 tg=0.0504, =2.9由此可知, 正压供油使油珠直径变小, 单个油珠的重量也相应减小, 所以在相同供油量的情况下, 油珠数目增多, 油珠表面积加大, 雾化程度提高, 燃烧充分。另一方面, 由于角的存在使油珠运动深入中心区, 偏离小喉管边缘, 这便得油气混合更加均匀, 分布面积加大,进一步提高了雾化程度。3.2.2 二次泡沫化对雾化程度的影响射流元件在主喷嘴处的流速是较高的, 是处于紊流状态。紊流射流具有卷吸作用，如图3-5由于卷吸作用, 使得一部分空气通过大气孔被卷入到主射流中去，有很多小气泡和主射流一起流动, 且在回油中空气也相当多。这样就提高了雾化之前的泡沫化程度。随着元件数目的增多泡沫化程度会越好。当主射流到达泡沫管（专门为泡沫化而设计的）时, 又和主空气量孔来的高速空气进行第二次泡沫化。而且这是正压供油, 混在燃油中的空气泡处在压力作用之下, 受到了压缩作用。当这股燃油由小喉管出口到达负压区时，空气泡即行膨胀, 直第 15 页 共 32 页至破裂, 这对于提高雾化程度是大有好处的。 图3-5 紊流射流卷吸作用3.2.3 两股流束冲击对雾化程度的影响由公式（15）已经提到, 和G、G正好成90的夹角, 使两股流束进行冲击, 直至油殊破裂。现将元件和元件流经大喉管的控制道燃油量经模拟试验数据列于表1中表1 =100%开度大喉管燃油量模拟试验转速n流 量公斤/小时公斤/小时240016001200100012.006.695.704.1525.0815.6012.6410.6548%42.9%40.2%39%由表中数据可以看出, 元件控制道出油占总供油量的比例是较大的, 撞击结果将要产生动量交换, 相互之间产生作用力。若作用力超过油珠表面张力, 则油珠就要破裂, 雾化程度变好。这种雾化方式近年来在火箭发动机上采用的比较普遍。为了计算小球之间撞击力的大小, 如图3-6所示, 须对进气和进油系统作必要的简化和假设。 图3-6 液珠碰撞示意图（1）设在某一瞬时, 小喉管出口有一液珠（球体）m沿着小喉管出口张角（10度）方向, 以u速度运动。同一瞬时, 在大喉管出口处也有一液珠（球体）m沿着大喉管某一夹角, 以u。速度向混合区运动。（2） m和m是弹性碰撞,在“0一0” 截面碰撞开始到混合区末端“一”截面碰撞结束。两小球破裂后以相同平均速度经过节流伐向汽缸流去。即在“一”截面液珠无径向分速度u=u=0。（3） 在“00”截面两球在y轴方向速度分量方向相反, 在y轴方向两球相对速度较大, 因此作用力只考虑由y轴分速度引起（这样考虑是留有余地的）。 根据以上所作简化可知, 碰撞时球m对m的作用力F和球m对m的作用力F为一对作用力和反作用力。若以这两个小球组成一系统来说, 它们都是内力。根据冲量等于动量变化原理可知, 在y轴方向上它们的投影为 Ft=mu-mu() 因u=0 F t=-mu()。第 16 页 共 32 页故m对m的作用力在y轴上分量为 F= （5）式中负号表示和y轴正方向相反。t为两小球的作用时间。按结构设计知, 小喉管出口到混合区末端距离为35厘米, W=88.8米/秒 t=0.00039秒为了留有余地取 m=rd=0.59510=0.59510（工程单位质量）。U()=4.66米/秒（按小喉管燃油出口速度计算同理得出大喉管燃油出口速度）, 代入公式（15）得F=0.67510公斤。而小球表面张力为 f=L （L小球的周长） =d=1.7110公斤将两结果相比 =39.5。这就是说, 单是两球相碰在y轴方向作用力的分量就比小球的表面张力大39.5倍。因此这种碰撞足以使小球破裂, 表面积增加雾化程度得到提高。若以表（4）所示的G加G和小喉管出口燃油相碰, 雾化会更好, 经济性能会较大地提高。第 17 页 共 32 页第四章 射流化油器使用参数选择 汽车在行驶中的实际载重量不是定值, 路面性质及道路坡度多变；来往车辆和行人等情况十分复杂, 因此汽车行驶速度与牵引力需要经常作大幅度的变化。这就要求化油器必须根据发动机的要求, 在不同工况下, 供给不同浓度的可燃混合气。可燃混合气的浓度, 可以用过量空气系数表示。【5】 （6）式中：为每千克汽油完全燃烧的理论空气量，对汽油来说，=15千克/千克汽油 为实际空气量 为实际燃油量由式（6）可以看出，为了保证可燃混合气浓度符合预定数，有必要较精确地控制和。4.1 并联三元件射流化油器的基本原理射流化油器是根据发动机变工况的要求, 调整以满足的变化要求。化油器系统中设计了五个供油装置。即起动装置（要求=0.20.6）, 怠速装置（要求=0.65）, 主供油装置（要求=0.91.1）, 省油装置（要求=0.850.9）和加速装置要求立即使混合气变浓到足够程度, 一次油门约供给额外燃油57毫升。图4-1为三元件射流化油器的原理图【7】。图4-1 三元件射流化油器原理图第 18 页 共 32 页由图可知, 三只射流元件都是比例元件, 它们并联在油泵出口处。为了使发动机在冷状态下起动方便, 在启动之前应予先给发动机少量燃油。按驾驶习惯猛踏几下油门（节流伐），通过联动杆带动加速泵从油井中供给燃油, 然后将阻风门关闭就可进行启动（启动后再打开阻风门），油泵通过管道立即向三只元件同时供油, 这时由于发动机转速较低, 节流伐开度也小, 真空度没有上移到大喉管和小喉管处, 因此元件和元件没有控制信号, 主射流无法偏转, 所以这两只元件不供给发动机燃油。泵所给的燃油经元件回油道流回油箱或回油接送器。而元件由于信号接在节流伐下面, 真空度较高, 所以一方面通过控制信号将主射流拉向回油道一边另一方面通过元件控制信号道向发动机供油, 保持发动机怠速运转（n=40