汽车构造+第04章+汽油机供给系.ppt

汽车构造 电子教案第四章汽油机供给系 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第2页 第四章汽油机供给系 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第3页 第一节汽油机供给系的组成及燃料 汽油机供给系的组成汽油机供给系的任务是 根据发动机各种不同工况的要求 配制出一定数量和浓度的可燃混合气供入气缸 使之在临近压缩终了时点火燃烧而膨胀作功 最后 供给系还应将燃烧产物 废气排入大气中 汽油 汽油自油箱流经汽油滤清器 滤去所含杂质后 被吸入汽油泵 汽油泵将汽油泵入化油器中 空气则经空气滤清器滤去所含灰尘后 流入化油器 汽油在化油器中实现雾化和蒸发 并与空气混合形成可燃混合气 经过进气管分配到各个气缸 混合气燃烧生成的废气经排气管与排气消声器等被排到大气中 为检查油箱内的汽油量 还装有汽油表来指示油面高度 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第4页 一般化油器式发动机供给系由下列装置组成 1 燃油供给装置 包括油箱 汽油滤清器 汽油泵和油管等 用以完成汽油的贮存 输送及清洁的任务 2 空气供给装置 即空气滤清器 在轿车上有时还装有进气消声器 3 可燃混合气形成装置 即化油器 4 可燃混合气供给和废气排出装置 包括进气管 排气管和排气消声器 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第5页 一般化油器式发动机供给系由下列装置组成 燃油供给装置 包括油箱 汽油滤清器 汽油泵和油管等 用以完成汽油的贮存 输送及清洁的任务 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第6页 一般化油器式发动机供给系由下列装置组成 空气供给装置 即空气滤清器 在轿车上有时还装有进气消声器 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第7页 一般化油器式发动机供给系由下列装置组成 可燃混合气供给和废气排出装置 包括进气管 排气管和排气消声器 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第8页 汽油是由石油提炼而得的密度小又易于挥发的液体燃料 汽油由多种碳氢化合物组成 其基本成分是 碳的体积分数为85 氢的体积分数为15 按照提炼方法 汽油可分为直馏汽油和裂化汽油等 将石油加热 在40 50 至175 210 的温度范围内蒸发出来的轻馏分蒸气冷凝后即成为直馏汽油 汽油的裂化法有热裂化 催化裂化等 目前使用较多的是催化裂化法 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 利用催化裂化法可以从石油中获得更多的优质汽油 汽油 介绍汽油的使用性能指标 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第9页 汽油的使用性能指标 1 汽油的蒸发性在发动机中 汽油只有先从液态蒸发成蒸气 并与一定比例的空气混合成为可燃混合气后 才能在气缸中燃烧 对于高速发动机 形成可燃混和气过程的时间很短 一般只有百分之几秒 因此 汽油蒸发性的好坏 即容易蒸发的程度 对于所形成的混合气质量有很大影响 2 燃料的热值燃料的热值是指燃料完全燃烧后所产生的热量 汽油的热值约为44000KJ kg 3 汽油的抗爆性汽油的抗爆性是指汽油在发动机气缸中燃烧时 避免产生爆燃的能力 亦即抗自燃能力 是汽油的一项主要性能指标 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第10页 10 馏出温度与汽油机冷态起动性能有关 此温度低 表明汽油中所含的轻质部分低温时容易蒸发 在冷起动时就有可能是较多的汽油蒸发与空气混和形成可燃混和气 发动机就比较容易起动 50 馏出温度表明汽油中的中间馏分蒸发性能的好坏 此温度低 汽油中间馏分就易于蒸发 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比较好 90 馏出温度与干点用来判定汽油中难以蒸发的重质成分的含量 此温度越低 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 这一点在冬季使用时尤为明显 汽油的蒸发性 汽油的蒸发性可通过燃料的蒸馏试验来测定 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 称为10 馏出温度 50 馏出温度 90 馏出温度及干点 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第11页 续 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气压达到饱和值 即等于管路系统压力时 汽油泵和管路中将产生大量汽油蒸气泡 妨碍液态汽油畅流 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 转速突然下降 发动机的这种故障成为气阻 发动机所用的汽油蒸发性越强 则越易发生气阻 因此 在国产汽油质量指标 表4 1 中 规定了夏季与冬季要求不同的饱和蒸气压力 此外 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 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第12页 汽油的抗爆性 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 功率下降等不良后果 发动机选用抗爆性较好的汽油 就可能采用较高的压缩比而不至于发生爆燃 汽油抗爆性的好坏程度一般用辛烷值表示 辛烷值越高 抗爆性越好 汽油辛烷值的测定方法 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第13页 汽油的辛烷值常用对比试验的方法来测定 在一台专用的可变压缩比的单缸试验发动机上 先用被测汽油作为燃料 使发动机在一定的条件下运转 试验中逐步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 换用由一定比例的异辛烷 一种抗爆燃能力很强的碳氢化合物 规定其辛烷值为100 和正庚烷 一种抗爆燃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 直到单缸试验机也产生前述的标准强度的爆燃时为止 这样最后一种标准燃料中异辛烷含量的体积百分数即为被测汽油的辛烷值 例如 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 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第14页 第二节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态后才能与空气均匀混合 要使混合气在很短时间内形成 必须先将燃料喷雾成极微小的油滴 使蒸发面积大大增加 并利用进气系统吸入的空气流的动能来实现汽油的雾化与蒸发 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第15页 简单化油器的特性 通过改变节气门的开度 可以改变可燃混合气供入气缸的数量 但节气门开度的变化还会引起可燃混合气浓度的变化 当发动机转速一定 节气门开度逐步增大时 流经喉管的空气流量和流速也逐步增加 因而喉管真空度也随之而逐步增大 结果是汽油流量与空气流量也一同增加 试验证明 在节气门小开度的范围内 随着节气门开度的加大 汽油流量的增长率比空气流量的增长率较大 因而可燃混合气明显地逐渐由稀变浓 在继续加大节气门开度 这种趋势仍然存在 但由于汽油流量和空气流量的增长率逐渐接近 因而可燃混合气的浓度也逐渐趋于稳定 在转速不变时 简单化油器所供给的可燃混合气浓度随节气门开度 或喉部真空度 变化的规律 称为简单化油器的特性 其图像如图4 3所示 其中纵坐标是表征可燃混合气浓度的无量纲系数 过量空气系数 值越大 表示可燃混合气浓度越小 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第16页 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第17页 第三节可燃混合气成分与汽油机性能的关系 概述一 可燃混合气成分对发动机性能的影响二 汽车发动机各种工况对可燃混合气成分的要求 可燃混合气是指空气与燃料的混合物 其成分对发动机的动力性 经济性与排放性等都有很大的影响 表示混合气成分的方法1 空燃比2 过量空气系数 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第18页 空燃比 对于混合气成分 欧美各国及日本一般都直接以其中所含空气与燃料的质量比 空燃比来表示 理论上 1Kg汽油完全燃烧需要空气14 7Kg 故对于汽油机而言 空燃比为14 7的可燃混合气可称为理论混合气 应当指出 对于不同的燃料 其理论空燃比数值不同 过量空气系数 在我国除用空燃比表示混合气成分外 还常用过量空气系数表示混合气的浓稀程度 常用符号表示 由上面的定义表达式可知 无论使用何种燃料 凡过量空气系数 1的可燃混合气即为理论混合气 1的则为稀混合气 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第19页 一 可燃混合气成分对发动机性能的影响 可燃混合气的成分对发动机性能的影响是通过试验显示的 在发动机转速一定和节气门全开条件下 流经化油器的空气量即为一定值 此时通过改变汽油量孔的尺寸以改变供油量 即可得到过量空气系数不同 即浓度不同 的可燃混合气 分别以不同值的可燃混合气供入发动机 并测出相应的发动机功率和燃料消耗率 试验结果表明 发动机功率和燃料消耗率都是随着过量空气系数而变化的 图4 4 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第20页 左图为某汽油机在转速不变和节气门全开条件下试验所得和随值而变化的关系 图中纵坐标为和的相对值 在功率坐标上 以使用各种浓度的混合气所得到的各个不同的功率值中的最大值为100 而在燃油消耗率坐标上 则以各个燃油消耗率中最小值为100 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第21页 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第22页 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第23页 二 汽车发动机各种工况对可燃混合气成分的要求 车用汽油机各种使用工况对混合气的使用要求各不相同 现分述如下 1 稳定工况对混合气成分的要求发动机的稳定工况是指发动机已经完成预热 转入正常运转 且在一定时间内没有转速或负荷的突然变化 稳定工况又可按负荷划分为怠速和小负荷 中等负荷和全负荷三个范围 2 过渡工况对混合气成分的要求汽车在运行中主要的过渡工况有冷起动 暖机 加速及急减速等几种 为什么 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第24页 答 由于汽车在使用中的实际装载质量不是定值 路面性质及道路坡度也是多样化的 路上的车流和人流情况又十分复杂 这就使得汽车的行驶速度和牵引力经常需要作大幅度的变化 因此 作为汽车动力的汽油机的工况 负荷和转速 不可能如同用作固定动力的汽油机那样稳定 而是要经常在最大可能的范围内变化 汽车用汽油机工作的特点是 1 工况变化范围很大 负荷可从0变到100 转速可从最低稳定转速变到最高转速 而且有时工况变化非常迅速 2 在汽车行驶的大部分时间内 发动机是在中等负荷下工作的 轿车发动机负荷经常是40 60 而货车则为70 80 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第25页 1 稳定工况对混合气成分的要求 1 怠速和小负荷工况 2 中等负荷工况 3 大负荷和全负荷 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第26页 1 怠速和小负荷工况 怠速一般是指发动机在对外无功率输出的情况下以最低转速运转 此时混合气燃烧后所做的功 只是用以克服发动机内部的阻力 使发动机保持最低转速稳定运转 汽油机怠速转速一般为400 800r min 怠速工况时 节气门处于接近关闭位置 吸入气缸的可燃混合气不仅数量极少 且其中的汽油雾化蒸发也不良 此时混合气的燃烧不完全 怠速工况排出的HC和CO很多 此外 由于进气管中的真空度很高 如果当进气门开启时气缸内的压力仍高于进气管压力 废气就可能膨胀而冲入进气管 而后又随着新鲜混合气一气被吸入气缸 因而吸入气缸中的气体废气含量较大 为保证这种品质不良而且被废气稀释过的混合气能正常燃烧 化油器提供的混合气必须较浓 即应为0 6 0 8 当节气门略开而转入小负荷工况时 新鲜混合气的品质逐渐改善 废气对混合气的稀释作用也逐渐减弱 因而混合气浓度可以减小至 0 7 0 9 这一负荷范围内的理想的混合气成分变化规律如图4 5中曲线3的相应区段 为了减少怠速排气中的有害成分 宜采用较高的怠速转速 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第27页 2 中等负荷工况 车用发动机在大部分工作时间内处于中等负荷状态 在此情况下 节气门有足够的开度 废气稀释的影响可以忽略不计 此时 燃油经济性要求是首要的 化油器应供给接近相应于燃油消耗率最小的 1 0 1 15的混合气 如图4 5中曲线3在中等负荷范围内的一段 这样 功率损失不多 节油的效果却很明显 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第28页 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第29页 3 大负荷和全负荷 当汽车需要克服较大的阻力 例如上坡或在艰难的道路上行驶时 而要求发动机能发出尽可能大的功率时 驾驶员往往将加速踏板踩到底 使节气门全开 发动机在全负荷下工作 这时 要求化油器能供给相应于最大功率的浓混合气 0 85 0 95 在达到全负荷之前的大负荷范围内 化油器所供给的混合气应从以满足经济性要求为主转到以满足动力性要求为主 即在大负荷范围内 理想的混合气成分变化曲线 图4 5 应从接近曲线2逐渐转向曲线1 最后到达曲线1的全负荷点 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第30页 2 过渡工况对混合气成分的要求 1 冷起动 2 暖机 3 加速 4 急减速 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第31页 1 冷起动 发动机起动时转速极低 只有100r min左右 因此化油器中的空气流速非常低 不能使汽油得到良好的雾化 其大部分将呈较大的油粒状态 特别是在冷起动时 这种油粒附在进气管壁上 不能及时随气流进入气缸内 从而使气缸内混合气过稀 以至无法燃烧 为此 要求化油器供给极浓的混合气 0 4 0 6 以保证进入气缸内的混合其中有足够的汽油蒸气 使发动机得以顺利起动 2 暖机 冷起动后 发动机各气缸开始自动运转 发动机温度逐渐上升 暖机 直到接近正常值 发动机能稳定的进行怠速运转为止 在此暖机过程中 化油器供出的混和气的过量空气系数值应当随着温度的升高 从起动时的极小值逐渐加大到稳定怠速运转所要求的数值为止 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第32页 3 加速 发动机的加速是指负荷突然增加的过程 当加速时 驾驶员猛踩加速踏板 使节气门开度突然加大 以期发动机功率迅速增大 这时 通过化油器的空气流量瞬时随之增加 但是 液体燃料的惯性远大于空气的惯性 其燃料流量的增长比空气要慢的多 致使混和气暂时过稀 而且 在节气门急开时 近气管内压力骤然升高 同时由于冷空气来不及预热 使进气管内温度降低 这种条件当然不利于汽油蒸发 致使燃料的蒸发量相对减少 因此 除非有额外的燃料添加进去 否则将会出现瞬时混和气过稀的现象 这不仅达不到使发动机加速的目的 而且还可能发生发动机熄火现象 为了改善汽车发动机的加速性能 化油器应能在节气门突然大开时 额外添加供油量 以便及时使混和气加浓到足够的程度 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第33页 4 急减速 当汽车急减速时 驾驶员急速抬起加速踏板 节气门迅速关闭 这是由于进气管真空度激增而沿进气管壁面流动的油膜迅速蒸发 使混合气变浓 燃烧恶化 排气中HC的含量迅速增加 因此 当汽车急减速时 化油器中的节气门缓冲器可以减缓节气门关闭的速度和限制节气门开度 从而避免混合气过浓 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第34页 总结 车用发动机在正常运转时 在小负荷和中负荷工况下 要求化油器能随着负荷的增加供给由较浓逐渐变稀的混合气成分 当进入大负荷范围直到全负荷工况下 又要求混合气由稀变浓 最后加浓到能保证发动机发出最大功率 这种在一定转速下 汽车发动机所要求的混合起成分随负荷变化的规律 称为理想化油器特性 图4 5 将理想化油器特性与图4 3所示的简单化油器特性相比较 可以看出二者截然相反 这是因为简单化油器只是靠喉管真空度吸出汽油 所以在怠速工况下 因喉管真空度太低而根本不能出油 实际上吸入气缸的只是纯空气 到节气门开度继续增大到一定程度 才开始又油流出 如前所述 混合气反而逐渐变浓 一直到节气门全开为止 此外 在起动和加速时应时混合气加浓的要求 简单化油器也无法满足 因此 简单化油器实际上在车用汽油机上不能使用 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第35页 第四节化油器的各工作系统 主供油系统怠速系统加浓系统 省油器 加速系统 加速泵 起动系统 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第36页 化油器主供油系统的功用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矫正过来 使之符合图4 5中所示的理想化油器特性曲线的相应区段 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 主供油系统 主供油系统的功用主供油系统的结构主供油系统的工作原理 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第37页 主供油系统的结构 主供油系统的结构方案很多 目前广泛采用的是降低主量孔处真空度的方案 其结构原理如图4 6所示 这种装置的特点是在喷管上加开一个通气管3 管3上设有控制渗入空气流量的空气量孔2 加设空气量孔2的目的在于引入少量空气 适当降低吸油真空度 借以适当的抑制汽油流量的增长率 使混合气的规律变为由浓变稀 以符合理想化油器特性的要求 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第38页 降低主量孔处真空度的实质 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的压力差 从而降低汽油的流量和流速 此外也应当提到 这部分引入的空气还将起到汽油 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是有利的 同时 泡沫化了的汽油在从主喷口喷入喉管之后 也更易于被其中的空气流所吹散 总之 喷出燃料的 泡沫化 可以使化油器获得较好的雾化效果与过渡性能 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第39页 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第40页 怠速系统 怠速系统的功用怠速系统的组成怠速系统的工作原理怠速返流 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第41页 怠速系统的功用 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 6 0 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 但节气门后面的真空度却很高 约为0 04 0 06MPa 为了解决上述矛盾 可利用这个条件 另设怠速油道 将其喷口设在节气门后 在怠速工况下 供给的混合气的燃烧很不完全 排气中的一氧化碳和碳氢化合物的含量都比较高 因此 怠速是汽车发动机排气污染最严重的工况之一 经验表明 排气污染的程度常与怠速系统的调节有关 无论混合气调节的偏浓还是偏稀 都会加重排气污染 从减少排污的观点出发 提高怠速转速有好处 将怠速转速提高到700 800r min左右 可使怠速工况下所供给混合气的过量空气系数加大到0 8 0 9 使燃烧与排放性能得到改善 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第42页 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第43页 怠速系统的工作原理 发动机怠速时 怠速喷口3处真空度为 在的作用下 浮子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3喷出 喷出的泡沫状的汽油受到高速流过节气门边缘的空气的冲击 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 实际上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 而怠速时所需油量却很少 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 以使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 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第44页 在怠速工况下 气缸内混合气的燃烧条件很差 导致燃烧过程不稳定 为了保证发动机的怠速工作稳定 在化油器怠速系统中都设有调节装置 以便根据其工作条件对混合气成分进行调节 最常用的调节方法是 采用前端带有锥面的怠速调节螺钉4 图4 7 改变怠速喷口的通过面积 调节喷口处的泡沫化汽油的流量 因而也就改变了混合气的浓度 节气门的怠速位置 即节气门最小工作开度 在很多化油器上也是可调的 这两个调节的相互配合 可以得到保证在各种条件下稳定的怠速工作所要求的混合气 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3和过渡孔5进入的空气便经怠速油量孔渗入主喷管 这一现象称为怠速返流 这等于额外增大了主供油系统的空气量孔 因而过分降低了主量孔处的真空度 破坏了主供油系统的正常校正 补偿 作用 所以 在设计 调试 改装化油器时 应力求避免发生怠速反流 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第45页 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第46页 加浓系统 由于主供油系统的作用 化油器供给的混合气是随负荷的增加而变稀的 即使在大负荷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 另设有加浓系统 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 0 9 使发动机发出最大功率 由于加浓系统的补偿加浓作用 就可以将主供油系统设计的符合最经济的要求 而不必考虑全负荷时的最大功率要求 省油器 的名称即由此而得 1 机械式加浓系统 机械式加浓系统的缺点是起作用的时刻与转速无关 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 其中用的较为广泛的活塞式真空加浓系统 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第47页 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第48页 1 机械式加浓系统 机械式加浓系统的结构原理如图4 9a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 拉杆又通过摇臂6余节气门轴相连 这种加浓系统起作用的时刻只与节气门的开度有关 也就是只与负荷有关 而与发动机的转速无关 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第49页 工作过程 当节气门开启时 摇臂转动 带动拉杆和推杆一同向下移动 只有在节气门开度达到80 85 时 推杆才开始顶开加浓阀 于是 汽油便从浮子室经加浓阀和加浓量孔1流入主喷管 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转浓 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 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第50页 实际上 在汽车行驶中 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 在比较低的转速下 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较大的时 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 当采用机械式加浓系统时 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 那么对于低转速工况而言 则显得过迟了 因为功率停滞阶段延续的过长 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第51页 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第52页 2 真空式加浓系统 图4 9b所示的是用的较为广泛的活塞式真空加浓系统 推杆4与位于空气缸中的活塞10连接 在推杆上装有弹簧7 空气缸的下方接有空气通道与喉管前面的空间连通 空气缸的上方有空气通道11通到节气门后面 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第53页 续1 在中等负荷时 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很多 因此在真空度 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 则真空度 减小到不能克服弹簧的作用力 于是弹簧伸张而使推杆和活塞下落 推开加浓阀 额外的汽油便经加浓量孔1流入主喷管中 以补偿主量孔出油的不足 使混合气加浓 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 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第54页 续2 必须指出 节气门后面的真空度的大小不仅与负荷或节气门开度有关 还和发动机曲轴转速有关 当发动机转速不变时 节气门后的真空度将随节气门的开度加大而减低 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 这一关系可以利用图4 11所示曲线来表示 因此 在各个转速下功率的停滞区域将自动的缩小 踩空 的感觉也将减轻 加浓的反应也将更为灵敏 此外 当汽车行驶阻力突然增大 致使车速 发动机转速 下降时 进气管真空度随之下降 真空加浓系统就自动起作用 把混合气加浓到功率混合气成分 因而尽管在这种情况下驾驶员没有 或没有来的及 加大节气门开度 发动机功率也会自动有所加大 以帮助克服行驶阻力 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第55页 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第56页 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开大时 及时将一定量的额外燃油一次性的喷入喉管 使混合气临时加浓 以适应发动机加速的需要 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第57页 加速泵的组成 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第58页 续 为改善发动机的加速性能 希望加速泵不仅在节气门急开的瞬时喷油 并在节气门已停止运动后喷油还能延续一些时间 为此 在连接板8和活塞2之间装有弹簧4 这样 在拉杆9和连接板8急速下降时 通过弹簧4将力传给活塞2 由于有加速量孔6的阻力 活塞下降地比连接板要慢 因而弹簧受压缩 而当节气门已经停止转动时 拉杆和连接板随之不再移动 但这时弹簧却开始伸张 而将活塞继续往下压 因而使加速装置喷油时间有所延长 此外 弹簧4还起了缓冲作用 以免节气门开大过急时损坏驱动机件 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7与浮子室相通 使油道中真空度降低 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第59页 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第60页 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 2 0 6 使进入气缸的混合气中有足够的汽油蒸气以保证发动机能够顺利起动 注意 气缸内的混合气并没有化油器内的那样浓 其值并未超过火焰传播上限 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第61页 用的最广的起动系统是在喉管之前装阻风门 用弹簧保持它经常处于全开位置 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第62页 发动机起动前 驾驶员通过拉钮将阻风门关闭 但空气通道并未完全关闭 起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都供油 而通过阻风门边缘流入的空气量很少 故混合气极浓 起动时 节气门4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 使发动机较快的热起 发动机起动过程的后期 转速和喉管真空度都比较开始起动时为大 为避免混合气因此过浓 有的化油器在阻风门上装有自动阀3 自动阀平时借弹簧2保持关闭 当喉管真空度增至一定值时 自动阀自动开启 放入空气 有的化油器不装自动阀 而只在阻风门1上开出一个或几个进气孔 也可防止起动后期混合气过浓 当发动机由起动工况转入怠速工况时 应逐渐开启阻风门 阻风门不宜开启的过快 否则混合气将突然变得过稀 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 发动机在热态下起动时 所需混合气浓度比冷态起动时小 故只需将阻风门半闭即可 图4 13 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第63页 第五节化油器构造 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第64页 1 双腔并动式化油器实质上 它是两个同样的单腔化油器的并联 不过将它们的壳体合铸成一个整体 而且一般是使用同一套浮子室 起动系统 加速系统和加浓系统 但两个管腔各有一套结构和作用完全相同的主供油系统 怠速系统和节气门 两个节气门装在同一轴上 同时启闭 双腔并动式化油器的出现 是为了解决气缸数较多 4缸以上 的高速汽油机容易产生的各缸吸入混合气数量和浓度不一致的问题 在缸数多和转速高的情况下采用一个单腔化油器和单一进气管时 化油器到各缸的距离相差较大 很难在进气管设计上保证自化油器到各缸的进气管阻力和温度情况近于一致 而且缸数一多 就不可避免的要发生同时有几个气缸进行吸气 即所谓进器重叠的现象 高速发动机的进气门开启持续角都很大 因而进气重叠现象更为严重 因此造成各缸吸进的混合气数量和浓度很不一致 为解决此问题 有的多缸发动机采用双腔并动式化油器与双式进气管 分别向半数气缸供气 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第65页 2 双腔分动式化油器它有两个结构和作用不同的管腔 在发动机负荷变化的整个过程中 经常工作的一腔称为主腔 另一腔只有在负荷和转速高达一定程度时才参加工作 称为副腔 采用双腔分动式化油器的目的 在于解决功率较大而转速较高的汽油机所遇到的动力性和经济性之间的矛盾 因为欲使发动机在高转速 大负荷下充气良好 以保证其发挥更大功率 化油气喉管直径应做得较大 但这样在低转速 小负荷下 喉管中空气流速将过低 汽油雾化不良而使发动机经济性变差 采用双腔分动式化油器 在中 小负荷和较低转速下只有主腔单独工作 副腔因节气门未开而不起作用 此时不要求大功率 但要求有良好的经济性 故主腔的喉管直径可以做的较小 以利于汽油雾化 当发动机负荷和转速增加到一定程度时 副腔节气门才开始开启 与主腔一道工作 这就保证了大功率所要求的充气量和混合气浓度 主腔因常需单独工作 故应具有所有各种供油系统 而副腔一般只设由主供油系统和怠速系统 或者仅设有主供油系统 副腔节气门比主腔节气门开启的较晚 但最后到全负荷时又应与主腔节气门同时开足 两腔节气门的动作协调可用一套杠杆联动机构来保证 由于双腔分动式化油器两个管腔的作用不同 与之配用的进气管只能是单式的 一汽奥迪100型轿车发动机所用化油器即位双腔分动式化油器 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第66页 3 四腔分动式化油器实际上 它是两个同样的双腔分动式化油器的组合 其中两个主腔和两个副腔各自并动 这种化油器应与双式进气管配合使用 每一组主 副腔相应于一个进气管腔 四腔分动式化油器兼有双腔分动和双腔并动的优点 但由于四腔化油器结构复杂 目前已经较少使用 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第67页 化油器的操纵 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第68页 化油器的型号 1985年 机械工业部颁发了部标准 汽车化油器 汽油泵型号编制方法 JB1672 84 该标准采用汉语拼音字母与数字混合编制的原则 标准规定的化油器 汽油泵型号中的符号顺序及意义如基本型产品的型号示例 EQH101 表示第二汽车制造厂化油器厂设计的化油器 单腔 产品顺序号为01 如新设计第二个单腔化油器 其产品顺序号为02 按上述方法编制的型号为产品的基本型号 点击 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第69页 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第70页 第六节汽油供给装置 汽油供给装置的作用是贮存 滤清和输送燃油 由汽油箱1 汽油滤清器2和4 汽油泵3及油管5组成 如图4 18所示 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第71页 第六节汽油供给装置 汽油供给装置的作用是贮存 滤清和输送燃油 由汽油箱1 汽油滤清器2和4 汽油泵3及油管5组成 如图4 18所示 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第72页 续 一汽 大众生产的捷达及高尔夫轿车的汽油箱是采用高分子高密度聚乙烯塑料制成的 采用塑料油箱的优点是油箱的强度高 密封性好 易形成异形件 可充分利用空间 结构紧凑 便于大量生产 重量轻 有防爆作用 为了防止汽油在行驶中因振荡而溅出和箱内汽油蒸气的泄出 油箱应是密闭的 但在密闭的油箱中 当汽油输出而油面降低时 箱内将产生一定的真空度 真空度过大时 汽油将不能被汽油泵吸出而影响发动机的正常工作 另一方面 在外界温度高的情况下 汽油蒸气过多 将使箱内压力过大 这两种情况都要求油箱能在必要时与大气相通 为此 一般采用装有空气阀和蒸气阀的油箱盖 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第73页 图4 20为解放CA1091型汽车的油箱盖 油箱盖内装有垫圈用以封闭加油管口 当箱内汽油减少 压力降低到0 098Mpa以下时 空气阀1被大气压开 空气便进入油箱内 图a 使汽油泵能正常供油 当油箱内汽油蒸气过多 其压力大于0 11MPa时 蒸气阀2被顶开 汽油蒸气泄出到大气中 图b 以保持油箱内的正常压力 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第74页 二 汽油滤清器 汽油在进入汽油泵之前 必须经过汽油滤清器 除去其中的水分和杂质 否则将引发汽油泵 化油器等部件的故障 解放CA1091型汽车采用的282型汽油滤清器的构造如图所示 它由盖 滤芯及沉淀杯组成 盖1上有进油管接头12和出油管接头2 纸滤芯5用螺栓8装在盖上 中间用密封圈3密封 用锌合金制成的沉淀杯9与盖1之间有密封垫4 并用螺钉固联 沉淀杯底部有放油螺塞10 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第75页 纸质汽油滤清器 图4 22 由一个中央多孔筒1 特制折叠纸质滤芯2和一个多孔滤之外筒3组成 其工作情况如图所示 汽油滤清器的滤芯形式除纸质滤芯外 还有金属片缝隙式和多孔陶瓷滤芯 陶瓷滤芯的特点是结构简单 节省金属 滤清效能高 但清洗滤芯很困难 不易洗净 使用寿命不长 金属片缝隙式的特点是工作可靠 使用寿命长 但滤清效率低 结构复杂 制造和清洗不便 因此 目前它们的应用都较少 纸质滤清器的性能良好 制造和使用方便 故目前广泛采用 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第76页 三 汽油泵 汽油泵的作用是将汽油从油箱内吸出 经管路和汽油滤清器 然后泵入化油器浮子室 目前 汽车上广泛采用机械驱动膜片式汽油泵 它装在发动机曲轴箱的一侧 由发动机配气机构的凸轮轴上偏心轮驱动 两个具体的例子 1 东风EQ601 C型汽油泵2 B501型电动汽油泵 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第77页 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第78页 B501型电动汽油泵 图4 24所示为B501型电动汽油泵 主要由电磁式驱动机构和供油机构两部分组成 供油机构中的泵筒17固定在汽油泵中心 其底部装有进油阀24 在泵筒17中 带出油阀26的柱塞15可以在电磁线圈16和回位弹簧25的作用下进行直线往复运动 作为驱动部分的主要元件电磁线圈16的一段引至壳体外端接电源 另一端接固定触点30 活动触点31与永久磁铁10固定在触点支架11上 触点支架可以绕固定在下极板13上的小轴摆动 使两触点闭合或分开 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第79页 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第80页 第七节汽油直接喷射 简介汽油直接喷射的优点汽油直接喷射供给系统的分类电控的汽油喷射系统 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第81页 简介 化油器由于结构简单 使用方便 成本较低 目前仍然在国产汽车发动机上得到广泛应用 但是化油器式发动机存在的主要缺点是空气及混合气质量分配不够理想 这对发动机的动力性和经济性的提高和排放性的改善都有一定的不利影响 为了克服上述缺点 人们在发展化油器式发动机的同时 一直在寻求别的更好的混合气形成方法 近20年来 为了适应汽车排放法规日益严格的要求 国外汽车的发展趋势是采用向进气管道内直接喷射汽油的混合气形成系统 这种汽油喷射的混合气形成系统 已经成功的取代了化油器式供给系统 而且越来越多的用于轿车与轻型汽车的发动机上 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第82页 汽油直接喷射的优点 1 进气管道中没有狭窄的喉管 空气流动阻力小 充气性能好 因此输出功率也比较大 2 混合气分配均匀性较好 3 可以随着发动使用工况及使用场合的变化而配置一个最佳的混合气成分 这种最佳混合气成分可同时按发动机的经济性 动力性 特别是按减少排放有害物的要求来确定 4 具有良好的加速等过渡性能 5 汽油喷射系统不像化油器那样在进气管内留有相当的油膜层 这对于降低油耗也有一定好处 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第83页 汽油直接喷射供给系统的分类 按喷射系统执行机构分类 1 多点喷射 MPI MultiPointInjection 在每个气缸上都设有一个喷油器 直接将燃料喷入各个气缸气道的进气门前方 2 单点喷射 SPI SinglePointInjection 一个喷油器供给两个以上的气缸 喷油器安装在节气门前的区段中 燃料喷入后随空气流进入进气支管内 按喷射控制装置的形式分类 1 机械式燃料的计量是通过机械传动与液力传动实现的 2 电子控制式燃料的计量是由电控单元及电磁喷油器实现的 3 机电混合控制式通过机械与压力控制喷射 同时设有一个电控单元 多个传感器和电液混合气调节器 提高了控制的灵活性并扩展了功能 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第84页 续 按喷射方式分类 1 间歇喷射或脉冲喷射式每一缸的喷射都有一限定的喷射持续期 喷射是在进气过程中的一段时间内进行的 喷射持续时间就是相应所控制的喷油量 对于所有的缸内喷射和多数进气道喷射 都采用间歇喷射的方式 2 连续喷射或稳定喷射式燃料喷射的时间占有全循环的时间 连续喷射都是喷射在进气道内 而且大部分的燃料是在进气门关闭后喷射的 因此大部分燃料是在进气道内蒸发的 按喷射位置分类 1 进气道喷射进气道喷射可以采用低压的喷射装置 是目前常用的喷射方式 2 缸内喷射气缸内直接喷射是将燃料直接喷入气缸内 需要有较高压力的喷射装置 成本较高 而且还要求喷出的燃料能随气流分布到整个燃烧室 对于缸内布置喷油器与组织气流方向也比较复杂 这种喷射方式目前用于稀燃发动机中 具有很大的发展潜力 用于二冲程发动机上有很多好处 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第85页 电控的汽油喷射系统 概述电控喷射系统的组成电控汽油喷射系统的发展单点电控汽油喷射系统 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第86页 概述 目前汽车发动机上所用的汽油喷射系统 多数是把汽油喷入进气支管或进气道内 也有一些是直接喷入气缸内部 60年代后 电控的汽油喷射系统装在轿车发动机上付诸实用 以后各国的汽车公司都开发了自己的电控汽油喷射系统 图4 26表示目前应用较多的一种L型叶特朗尼克 L Jetronic 电控汽油喷射系统 它是利用各种传感器将采集的信号送入一个电控单元 ECU 中 根据发动机各种工况的实际要求来控制喷油量 例如 在汽车正常行使时供给15 1空燃比的混合气 在冷车起动与全负荷运行时 需要加浓混合气 使供给混合气的空燃比小于14 1 这种喷射系统是用间歇式的喷油方式 混合气的空燃比用微机控制 当电控单元的电流流经喷油器的电磁线圈时 喷油器就开启并把燃油喷入进器管内 与吸入的空气混合后进入气缸内燃烧 产生动力 微机的主要功能是控制喷油器的喷油量 吸入空气量是由节气门的开度确定的 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第87页 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第88页 L Jetronic汽油喷射控制系统的特点 1 采用空气流量传感器 以空气流量为控制的基础 2 以空气流量与发动机的转速作为控制基本喷油量的因素 3 接受节气门位置 冷却水温 空气温度等传感器检测到的表征发动机运行工矿的信号作为喷油量的校正 使发动机运转稳定 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第89页 电控喷射系统的组成 1 燃油供给 2 空气供给 3 电路控制 1 燃油供给 燃油从燃油箱经过电动汽油泵以约0 25MPa的压力流经燃油滤清器 滤去杂质后 进入燃油分配管 又称燃油轨 在分配管的后端有一个压力调节器 它使喷油压力保持恒定 过量的压力油将通过此压力调节器无损失的返回到油箱 调节后的0 25MPa的压力油 将通过燃油分配管分送到个喷油器 接受电控单元的指令控制 燃油喷至进气门的上方 当进气门打开时 才将燃油与空气同时吸入气缸中 燃油供给部件由电动汽油泵 滤清器 燃油分配管 压力调节器及喷油器等组成 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第90页 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第91页 1 电动汽油泵 汽油泵是一个永磁电动机驱动的带滚柱的转子泵 其泵油的工作原理如图4 28所示 装有滚柱的转子2被偏心的安置在泵体4内 转子旋转时 位于凹槽内的滚柱3在离心力的作用下压靠在泵体的内表面上 对周围起密封作用 相邻两个滚柱之间形成了一个空腔 在汽油泵运转过程中 一部分空腔的容积不断增大成为低压吸油腔 而另一部分空腔容积不断减小成为高压泵油腔 受压的燃油通过出油口5压出 油泵内部有电动机并允许有燃油流过 它称为湿式电动机 因为电动机浸泡在燃油中 没有空气 不可能发生着火 但可能在无燃油而汽油泵旋转时 因转子上的滚柱与壳体内壁无法密封产生吸力及冷却不良而烧毁 电动汽油泵供给的燃油量要比发动机要求的最大喷油量大 以便在各种使用工况下保持输油压力 另外 在泵中设有一个释压阀 当泵油压力超过规定值时 释压阀被推开以防止油压过高 在油泵的出口处还设有一个单向阀 防止发动机停车时油压突然下降而可能造成的燃油倒流现象 这样可保持油路中的静压 使下一次起动时较容易 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第92页 续 电动汽油泵的结构如图4 28所示 电动汽油泵在发动机点火开关打开后 就立即开始运转 待发动机运转后 汽油泵就不停地运转 但当点火开关已打开 发动机停车时却只运转1s 使喷油器的燃油增加压力 随后电控单元就发出一断路信号 使汽油泵停止运转 2020 3 15 哈尔滨工业大学 威海 第93页 2020 3 15 哈尔滨工