《汽油机燃料供给系》PPT课件.ppt

第四章汽油机燃料供给系 第一节汽油机供给系统的组成及燃料一 汽油机供给系统 1 供给系的作用 根据发动机不同工况的要求 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 废气排至大气中 2 供给系组成 燃油供给装置 汽油箱 汽油滤清器 汽油泵 油管 空气供给装置 空气滤清器 可燃混合气装置 化油器 可燃混合气供给和废气排出装置 进气管 排气管 排气消声器 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 供给路线图 二 汽油 汽油是多种碳氢化合物 碳的体积为85 氢为15 汽油是从石油中提炼出来的碳氢化合物 按辛烷值不同分为几个牌号 以RQ打头 后跟汽油的辛烷值 汽油的辛烷值 正庚烷0 异辛烷100 通常有两种测定方法 即研究法 RON 和马达法 MON 其换算关系为 RON MON 10 例如代号为RQ 90 R 是燃的汉语拼音字头 Q 是汽的汉语拼音字头 代表燃汽油 90是辛烷值 表示研究法辛烷值为90 压缩比大的汽油机应选用较高牌号的汽油 汽油的使用指标主要是蒸发性 热值和抗爆性 1 蒸发性汽油的蒸发性可通过燃料的蒸馏试验来测定 10 馏出温度与汽油机冷态起动性能有关 50 馏出温度表明汽油中的中间馏分蒸发性的好坏 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 2 热值 指lkg燃料完全燃烧后所产生的热量 汽油的热值约为44000kJ kg 3 抗爆性 指汽油在发动机气缸中燃烧时 避免产生爆燃的能力 即抗自燃能力 是汽油的一项主要性能指标 用辛烷值表示 中国内地加油站出售的汽油主要有90号 93号及97号 部分沿海城市有98号汽油供应 一般称90号油为普通汽油 而97以上为高级或特级汽油 将低标号的汽油加在高压缩比的发动机上 会产生爆震 产生诸如功率下降 油耗上升 发动机内部零件损坏如活塞顶部烧蚀 脱顶等 严重缩短发动机的正常寿命 高标号的汽油加在低压缩比发动机上 除用车成本会增加外 会产生着火慢 燃烧时间长 而导致功率下降 此外还容易因燃烧气体温度过高而烧坏进排气门的座圈 导致气门关闭不严 一般来说 压缩比为7 8的发动机选用90号汽油 压缩比为8 8 5的发动机选用93号汽油 压缩比为8 5以上时 应选用97号汽油 对一些特高压缩比的发动机 如奔驰 宝马及一些超级跑车等最好选用98号汽油 以保证满足发动机超高压缩比的要求 三 车用乙醇汽油 车用乙醇汽油是指在汽油组分油中 按体积比加入一定比例 一般10 的变性燃料乙醇混配形成的一种车用燃料 它是汽油车发动机专用的一种新型的环保燃料 在汽油标号前加写字母 E 作为车用乙醇汽油标号 它的标号有4种 即 E90号 E93号 E95号 E97号 目前推广使用的车用乙醇汽油标号为E90号和E93号 E95号和E97号将逐步推广应用 变性燃料乙醇 乙醇俗称酒精 是通过专用设备 特定工艺生产的高纯度无水酒精 经过变性处理后 不能食用 仅供混配汽油的专用酒精 第二节简单化油器与可燃混合气的形成 汽油和空气形成可燃混合气的过程叫做 汽化 完成汽化任务的设备叫做化油器 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 进气歧管 进气门 输油管 2 5mm 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 1 浮子室和浮子 汽油由进油口进入浮子室 浮子室油面高度影响喷出油量的多少 为保持油面高度一定 设置了浮子 浮子由薄铜皮制成并为空心的 其上有针阀 当油面低时 浮子下沉 针阀将进油口打开 汽油进入浮子室 油面升高 浮子上升 直到针阀将进油口封闭 油不再进入 保持油面在规定的高度 为了保持浮子室内具有一定的气压 浮子室与大气相通 使油面在工作时始终承受大气压力 浮子室内油面高度和压力始终不变 2 量孔和喷管量孔 是一个尺寸和形状都很精确的小孔 控制汽油的流量 出油量只取决于量孔两端的压力差 喷管的功用 是喷出汽油 装在喉管断面最狭窄处 为防止发动机不工作时 汽油从喷管中流出 喷管口一般较浮子室油面高出2 5mm 3 喉管功用 是减小空气流通断面 提高空气流速 4 节气门 油门 节气门位于喉管后面 它的功用是控制进入气缸的可燃混合气的数量 节气门开度增大 进入气缸中的混合气量增多 反之 则减少 节气门通常是一个椭圆形的片状阀门 可以绕其轴转动一定角度 来改变节气门的开度 3 可燃混合气的形成过程 1 进入过程2 吸出过程3 雾化过程4 控制过程 4 简单化油器的特性 1 定义 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 2 化油器供油特性 节气门微开时 喉管真空度低 所供混合气浓度很低 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 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 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 简单化油器供油特性曲线 一 概念空燃比 可燃混合气中 空气与燃料的质量比 理论混合气 空燃比为14 7的可燃混合气 过量空气系数 a 燃烧1kg燃料实际供给的空气量 a 理论上完全燃烧1kg燃料时所需要的空气质量 第三节可燃混合气成分与汽油机性能的关系 二 可燃混合气成分对发动机性能的影响 混合气的分类 1 标准混合气 a 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 a 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 a 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 1 Ge与 关系曲线 1 经济混合气1 05 1 15 2 过稀混合气 1 15 3 火焰传播下限1 3 1 42 Pe与 关系曲线 1 功率混合气0 85 0 95 2 过浓混合气 0 88 3 火焰传播上限0 4 0 53 随载荷变化特性曲线 理想化油器供油特性曲线在一定转速下 发动机所要求的混合气成分随负荷变化的规律称为理想化油器特性 三 汽车发动机各种工况对可燃混合气成分的要求汽油机工作特点 1 工况变化范围很大 负荷可从0变到l00 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 1 小负荷工况 要求供给较浓混合气 a 0 7 0 9 量少 因为 小负荷时 节气门开度较小 进入气缸内的可燃混合气量较少 而上一循环残留在气缸中的废气在气缸内气体中所占的比例相对较多 不利于燃烧 因此必须供给较浓的可燃混合气 2 中负荷工况 要求经济性为主 混合气成分 a 0 9 1 1 量多 发动机大部分工作时间处于中负荷工况 所以经济性要求为主 中负荷时 节气门开度中等 故应供给接近于相应耗油率最小的 a值的混合气 主要是 a 1的稀混合气 这样 功率损失不多 节油效果却很显著 3 全负荷工况 要求发出最大功率 a 0 85 0 95量多汽车需要克服很大阻力时 驾驶员往往需要将加速踏板踩到底 使节气门全开 发动机在全负荷下工作 要求发动机能发出尽可能大的功率 即尽量发挥其动力性 而经济性要求居次要地位 故要求化油器供给最大功率时的 a值 4 起动工况 要求供给极浓的混合气 a 0 2 0 6 量少 发动机起动时 发动机处于冷车状态 混合气得不到足够地预热 汽油蒸发困难 同时 发动机的转速低 因而被吸入化油器喉管内的空气流速较低 难以在喉管处产生足够的真空度使汽油喷出 既使是从喉管流出汽油 也不能受到强烈气流的冲击而雾化 绝大部分呈油粒状态 混合气中的油粒会因为与冷金属接触而凝结在进气管壁上 不能随气流进入气缸 因而使气缸内的混合气过稀 无法引燃 因此 要求化油器供给极浓的混合气进行补偿 从而使进入气缸的混合气有足够的汽油蒸汽 以保证发动机得以起动 5 怠速 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作的功 只用以克服发动机的内部阻力 使发动机保持最低转速稳定运转 汽油机怠速运转一般为300 700r min 转速很低 化油器内空气流速也低 使得汽油雾化不良 与空气的混合也很不均匀 另一方面 节气门开度很小 吸入气缸内的可燃混合气量很少 同时又受到气缸内残余废气的冲淡作用 使混合气的燃烧速度 因而发动机动力不足 因此要求提供较浓的混合气 a 0 6 0 8 6 加速工况 发动机的加速是指负荷突然迅速增加的过程 要求混合气量要突增 并保证浓度不下降 当驾驶员猛踩踏板时 节气门开度突然加大 以期发动机功率迅速增大 空气流量和流速以及喉管真空度均随之增大 汽油供油量 也有所增大 但由于汽油的惯性大于空气的惯性 汽油来不及足够地从喷口喷出 所以瞬时汽油流量的增加比空气的增加要小得多 致使混合气过稀 另外 在节气门急开时 进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 不利于汽油的蒸发 致使汽油的蒸发量减少 造成混合气过稀 结果就会导致发动机不能实现立即加速 甚至有时还会发生熄火现象 为了改善这种情况 应该采取强制方法 在化油器节气门突然开大时 强制多供油 额外增加供油量 及时使混合气加浓到足够的程度 7 急减速 要求混合气浓度减小 量也少 但实际情况是当加速踏板急速抬起时 节气门迅速关闭 进气管的真空度激增使管壁上的油膜迅速蒸发 使混合气变浓 燃烧恶化 HC增加 应采用减缓和限制节气门开度的措施 第四节化油器各工作系统 1 主供油系统2 怠速系统3 加浓系统4 加速装置5 起动装置 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 降低主量孔外真空度3 工作原理加设空气量孔 引入少量空气 适当降低吸油真空度 借以适当地抑制汽油流量的增长率 使混合气的规律变为由浓到稀 以符合理想化油器特性的要求 主量孔 空气量孔 通气管 主喷管 Pk决定出油量 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 4 工作过程 在主量孔和主喷管之间增设了通气管和空气量孔口不工作时 通气管内油面与主喷管 浮子室油面是等高的 小油门时 喉管真空度小 从主喷管喷出的油量较少 通气管内的油面下降不多 油门增大 喉管真空度增大 由于主量孔比主喷管的流通截面小 汽油来不及从浮子室向主喷管补充 通气管内的油面就很快降低直到被吸净为止 这时 空气通过空气量孔流入通气管 并与主量孔出来的汽油一道从主喷口喷出 并在喷出前 空气和汽油已形成气泡 有利于汽化 化油器主供油系统工作过程 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 a为0 6 0 8 2 结构 怠速喷孔 过渡喷孔 怠速量孔 怠速空气量孔 怠速调整螺钉 怠速油道和限制螺钉 怠速喷口 调整螺钉 过渡喷孔 怠速空气量孔 油道 怠速量孔 限制螺钉 3 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 4 工作原理 在低速怠速时 当节气门开度稍大时 节气门开度进一步增大到使得主供油系统开始工作时 节气门开度增加到相应与发动机进入中等负荷工况时 5 化油器怠速系统工作演示 6 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 三 加浓系统 省油器 作用 由于主供油装置的作用 化油器供给的混合气是随负荷的增加而变稀的 即 a 这就不能满足大负荷时加浓要求 为此 设置了加浓装置 在大负荷或全负荷时额外供油 保证全负荷时混合气浓度达到0 8 0 9 使发动机发出最大功率 种类 加浓装置有机械式和真空式两种 一 机械式加浓装置 浮子室内装有加浓量孔和加浓阀 加浓量孔与主量孔并联 加浓阀上方有推杆与拉杆固连为一体 拉杆又通过摇臂与节气门轴相连 这种加浓装置起作用的时刻只与节气门的位置有关 即只与负荷有关 与发动机的转速无关 1 工作原理 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流入主喷管 与从主量孔来的汽油汇合 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 正确地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 直到全负荷所需的最大浓度 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 2 机械式加浓系统工作演示 加浓量孔 主量孔 3 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 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 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 二 真空式加浓系统 活塞 空气缸 通道 主量孔 加浓阀 推杆 加浓量孔 弹簧 1 结构组成真空式加浓系统有活塞式和膜片式两种 用得较为广泛的是活塞式真空加浓系统 推杆与位于空气缸中的活塞连接 在推杆上装有弹簧 空气缸的下方借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通到节气门后面 2 真空加浓系统工作规律 真空加浓系统起作用的时刻取决于节气门后面真空度 3 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 4 工作原理 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P0 而气门后的压力入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 额外的燃油便经加浓量孔流入主喷管中 以补偿主量孔出油的不足 使混合气加浓 5 真空式加浓系统工作演示 功率量孔 四 加速系统 加速泵 1 作用 就是在节气门突然开大时 及时加浓混合气 以适应汽油机加速的需要 2 结构 活塞式机械加速系统 通气道 弹簧 3 工作原理 节气门开度减小时 摇臂逆时针回转 带动拉杆 连接板 活塞杆及活塞向上移动 泵腔内产生真空度 汽油便自浮子室经进油阀充入泵腔 节气门缓慢地开大时 即一般地增加负荷时 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 加速系统并不起作用 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 使进油阀紧闭 同时顶开出油阀 泵腔内所贮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 即使保持的开度很大 加速泵也不再供油 弹簧的作用是使加速系统延长喷油时间和缓冲作用 4 加速系统工作演示 五 起动装置 1 作用 在冷车起动时 供给极浓的混合气 a 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 2 结构 在喉管前装一个阻风门 用弹簧保持它经常处于全开位置 3 工作原理 起动时 关闭阻风门 一方面减少了进入化油器的空气量 另一方面又提高了阻风门后面空腔的真空度 使得主供油系统和怠速系统都供油 获得极浓的混合气易起动 自动阀可以防止在阻风门后面空腔的真空度过高 混合气太浓时 自动打开 降低混合气浓度 发动机热态起动时 所需混合气比冷态时稀 故只须将阻风门半闭即可 起动后 要将阻风门逐渐打开 节气门的开度保持在低怠速位置 4 起动系统工作演示 阻风门轴 第五节化油器构造 一 化油器分类 按喉管处空气流动方向不同按重叠的喉管数目按其空气管腔数目 1 按喉管处空气流动方向不同 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 用途最广 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 喉管大 增加充气量 空气流速慢 汽油雾化不良双重喉管式三重喉管式 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 克服喉管小 但充气量减少的矛盾 双重喉管式 三重喉管式 单喉管式 多重喉管化油器的工作演示 3 按其空气管腔数目 1 单腔式 2 双腔并动式 两个单腔式的并联 解决因发动机缸数多和转速高引起的进气重叠 抢气 各缸吸入混合气的浓度和数量不一致的现象 3 双腔分动式 工作过程 中小负荷时 主腔单独工作 保证发动机有较好的经济性 在大负荷高转速时 副腔和主腔共同工作 以保证有良好的动力性 主副腔的判断 主腔有阻风门 副腔没有 主腔直径小 副腔直径大 副腔在节气门上部还有一个空气门 双腔并动式 双腔分动式 主腔 副腔 4 化油器型号的含义 二 化油器的操纵 在现代化油器内 发动机工作时所要求的可燃混合气的浓度都是自动调节的 而进入气缸的可燃混合气供给量则由驾驶员通过节气门控制 1 脚操纵机构2 手操纵机构它们之间应当是单向传动关系 即脚操纵机构不能带动手操纵机构 而手操纵机构却能带动脚操纵机构 加速踏板 阻风门拉钮 阻风门 拉杆 止动支柱 节气门 凸轮 手油门 第六节汽油供给装置 汽油箱汽油滤清器汽油泵油管 一 汽油箱 一般有一个油箱 军用车有2个油箱 油箱储备里程为200 600km 1 构造 用薄钢板冲压焊接而成 上部有加油管 油面指示表的传感器 出油开关 下部有放油塞 箱内有隔板以加强油箱的强度 并减轻行车时汽油的振荡 油箱是密封的 一般在油箱盖上装有空气蒸汽阀 保持油箱内油压正常 加油时 应先放沉淀后加油 加油延伸管 滤网 油面指示表传感器浮子 出油开关 汽油滤清器 加油管 汽油箱支架 汽油箱盖 放油螺栓 2 汽油箱盖 作用 密封汽油箱 结构 空气阀 蒸汽阀 弹簧 弹簧 汽油箱盖的工作过程 二 汽油滤清器 1 功用 除去汽油中的杂质和水分 由于汽油泵 化油器有精密另件 要求供给清洁的汽油 否则 会引起汽油泵 化油器出现故障 2 类型 1 沉淀式 利用静置容器 使汽油经长时间