第6章汽油机燃油系统

1、汽油机燃油系统概述汽油机燃油系统概述 6.1电控式燃油系统电控式燃油系统6.3汽油机燃油系统概述汽油机燃油系统概述 6.1汽油机燃油系统概述汽油机燃油系统概述 6.1汽油机燃油系统概述汽油机燃油系统概述 6.1 汽油机燃油系统的功用是：根据发汽油机燃油系统的功用是：根据发动机不同工况的要求，将一定量的汽油动机不同工况的要求，将一定量的汽油送入发动机进气管或气缸，使之与进入送入发动机进气管或气缸，使之与进入发动机的空气混合成浓度合适的可燃混发动机的空气混合成浓度合适的可燃混合气，以供燃烧。合气，以供燃烧。1汽油机的正常燃烧过程汽油机的正常燃烧过程 汽油机的正常燃烧过程分为着火延汽油机的正常燃烧过

2、程分为着火延迟期、急燃期和补燃期迟期、急燃期和补燃期3个阶段，图个阶段，图6-1所示为表示汽油机燃烧过程的展开示功所示为表示汽油机燃烧过程的展开示功图。图。图图6-16-1汽油机燃烧过程汽油机燃烧过程 从火花塞跳火（图从火花塞跳火（图6-1中点中点1）开始）开始到形成火焰中心（图到形成火焰中心（图6-1中点中点2）为止这）为止这段时间，称为着火延迟期（图段时间，称为着火延迟期（图6-1中第中第阶段）。阶段）。 从火焰中心形成（图从火焰中心形成（图6-1中点中点2）到）到气缸内出现最高压力（图气缸内出现最高压力（图6-1中点中点3）为）为止这段时间称为急燃期（图止这段时间称为急燃期（图6-1中第

3、中第阶阶段）。段）。 从最高燃烧压力点（图从最高燃烧压力点（图6-1中点中点3）开始到燃料基本上燃烧完全为止称为补开始到燃料基本上燃烧完全为止称为补燃期。燃期。（1）爆燃）爆燃 汽油机在燃烧过程中，如果在火焰汽油机在燃烧过程中，如果在火焰前锋未到达前，末端混合气温度达到了前锋未到达前，末端混合气温度达到了自燃温度，则在其内部最适宜发火的部自燃温度，则在其内部最适宜发火的部位产生一个或数个新的火焰中心，引发位产生一个或数个新的火焰中心，引发爆炸式的燃烧反应，发出尖锐的金属敲爆炸式的燃烧反应，发出尖锐的金属敲击声，这种现象称爆燃。击声，这种现象称爆燃。 发动机点火提前角和汽油的品质都发动机点火提前

4、角和汽油的品质都对爆燃的产生有很大的影响。对爆燃的产生有很大的影响。 牌号高的汽油抗爆性好，可以避免牌号高的汽油抗爆性好，可以避免爆燃的产生；适当的推迟点火提前角也爆燃的产生；适当的推迟点火提前角也会减少爆燃的发生。会减少爆燃的发生。 在汽油机中，凡是不靠电火花点火而在汽油机中，凡是不靠电火花点火而由燃烧室炽热表面（如过热的火花塞绝缘由燃烧室炽热表面（如过热的火花塞绝缘体和电极、排气门、炽热的积炭等）点燃体和电极、排气门、炽热的积炭等）点燃混合气而引起的不正常燃烧现象，称为表混合气而引起的不正常燃烧现象，称为表面点火。面点火。 表面点火出现时，会使发动机运转不表面点火出现时，会使发动机运转不平

5、稳并发生沉闷的敲击声，容易使发动平稳并发生沉闷的敲击声，容易使发动机过热，有效功率下降，甚至在压缩过机过热，有效功率下降，甚至在压缩过程末期的高温高压下会引起机件损坏。程末期的高温高压下会引起机件损坏。 汽油进入发动机进气管后必须先喷汽油进入发动机进气管后必须先喷散成雾状，并按一定的比例与空气均匀散成雾状，并按一定的比例与空气均匀混合，然后进入气缸燃烧。混合，然后进入气缸燃烧。 这种按一定比例混合的汽油与空气这种按一定比例混合的汽油与空气的混合物，称为可燃混合气。的混合物，称为可燃混合气。 可燃混合气中燃料含量的多少称为可燃混合气中燃料含量的多少称为可燃混合气浓度。可燃混合气浓度。 可燃混合气

6、浓度可以用空燃比（可燃混合气浓度可以用空燃比（A/F）或过量空气系数（或过量空气系数（ ）来表示。）来表示。 空燃比就是可燃混合气中所含空气和燃空燃比就是可燃混合气中所含空气和燃料的质量的比，即料的质量的比，即A / F=空气质量空气质量/燃料质量燃料质量 理论上，理论上，1kg汽油完全燃烧需要空气汽油完全燃烧需要空气14.7kg，因此，空燃比为，因此，空燃比为14.7的可燃混合的可燃混合气称为理论混合气。气称为理论混合气。 若可燃混合气的空燃比小于若可燃混合气的空燃比小于14.7，则称为浓混合气。则称为浓混合气。 若可燃混合气的空燃比大于若可燃混合气的空燃比大于14.7，则称为稀混合气。则称

7、为稀混合气。 过量空气系数是在燃烧过程中，实过量空气系数是在燃烧过程中，实际供给的空气质量与理论上燃料完全燃际供给的空气质量与理论上燃料完全燃烧时所需的空气质量之比，也等于实际烧时所需的空气质量之比，也等于实际空燃比与理论空燃比之比，即空燃比与理论空燃比之比，即 =燃烧过程中实际供给的空气质量燃烧过程中实际供给的空气质量/理论理论上燃料完全燃烧时所需要的空气质量上燃料完全燃烧时所需要的空气质量 =实际空燃比实际空燃比/理论空燃比理论空燃比 由上面的表达式可知：无论使用何种由上面的表达式可知：无论使用何种燃料，凡过量空气系数燃料，凡过量空气系数 =1的可燃混合气即的可燃混合气即为理论混合气（又可

8、称为标准混合气）；为理论混合气（又可称为标准混合气）； 1的为浓混合气；的为浓混合气； 1的则为稀混合气。的则为稀混合气。（1）理论混合气（）理论混合气（ =1） 理论混合气既不能实现最佳的燃油理论混合气既不能实现最佳的燃油经济性，也不能获得最高的动力性。经济性，也不能获得最高的动力性。 但理论混合气燃烧后的排气能在排但理论混合气燃烧后的排气能在排气管中的三元催化转化器中获得最佳的气管中的三元催化转化器中获得最佳的综合净化效果。综合净化效果。 使发动机的经济性最好的混合气称使发动机的经济性最好的混合气称为经济混合气。为经济混合气。 经济混合气一般在经济混合气一般在 =1.051.15的的范围内

9、。范围内。 但这种混合气中由于氧气充分，剩但这种混合气中由于氧气充分，剩余的氧分子在燃烧过程中容易和空气中余的氧分子在燃烧过程中容易和空气中的氮气产生反应，造成废气中氮氧化合的氮气产生反应，造成废气中氮氧化合物（物（NOx）含量增多，不利于排放污染）含量增多，不利于排放污染 的控制。的控制。 过量空气系数过量空气系数 =0.850.95时，由于混时，由于混合气中汽油分子相对较多，燃烧速度快，压合气中汽油分子相对较多，燃烧速度快，压力大、热损失小，发动机输出功率最大，因力大、热损失小，发动机输出功率最大，因此称其为功率混合气。此称其为功率混合气。 但是，这种混合气经济性较差，同时废但是，这种混合

10、气经济性较差，同时废气中排出的气中排出的CO和和HC含量较多。含量较多。（1）怠速与小负荷工况）怠速与小负荷工况 在怠速工况下，由于进入气缸内的在怠速工况下，由于进入气缸内的混合气很少，而上一循环残留在气缸中混合气很少，而上一循环残留在气缸中的废气（残余废气）在气缸内气体中所的废气（残余废气）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。必须供给较浓的可燃混合气。 当节气门略开而转入小负荷工况时，当节气门略开而转入小负荷工况时，混合气数量逐渐增加，残余废气对混合气混合气数量逐渐增加，残余废气对混合气的稀释作用逐渐减弱，因而混合气浓

11、度可的稀释作用逐渐减弱，因而混合气浓度可以略为减小。以略为减小。 此工况下，由于节气门有足够的开此工况下，由于节气门有足够的开度，进入气缸的混合气数量增多，燃烧度，进入气缸的混合气数量增多，燃烧条件好，如果只考虑发动机的燃料经济条件好，如果只考虑发动机的燃料经济性，应供给较稀的经济混合气。性，应供给较稀的经济混合气。 但在当前发动机压缩比较大的情况下，稀但在当前发动机压缩比较大的情况下，稀混合气容易产生过多的氮氧化合物（混合气容易产生过多的氮氧化合物（NOx）排）排放，为控制发动机的排放污染，同时保证排气放，为控制发动机的排放污染，同时保证排气管中的三元催化转换器能正常发挥作用，在中管中的三元

12、催化转换器能正常发挥作用，在中等负荷工况下也必须使用理论混合气。等负荷工况下也必须使用理论混合气。 当汽车上坡或加速时，驾驶员常将当汽车上坡或加速时，驾驶员常将加速踏板踩下，使节气门全开或接近全加速踏板踩下，使节气门全开或接近全开，这种工况称为大负荷或全负荷。开，这种工况称为大负荷或全负荷。 此时为保证发动机能发出尽可能大此时为保证发动机能发出尽可能大的功率，应供给较浓的功率混合气。的功率，应供给较浓的功率混合气。 在起动过程中，只有供给很浓混合在起动过程中，只有供给很浓混合气，才能保证进入气缸内的混合气中有气，才能保证进入气缸内的混合气中有足够的汽油蒸气，以利于发动机起动。足够的汽油蒸气，以

13、利于发动机起动。 发动机温度越低，冷起动时所要求发动机温度越低，冷起动时所要求的混合气越浓。的混合气越浓。 在暖机工况下，为保证发动机能稳在暖机工况下，为保证发动机能稳定运转，应提供足够浓的混合气。定运转，应提供足够浓的混合气。 随着发动机温度逐渐升高，混合气随着发动机温度逐渐升高，混合气浓度应逐渐减小，直至达到热车后正常浓度应逐渐减小，直至达到热车后正常稳定怠速所要求的浓度为止。稳定怠速所要求的浓度为止。 由于汽油的运动惯性比空气大，其由于汽油的运动惯性比空气大，其雾化和蒸发也需要一定的时间，为保证雾化和蒸发也需要一定的时间，为保证进入气缸的混合气不至于瞬时变稀，使进入气缸的混合气不至于瞬时

14、变稀，使发动机的转速和功率能迅速增大，应在发动机的转速和功率能迅速增大，应在节气门急剧开大的过程中，向进气管内节气门急剧开大的过程中，向进气管内多供入一些汽油，以及时加浓混合气，多供入一些汽油，以及时加浓混合气，满足发动机加速的需要。满足发动机加速的需要。 6.3.1电控式燃油系统的组成电控式燃油系统的组成 汽油机电控式燃油系统主要由汽油汽油机电控式燃油系统主要由汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、汽油管（进箱、汽油泵、汽油滤清器、汽油管（进油管和回油管）、喷油器、油压调节器油管和回油管）、喷油器、油压调节器等组成（见图等组成（见图6-11）。）。图图6-116-11汽油机燃油系统组成汽油机燃油系统组

15、成11燃油箱燃油箱 22电动汽油泵电动汽油泵 33汽油滤清器汽油滤清器 44回油管回油管 55喷油器喷油器 66脉动缓冲器脉动缓冲器77分配油管分配油管 88油压调节器油压调节器 99输油管输油管 燃油箱内的汽油被电动汽油泵吸出燃油箱内的汽油被电动汽油泵吸出并加压至并加压至350kPa左右，压力燃油经汽油左右，压力燃油经汽油滤清器滤去杂质后，被送至发动机上方滤清器滤去杂质后，被送至发动机上方的分配油管。的分配油管。 分配油管与安装在各缸进气歧管上分配油管与安装在各缸进气歧管上的喷油器相通。的喷油器相通。 喷油器是一种电磁阀，由发动机电喷油器是一种电磁阀，由发动机电控系统的计算机（又称控系统的计

16、算机（又称ECU）控制。）控制。 通电时喷油器开启，压力燃油以雾通电时喷油器开启，压力燃油以雾状喷入进气歧管内，与空气混合，在进状喷入进气歧管内，与空气混合，在进气行程中被吸进气缸。气行程中被吸进气缸。 分配油管的末端装有油压调节器，用分配油管的末端装有油压调节器，用来调整分配油管中汽油的压力，使油压保来调整分配油管中汽油的压力，使油压保持某一定值（持某一定值（250300kPa），多余的燃），多余的燃油从油压调节器上的回油口经回油管返回油从油压调节器上的回油口经回油管返回汽油箱。汽油箱。 混合气浓度由混合气浓度由ECU控制。控制。 ECU控制喷油器在每次进气行程开控制喷油器在每次进气行程开始

17、之前喷油一次，由每次喷油持续时间始之前喷油一次，由每次喷油持续时间的长短来控制喷油量。的长短来控制喷油量。 ECU根据安装在发动机上的各种传根据安装在发动机上的各种传感器，测得发动机的进气量、冷却液温感器，测得发动机的进气量、冷却液温度、进气温度、节气门开度、发动机转度、进气温度、节气门开度、发动机转速等运转参数，根据速等运转参数，根据ECU中设定的控制中设定的控制程序，在不同的工况下按不同的模式来程序，在不同的工况下按不同的模式来控制喷油量，使发动机在各种工况下都控制喷油量，使发动机在各种工况下都能获得所需的最适宜浓度的混合气，以能获得所需的最适宜浓度的混合气，以达到既降低油耗，又保证发动机

18、发出最达到既降低油耗，又保证发动机发出最大功率，同时使发动机的排放污染尽可大功率，同时使发动机的排放污染尽可能低的目的。能低的目的。2电动汽油泵电动汽油泵 常见的电动汽油泵是平板叶轮式电常见的电动汽油泵是平板叶轮式电动汽油泵。动汽油泵。 叶轮式电动汽油泵的泵壳的一端是叶轮式电动汽油泵的泵壳的一端是进油口，另一端是出油口。进油口，另一端是出油口。 电源插头在出油口一侧。电源插头在出油口一侧。 进油口一侧的叶轮式油泵由泵壳中进油口一侧的叶轮式油泵由泵壳中间的直流电动机高速驱动。间的直流电动机高速驱动。 油泵的转子是一块圆形平板，平板油泵的转子是一块圆形平板，平板圆周上开有小槽，形成泵油叶片（见图圆

19、周上开有小槽，形成泵油叶片（见图6-13）。）。图图6-136-13叶轮式电动汽油泵叶轮式电动汽油泵 电动汽油泵在运转时，转子周围小槽电动汽油泵在运转时，转子周围小槽内的燃油跟随转子一同高速旋转。内的燃油跟随转子一同高速旋转。 由于离心力的作用，使燃油出口处油由于离心力的作用，使燃油出口处油压增高，同时在进口处产生一定的真空，压增高，同时在进口处产生一定的真空，使燃油经过入口的滤网被吸入油泵，加压使燃油经过入口的滤网被吸入油泵，加压后经过电动机周围的空间由出口泵出。后经过电动机周围的空间由出口泵出。 油泵出口处有一单向阀，在油泵不工作油泵出口处有一单向阀，在油泵不工作时阻止燃油倒流回油箱，以保

20、持发动机停机时阻止燃油倒流回油箱，以保持发动机停机后的燃油压力，便于再次起动。后的燃油压力，便于再次起动。 其最大泵油压力较高（可达其最大泵油压力较高（可达600kPa以以上），若因汽油滤清器堵塞等原因使油泵出上），若因汽油滤清器堵塞等原因使油泵出口一侧油压过高，与油泵一体的限压阀即被口一侧油压过高，与油泵一体的限压阀即被顶开，使部分燃油回到进油口一侧，以保护顶开，使部分燃油回到进油口一侧，以保护电动汽油泵。电动汽油泵。 汽油滤清器的作用是过滤燃油中的汽油滤清器的作用是过滤燃油中的杂质，防止污物堵塞喷油器等精密零件。杂质，防止污物堵塞喷油器等精密零件。 汽油滤清器装在电动汽油泵之后的输汽油滤清

21、器装在电动汽油泵之后的输油管上（见图油管上（见图6-14），使用寿命通常可达），使用寿命通常可达到到40 000km以上。以上。图图6-146-14汽油滤清器汽油滤清器 现在越来越多的轿车将汽油滤清器现在越来越多的轿车将汽油滤清器布置在燃油箱中，与电动汽油泵安装在布置在燃油箱中，与电动汽油泵安装在一起（见图一起（见图6-15），这样可以不受空间），这样可以不受空间的限制，将汽油滤清器设计得更大，使的限制，将汽油滤清器设计得更大，使其使用寿命更长。其使用寿命更长。图图6-156-15汽油泵和滤清器总成汽油泵和滤清器总成 分配油管的作用是将燃油均匀、等压地输分配油管的作用是将燃油均匀、等压地输送给

22、各缸喷油器。（见图送给各缸喷油器。（见图6-16（a）。）。 它能起到储油蓄压，防止燃油压力波动，它能起到储油蓄压，防止燃油压力波动，保证供给各喷油器等量燃油的作用。保证供给各喷油器等量燃油的作用。图图6-166-16分配油管分配油管11分配油管分配油管22喷油器喷油器33油压调节器油压调节器 喷油器安装在各缸进气歧管上，头喷油器安装在各缸进气歧管上，头部的喷嘴朝向进气门（见图部的喷嘴朝向进气门（见图6-17）。）。 喷油器内部有一个电磁线圈，经线喷油器内部有一个电磁线圈，经线束与束与ECM连接。连接。图图6-176-17喷油器的安装位置喷油器的安装位置 当当ECM使电磁线圈通电时，便产生磁力

23、，使电磁线圈通电时，便产生磁力，将衔铁和针阀吸起，打开喷孔，一定压力的燃将衔铁和针阀吸起，打开喷孔，一定压力的燃油经针阀头部的轴针与喷孔之间的环形间隙高油经针阀头部的轴针与喷孔之间的环形间隙高速喷出，并被粉碎成雾状，与空气混合，在进速喷出，并被粉碎成雾状，与空气混合，在进气行程中被吸入气缸（见图气行程中被吸入气缸（见图6-18）。）。 图图6-18 6-18 喷油器喷油器11针阀针阀22衔铁衔铁33插头插头44进油口进油口 55电磁线圈电磁线圈66喷孔喷孔 电磁线圈不通电时，磁力消失，弹电磁线圈不通电时，磁力消失，弹簧将衔铁和针阀下压，关闭喷孔，停止簧将衔铁和针阀下压，关闭喷孔，停止喷油。喷油

24、。 喷油器按内部电磁线圈的电阻值可分喷油器按内部电磁线圈的电阻值可分为高阻抗型和低阻抗型两种。为高阻抗型和低阻抗型两种。 低阻抗型喷油器的电磁线圈的电阻较低阻抗型喷油器的电磁线圈的电阻较小，为小，为34 ；不能直接和；不能直接和12V电源连接，电源连接，否则会烧坏电磁线圈。否则会烧坏电磁线圈。 高阻抗型喷油器是用高阻抗型喷油器是用12V电压驱动；电压驱动；其电磁线圈电阻较大，为其电磁线圈电阻较大，为1216 ；在检；在检修时，可直接和修时，可直接和12V电源连接。电源连接。 油压调节器一般安装在分配油管的一端，它油压调节器一般安装在分配油管的一端，它的一个进油口和分配油管相通，下方的出油口接的

25、一个进油口和分配油管相通，下方的出油口接回油管，上方的真空接口通过一根软管和进气歧回油管，上方的真空接口通过一根软管和进气歧管相通（见图管相通（见图6-20）。）。 油压调节器的作用是调整燃油管路中油压油压调节器的作用是调整燃油管路中油压，以保证，以保证ECM能通过控制喷油时间的长短来精能通过控制喷油时间的长短来精确地控制喷油量。确地控制喷油量。图图6-206-20油压调节器油压调节器11膜片膜片22回油阀回油阀33弹簧弹簧A A进油口进油口B B出油口出油口C C真空接口真空接口 进气歧管真空度越大，所调节的燃进气歧管真空度越大，所调节的燃油压力就越低；相反，进气歧管真空度油压力就越低；相反

26、，进气歧管真空度越小，所调节的燃油压力就越大。越小，所调节的燃油压力就越大。 因此，不论进气歧管真空度如何变化，因此，不论进气歧管真空度如何变化，油压调节器都能使燃油压力和进气歧管压力油压调节器都能使燃油压力和进气歧管压力之差（也就是喷油器喷孔内外的压力差）始之差（也就是喷油器喷孔内外的压力差）始终保持不变（见图终保持不变（见图6-21），从而使喷油器的），从而使喷油器的喷油量唯一地取决于喷油时间的长短，保证喷油量唯一地取决于喷油时间的长短，保证了发动机计算机控制喷油量的精确度。了发动机计算机控制喷油量的精确度。图图6-216-21油压调节器工作示意图油压调节器工作示意图11大气压力大气压力2

27、2进气管压力进气管压力33燃油压力燃油压力44喷油压力喷油压力 近几年来，由于发动机电控系统的控近几年来，由于发动机电控系统的控制方式和控制精度不断提高，燃油压力对制方式和控制精度不断提高，燃油压力对喷油量控制精度的影响越来越小。喷油量控制精度的影响越来越小。 为了降低成本、简化燃油管路结构，为了降低成本、简化燃油管路结构，许多新型轿车发动机的燃油系统采用无回许多新型轿车发动机的燃油系统采用无回油管的形式（见图油管的形式（见图6-22）。）。 图图6-226-22无回油管的燃油系统无回油管的燃油系统11喷油器喷油器22分配油管分配油管33输油管输油管44油压调节器油压调节器55燃油箱燃油箱66燃油泵及燃油滤清器总成燃油泵及燃油滤清器总成77进油滤网进油滤网88电动汽油泵电动汽油泵99燃油滤清器燃油滤清器 这种燃油系统的油压调节器布置在这种燃油系统的油压调节器布置在油箱内，所调节的燃油压力基本保持不油箱内，所调节的燃油压力基本保持不变。变。 由于没有回油管，发动机上方分配由于没有回油管，发动机上方分配油管中的燃油没有回流，为了防止发动油管中的燃油没有回流，为了防止发动机的高温使燃油管路中的燃油蒸发而产机的高温使燃油管路中的燃油蒸发而产生气阻，这