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（项目5）汽油机供给系构造与维修石家庄理工职业学院教案授课题目（章、节） 化油器式汽油机的燃油系统构造与维修授课类型理论+实训授课时间16 学时教学目的及要求1.掌握汽油机燃油供给系的组成2.了解可燃混合气成分与汽油机性能的关系3.会分析汽油机的燃烧过程4.掌握现代化油器的结构和工作原理5.了解汽油供给装置结构与检测；6.了解进、排气装置结构与检测。重点难点 1. 汽油机燃油供给系的组成、结构与检测、拆装；2.汽油机的燃烧过程3.现代化油器的结构和工作原理教学方法及手段理论讲授法、启发式教学法、结合教学挂图、powerpoint演示、图片展示、小动画教 学 过 程 设 计教学内容、步骤、方法、手段、板书设计等教学步骤：1、组织教学2、填写教学日志3、复习提问、引出本讲教学内容4、新课讲解5、穿插提问6、归纳总结7、布置作业教学内容：4-1 汽油机燃油供给系的组成4-2可燃混合气成分与汽油机性能的关系4-3 汽油机的燃烧过程4-4 简单化油器中混合气的形成4-5 现代化油器结构与检测4-6 汽油供给装置结构与检测4-7进、排气装置结构与检测备注作业及思考题1.汽油机燃烧过程是如何进行的？燃烧过程各时期各有何特点？2.可燃混合气成分对燃烧过程有何影响？回火原因何在？汽油机为什么有时在排气管放炮？3.汽油机不同工况对点火提前角有什么要求？4.压缩比对燃烧过程进行有何影响？对燃烧室设计有何要求？5.从减少排污物和节油的角度考虑，如何评价汽油机的燃烧室？6.汽缸尺寸、活塞、缸盖的材料，冷却强度对燃烧有何影响？7.燃料辛烷值与汽油机压缩比有什么关系？8.爆燃产生的原因是什么？有何内、外在现象？影响它的构造因素和使用因素是什么？9.汽油机不同工况对可燃混合气的浓度有何要求？10.什么是混合气的火焰传播界限？在汽油机中应如何扩大稀限以实现稳定燃烧？11.简述汽油机燃烧循环变动的理由，说明如何提高汽油机各缸混合气分配的均匀性？12.结合理想化油器特性曲线，说明现代化油器各供油装置的功用。13.说明主供油装置是在什么负荷范围内起作用？在此负荷范围内随着节气门开度的逐渐加大，混合气浓度怎样变化？它的构造和工作原理如何？14.怠速装置是在什么工况工作的？它的构造和工作原理如何？15.说明起动装置是在什么工况下工作的？它的构造和工作原理如何？16.加浓装置是在什么工况下起作用的？机械加浓装置和真空加浓装置的构造和工作原理如何？17.说明加速装置的功用，构造和工作原理.（项目5）汽油机供给系构造与维修（A）理论教学内容和过程4-1 汽油机燃油供给系的组成一、汽油汽油机所用燃料是汽油，有时也使用酒精、甲醇、液化石油气等作为替代燃料。汽油是从石油产品提炼出的密度小而又很容易挥发的液体燃料，汽油由多种碳氢化合物组成，基本成分是85%的碳和15%的氢。汽油的主要使用性能是蒸发性、热值和抗爆性。它们对发动机性能的影响很大。汽油的蒸发性可以通过燃料蒸馏实验测定，将汽油加热，分别测出蒸发10%、50%、90%馏分时的温度和终馏温度（分别称为10%馏出温度、50%馏出温度、90%馏出温度及干点）。10%馏出温度和汽油机冷态启动性能有关。50%馏出温度表明汽油的中间馏分蒸发性的好坏，此温度低，汽油中间馏分就易于蒸发，从而使汽油机的预热时间较短，暖机性能、加速性和工作稳定性都较好。90%馏出温度与干点用来判断汽油中难以蒸发的重质成分的含量。燃料的热值是1kg燃料完全燃烧后所产生的热量，汽油的热值约为44000kJ/kg。汽油的抗爆性是汽油重要的使用指标，它用来评价汽油在汽油机中燃烧时，防止产生不正常的爆震燃烧的能力。汽油的抗爆性用辛烷值来表示，它用对比实验的方法确定。目前国产汽油标号用研究法辛烷值来表示，例如标号93的汽油其研究法辛烷值不小于93。为了提高汽油的辛烷值，常常在燃料中添加少量的抗爆添加剂。选择汽油辛烷值的依据是汽油机的压缩比，压缩比高的汽油机，应选用辛烷值高的汽油，否则发动机容易发生爆燃。二、汽油机燃料供给系统的组成汽油机燃料供给系的作用是根据发动机各种工况的要求，配制出一定数量和浓度(混合气中燃油含量的多少)的可燃混合气，供入气缸，使之在接近压缩终了时点火燃烧而膨胀做功，并将燃烧所产生的废气排入大气。现代汽油机的供给系统一般有两种类型化油器式燃油供给系统和燃油喷射式供给系，本节主要介绍化油器式燃油供给系统。化油器式燃油供给系统一般由以下几部分组成1.燃油供给装置： 2.可燃混合气形成装置：3.空气供给装置： 4.可燃混合气供给和废气排除装置：贮存在汽油箱中的汽油在汽油泵的作用下流入汽油滤清器，经滤清后的汽如何根据发动机工作要求配制出不同浓度、不同数量的可燃混合气，是汽油机燃料供给系统所要解决的关键问题。4-2可燃混合气成分与汽油机性能的关系按一定比例混合的燃料与空气的混合物称为可燃混合气，它的成分对发动机的动力性和经济性有很大影响。可燃混合气中空气与燃料的质量之比定义为空燃比，它是表征混合气浓度的重要概念。理论上，1kg汽油完全燃烧所需要的空气量为14.7kg，所以空燃比为14.71的混合气称为理论混合气，14.7被称为理论空燃比。大于理论空燃比的混合气称为稀混合气，小于理论空燃比的混合气称为浓混合气。我国传统上有时还使用过量空气系数来表示混合气的浓度，过量空气系数定义为：根据过量空气系数的定义，=1的混合气为理论混合气，1的混合气为稀混合气，1的混合气为浓混合气。对同一台汽油机，最低油耗率和最大功率时的过量空气系数的数值也不是常数，它们是随发动机的转速和节气门开度而改变的。实验结果表明，一般节气门全开时，功率混合气的浓度为0.850.95左右，随节气门开度的减小，相应于最大功率混合气的值也相应减小，同样在汽油机节气门不同开度下，都存在一个燃油消耗率最小的值，其数值也是随汽油机负荷的减小而降低的，在小负荷范围内混合气也要变浓才能保证发动机的燃油经济性。4-3 汽油机的燃烧过程一、汽油机的燃烧过程一般汽油机是在汽缸外部形成均匀混合气并由电火花点火燃烧，在压缩行程活塞接近上止点附近，燃烧室内气体压力约为1.52.5MPa，温度可达400600，上止点前某一时刻火花塞跳火，经过短暂的着火延迟后，形成火焰核心向外传播，完成燃烧过程。研究燃烧过程最简单并且最常用的方法是测量燃烧过程的展开示功图，它反映了燃烧过程的综合效应。汽油机典型示功图如图6-2所示，为分析方便，按汽缸内压力变化情况，可以将燃烧过程分为三个阶段：1.着火延迟阶段高2.明显燃烧期3. 后燃期二、汽油机的不正常燃烧1.爆燃汽油机发生爆燃时的外部特征发生爆燃的原因；强烈的爆燃燃烧将对发动机工作产生以下不利影响：1）输出功率下降、热效率下降； 2）汽缸过热； 3）零件的应力增加；4）爆燃促进积碳生成由于上述原因，爆燃成为限制汽油机功率提高和改善经济性的一个重要因素。如果没有爆燃，汽油机就可以很方便的提高压缩比或采用涡轮增压的方法提高功率和改善经济性。2.表面点火在汽油机中，凡是不靠火花点火而由燃烧室内炽热表面（如排气门头部、火花塞绝缘体或零件表面炽热的沉积物等）点燃混合气的现象，统称表面点火，它的点火时刻是不可控制的，多发生在=9以上的强化汽油机上。表面点火根据点火时间又可以分为后火和早火两种。三、使用因素对汽油机燃烧的影响1.混合气浓度混合气浓度对汽油机动力性、经济性的影响比较明显，在=0.80.9时，由于燃烧温度最高，火焰传播速度最大，因此，最高压力、最高温度，压力升高率均达到最高值，且爆燃倾向增大，在=1.031.1时，由于燃烧完全，燃油消耗率最低，但此时缸内温度较高且有富裕空气，因此NOx排放量最大。使用1的浓混合气工作，由于必然会产生不完全燃烧，所以CO排放量明显上升。当1.2时，火焰传播速度缓慢，部分燃料可能来不及完全燃烧，因而经济性差，HC排放量增多且工作不稳定。可见在均质混合气燃烧中，混合气浓度对燃烧影响极大，必须严格控制。2.点火提前角点火提前角是从火花塞发出点火花到上止点间的曲轴转角，最佳点火提前角应视燃料性质、转速、负荷、过量空气系数等很多因素而定。3.转速4.负荷在汽油机上，转速保持不变，通过改变节气门开度来调节进入汽缸的混合气量，以达到不同的负荷要求。二、常见典型燃烧室1.楔形燃烧室2.浴盆形燃烧室3. 碗形燃烧室4. 半球形燃烧室4-4 简单化油器中混合气的形成液体燃料必须蒸发为气态后才能与空气均匀混合，要使混合气在很短的时间内（约0.010.02）形成，必须先将燃料雾化成微小的油滴，使蒸发面积大大增加，化油器是利用吸入空气流的动能实现汽油的雾化。一、简单化油器中混合气的形成原理简单化油器特性二、化油器式燃料供给系各工况对混合气浓度的要求1.启动工况值约为0.20.6。2.怠速工况怠速工况值约为0.60.8。3.小负荷小负荷时，混合气浓度的值约为0.70.9。4.中等负荷中等负荷是车用汽油机的常用工况，因此要求供给最经济的混合气，其值约为0.91.1(其中主要是1的经济混合气)。5.大负荷及全负荷汽油机在大负荷及全负荷工作时所供给的混合气为功率混合气，值约为0.850.95。6.加速在节气门突然开大时，需要化油器能额外增加供油量，以满足加速需要。综上所述，车用汽油机在正常运行时，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气成分随负荷变化的规律称为理想化油器特性。理想化油器的特性与的简单化油器特性相比，显然简单化油器特性与理想化油器特性相去甚远。另外在启动和加速时混合气加浓的要求，简单化油器也无法满足。因此简单化油器在汽车上无法使用。为解决上述矛盾，在现代化油器上，采用了一系列能自动校正混合气浓度的装置，其中包括主供油装置、怠速装置、启动装置、加速装置和加浓装置。以保证车用汽油机各种工况下都能供给适当浓度的可燃混合气，提高发动机的经济性和动力性。4-5 现代化油器一、现代化油器各供油装置1.主供油装置主供油装置的作用是保证汽油机正常工作时，当汽油机工作在小负荷到中等负荷范围时，使混合气的浓度由浓变稀(0.81.1)，供给最经济的混合气。2.怠速装置怠速装置是保证在汽油机以怠速或小负荷工作时供给值约为0.60.8的浓混合气， 常见怠速装置方案中，怠速装置和主供油装置相通，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的圆滑过渡是靠主供油装置和怠速装置的协同工作来实现的，整个过渡过程可分为四个阶段：1）低速怠速时，节气门开度很小，因而喉口真空度很小，但节气门后真空度都很大。主供油装置不仅不能出油，且主喷管中的油面在怠速装置中真空度的作用下还有所降低。只有位于节气门下方的怠速喷口喷油，怠速过渡喷口实际上成为了第二个怠速空气量孔，不仅限制了喷口的出油量，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，使怠速喷口和怠速过渡喷口都处于高真空度，二者同时出油，以满足发动机以较高怠速工作的需要。此时喉口真空度虽然有所提高，使主喷口油面回升，但尚不足将燃油从主喷口中吸出。3）节气门开度进一步增大到使得主供油装置开始工作时，虽然从怠速喷口和过渡喷口喷出的燃油量已经由于节气门后真空度的进一步降低而减少，但这个补充供油量还是很必要的，因此时主供油的供油量还不能满足发动机小负荷工况的要求。4）节气门开度增加到相当于发动机进入中等负荷工况时，怠速喷口和怠速过渡喷口处的真空度已降低到使怠速装置停止供油的程度。而此时喉口真空度已增高，使得主供油装置能够正常工作，开始单独供油。怠速调整螺钉和节气门最小开度限止螺钉用来调节汽油机怠速的混合气成分。3. 启动装置启动装置的作用是在汽油机冷车启动时，供给值约为0.20.6的极浓混合气，以确保发动机能够顺利启动。4. 加浓装置加浓装置的作用是在汽油机处于大负荷及全负荷工作时，额外提供一部分汽油，供给值约为0.80.9的浓混合气，使汽油机发出最大功率。设置了加浓装置后，主供油装置仅保证汽油机在中、小负荷所需要的最经济的混合气，不必考虑大负荷的加浓，因此加浓装置也称“省油器”。化油器的加浓装置包括机械加浓装置和真空加浓装置两种。5.加速装置(加速泵)加速装置的作用是在节气门急速开大，汽车需要加速前进或超车时，额外供给一部分燃油，使混合气保持一定的浓度，以满足加速时对发动机动力性的要求。二、化油器的类型为满足各种车辆的使用要求和在汽油机上布置的需要，产生了各种类型的化油器。1.按喉管处空气流动的方向，可分为上吸式、下吸式和平吸式三种(图6-21)。2.按喉管重叠数目，可分为单喉管式、双重喉管式和三重喉管式三种。3.按混合室的数目及各混合室的工作方式可分为单腔式、双腔并动式、双腔分动式和四腔分动式等类型。多腔化油器又分为多腔并动式和多腔分动式，并动式化油器的每个混合室中都装有节气门，各个节气门的开度大小在工作时完全一样，它相当于几个同样的单腔化油器并联在一起。分动式化油器每个混合室中也都装有节气门，但每个节气门的开度在工作时各自独立地变化。4.按浮子室通气方式，化油器又可分为平衡式浮子室、不平衡式浮子室和混合式浮子室三种。三、化油器操纵化油器的操纵主要指节气门和阻风门的的操纵，驾驶员通过控制安装在驾驶室内的操纵机构，控制化油器上的节气门开度大小，从而调节进入气缸的混合气数量，或操纵阻风门，以便顺利启动。4-6 汽油供给装置汽油供给装置由汽油箱、汽油滤清器、汽油泵和油管等组成，其主要作用是贮存、滤清和输送燃油。一、 汽油箱汽油箱用来贮存汽油，汽油箱的数目及容量因车型而异，普通汽车具有一个汽油箱，越野汽车常有主、副两个汽油箱，以适应军用要求，一般汽车油箱的储备里程为200km600km。二、汽油泵在压力式供油系统中，油箱安装位置往往低于化油器，因此需要通过汽油泵将汽油送至化油器的浮子室内，在化油器式燃油供给系统中广泛采用的是机械驱动的膜片式汽油泵。三、汽油滤清器汽油滤清器的功用是去除燃油中的水分和杂质，以防止油路阻塞，并减轻气缸磨损。4-7进、排气装置进、排气装置包括空气滤清器、进气管、排气管及排气消声器等，其作用是不断地将新鲜空气或可燃混合气送入燃烧室，又将燃烧后的废气排到大气中去，实现充量的不断更迭，保证发动机连续运转。一、空气滤清器空气滤清器的作用是清除进入气缸中空气所含的灰尘和杂质，以减小气缸和活塞组之间、气门组之间和轴承副间的磨损，同时还有减小进气噪声的作用。按滤清原理区分，常用的空气滤清器有离心式、过滤式和油浴式三种形式。二、进气管三、排气系统汽油和空气的混合气在汽缸内燃烧后产生废气，排气系统的作用就是将废气顺利排除，排气系统的主要装置包括排气管、排气总管、排气消声器和三效催化器等。1.排气管2.排气总管和排气消声器（B）实训教学内容和过程供给系的维修一、空气滤清器的维护一般国产中型载货汽车每行驶2万公里，对空气滤清器进行一次清洁，并更换滤芯。二、汽油滤清器的维护三、汽油泵的检修四、化油器的检修1化油器的解体与清洗2化油器的检查与调整（1）就车调整浮子室油面高度。把车辆停放在平坦的路面上，在发动机冷却液温度达到正常后，检查怠速工况下的油面高度，应处于观察窗中点1mm的位置上。否则应加以调整。（2）怠速的调整。先使发动机冷却液温度达到333K（66）以上，并在点火系工作正常，化油器阻风门全开，进气装置无堵塞和漏气，以及在废气分析仪和转速表的检测下进行。调节节气门开度调节螺钉，使发动机处于最低的稳定转速，并且不熄火不抖动。调节怠速调节螺钉，使发动机转速达到最高。重复以上两个步骤，直至发动机排放符合规定，怠速运转平稳，工况过渡圆滑，无异响。供给系的故障诊断一、不来油或来油不畅1 现象（1） 发动机不能发动或工作中逐渐熄火；（2） 直接向化油器供油，多踩几下加速踏板，并关闭阻风门可以后能发动，但很快又熄火。2 原因（1） 油箱内无油或是油箱开关未打开；（2）油箱吸油管至汽油滤清器至汽油泵至化油器进油管接头某一部位有堵塞、漏油、积水、结冰或气阻等故障；（3）汽油泵失效或泵油能力严重下降（如摇臂与凸轮间隙过大、摇臂磨损过甚）；（4）化油器进油针阀卡死，浮子高度失调，进油口滤网堵塞，主量孔堵塞。3 故障诊断及排除方法 若车辆停放时间过长，应先检查油箱内有无存油；若有油，再检查油箱出油管开关是否打开，如属在用车辆，则可按图691所示故障树进行逐步检查。二、 混合气过稀 1现象（1） 发动机不易发动；（2） 发动机发动后怠速不稳，容易熄火；（3） 踏加速踏板转速不易提高，伴有“回火”现象；（4） 车辆行驶动力不足，加速不良；（5） 发动机过热。2原因 从油箱至化油器的油道中，各油管接头可能有漏油、堵塞现象，或者由于汽油泵泵油能力下降导致供油不足；化油器进油针阀开度不足或浮子高度失调造成浮子室油面太低；化油器内主量孔或主供油道堵塞； 可调式主量孔油针旋出太少，使主量孔的通过面积下降； 气阻；进气管衬垫或化油器座衬垫严重漏气； 主供油装置空气量孔、怠速空气量孔松动。3故障诊断与排除方法拉紧阻风门、如发动机运转情况好转，说明混合气过稀，可按图692所示的故障树进行检查诊断。三、混合气过浓 1现象（1） 发动机温度越高越不易发动，拉阻风门或频踏加速踏板更不易发动；（2） 发动后运转不稳，排气呈明显的“突、突”声，排气管冒黑烟，甚至放炮；（3） 发动机动力不足，油耗增加，发动机过热；（4） 化油器节气门轴渗油，严重时化油器浮子室衬垫处漏油并可闻到浓烈的汽油味；（5） 卸下火花塞可看到电极潮湿。 2原因（1） 进油针阀关闭不严，浮子室油面调整太高或浮子破裂；（2） 阻风门未打开，空气滤清器严重堵塞或机油油面太高；（3） 主量孔、真空加浓阀体、机械加浓阀体衬垫不密封或单向阀关闭不严、弹簧折断；真空加浓阀活塞磨损严重或真空通道堵塞；（4） 主供油装置空气量孔、怠速空气量孔堵塞；（5） 慢加速时加速喷管喷油或滴油；（6） 汽油泵泵油压力过高。1 诊断可按图693所示的故障树进行诊断。四、怠速不良怠速不良包括无怠速、怠速过高和怠速不稳三种情况。现分述如下：1 无怠速 （1）现象发动机发动后，踏下加速踏板运转正常，抬起后就熄火；怠速运转不稳，很快就熄火；停驶时发动机怠速运转良好，行驶中变速器拨入空档就熄火。（2）原因怠速油量孔或怠速油道堵塞；化油器至气缸各联接部位漏气；真空加浓活塞漏气；化油器怠速调整不当；怠速空气量孔堵塞。（3）故障诊断与排除方法按图694所示的故障树进行诊断检查。 2、怠速过高（1）现象发动机怠速转速高于规定值。（2）原因 节气门操纵杆活动受阻，杆被卡住或弹簧过软，节气门不能完全关闭，造成怠速转速过高；节气门轴松旷或节气门变形，使节气门开度增大，使怠速喷口、过渡喷孔同时工作，所以怠速转速过高；怠速量孔过大； 怠速调整不当；（3）故障诊断与排除方法 用手扳节气门拉臂使其关闭，如好转说明拉杆卡阻或弹簧过软。将弹簧摘下检查节气门拉臂有无卡阻，如有卡阻则予以排除，否则为弹簧过软； 调整怠速如能好转，则属调整不当； 检查节气门轴