汽车构造(上)第四章

第四章汽油机燃料供给系

汽油机燃料供给系的组成简单化油器及可燃混合气组成可燃混合气成分与汽油机性能的关系化油器各工作系统化油器构造汽油的供给装置电控汽油喷射系统

第一节汽油机供给系的组成及燃料

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（过滤空气中的杂质）

可燃混合气形成装置：化油器（实现汽油的雾化、蒸发并与空气混合，配制出一定数量及浓度的可燃混合气，供入气缸。）

可燃混合气的供给、废气排出装置：进、排气管、消声器。

2、组成

（图1）（图1）1、功用：根据发动机不同工况的要求，配制出一定数量及浓度的可燃混合气，供入气缸，最后将废气排入大气。一、汽油机供给系的组成及功用

1、汽油：汽油是从石油提炼而得的密度小、易于挥发的液体燃料。

(85%C+15%H)

汽油的使用性能指标：蒸发性：对混合气质量有影响。热值：标准热值为44000KJ/Kg抗爆性：避免产生爆燃的能力。汽油是石油制品，它是多种烃的混合物。主要化学成分是碳(C)和氢(H)。汽油使用性能的好坏对发动机的动力性、经济性、可靠性和使用寿命都有很大的影响。因此，车用汽油需要满足许多要求。二、汽油及其使用性能（1）汽油的蒸发性（通过蒸发馏试验测定）10%馏出温度：标志轻质馏份的含量，影响冷态起动性，温度越低越好。50%馏出温度：标志中间馏分的挥发性，影响发动机的预热时间、加速性、稳定性。温度越低越好。90%馏出温度：标志重质难以挥发成份的多少。温度越低越好。（2）汽油抗爆性：指汽油在气缸中燃烧，避免产生爆燃的能力。抗爆性的好坏用辛烷值表示，辛烷值越高，抗爆性越好。汽油中的辛烷值通过对比试验测得。为提高辛烷值，有时在汽油中加入侵0.5%的四乙铅[Pb(C2H5)4]可提高辛烷值15—20个单位。但Pb(C2H5)4有剧毒，因此，要尽量减少使用，最好是靠改进生产工艺提高汽油本身的品质，即增加汽油中的辛烷值，使汽油无铅化。我国决定在2000年后，全部推广使用无铅汽油。

第二节化油器式发动机燃油系统

在真空度ΔPh的作用下吸出的汽油被流经喉管处的高速空气流冲散即雾化，随即与空气混合，在随空气流动的过程中，轻质成份立即蒸发成蒸汽，中质成份则在流经进气管时或进气行程和压缩行程中在气缸内陆续蒸发，一些重质成份来不及汽化，便沉积在化油器和进气管上而形成油膜，油膜被混合气带动缓慢流入气缸，在缸内受热蒸发。∴汽油机常用废气余热对新鲜充量预热。1、空气进入：在进气过程中，随着活塞由上止点→下止点运动，气缸中的V↑，P↓，当P<Po时，缸内便产生一定的真空度，于是外界空气经空气滤清器→喉管→进气管→气缸。2、汽油吸出：由流体力学中流体流动能量守恒定律可知，气体在变截3、空气、汽油在喉管处汇合后，进入进气管→气缸：

面管道中流动，其动能与压能之和为一常数。在喉管处，由于流速↑，故P（压力)↓=Ph<Po于是在喉管处产生真空度。ΔPh=Po–Ph（∵浮子室通大气，故其内部压力为Po）在真空度的作用下，汽油从浮子室→喷管→喉管。一、汽化原理二、可燃混合气的形成过程：－要在短时间内形成均匀的可燃混合气，关键在于汽油的蒸发，雾化。－所谓雾化就是将汽油分散成细小的油滴或油雾。良好的雾化可以大大增加汽油的蒸发表面积，从而提高汽油的蒸发速度。－混合气的形成：－混合气形成过程就是汽油雾化、蒸发以及与空气配比和混合的过程。－混合气中汽油与空气的比例应符合发动机运转工况的需要。

为保证出油量只取决于喉管真空度ΔPh，而不受液面高度变化的影响，则浮子室内的油面高度必须保持基本稳定。（浮子+针阀）

量孔是用单独的材料制成，装入浮子室底部相应的孔座，更换不同尺寸的量孔即可获得不同的出油量。使化油器能适用于其他喉管大小不同的发动机。

四、汽油流量的控制：当ΔPh一定，汽油流量取决于浮子室底部的量孔。

随着节气门开度，空气流量、流速，ΔPh，汽油流量和空气流量一同，试验证明，汽油流量的增长率>

空气流量的增长率，于是，可燃混合气由稀浓。六、简单化油器的特性曲线

三、混合气量的控制

由于汽车行驶情况不断变化，所需的发动机功率也要作相应的变化，功率的变化可通过改变混合气量来实现。节气门开度喉管处ΔPh

空气量流速汽油流量混合气量

反之则减小。（图1）

简单化油器的特性曲线

五、浮子室液面的稳定：

2.1发动机运转情况对可燃混合气成分的要求一、可燃混合气的成份：（空气与燃料的混合比例）

欧、美、日用空燃比来表示可燃混合气成份。1Kg汽油完全燃烧，理论上需14.7Kg的空气。即空燃比为14.7的可燃混合气为理论混合气。空燃比<14.7为浓混合气（空气不足）；空燃比>14.7为稀混合气（空气有余）我国用过量空气系数Φa来表示可燃混合气的成份。

燃烧1Kg燃料实际供给的空气量

当Φa=1，为理论混合气（理想混合气）。Φa<1，为浓混合气，Φa>1，为稀混合气。二、可燃混合气成份对发动机性能的影响：

试验：某汽油机在转速不变，节气门全开，不断更换不同尺寸的量孔，即得不同浓度的可燃混合气，把这些不同浓度的可燃混合气送入气缸，并测出相应的发动率及燃料消耗率。

燃烧1Kg燃料理论所需的空气量

Φa=

Φa=1.11时，油耗最低，经济性最好。Φa=1.05—1.15经济性较好，称为经济混合气。Φa>1.15过稀，燃烧速度慢，燃烧延续至活塞

Φa=0.88功率最大。Φa=0.85—0.95燃烧速度↑，热损失↓，动力性好。但由于空气量不足，一部分汽油燃烧不完全，经济性↓。Φa<0.80过浓，燃烧不完全，造成积炭，动力性↓，经济性↓。Φa=0.4—0.5严重缺氧，熄火。

Φa>1

Φa<1*

Φa=1.05~1.15油耗低，经济性好，经济型混和气Φa=0.85~0.95功率大，动力性好，动力型混和气下移造成热量损失。且过稀放热量较少，动力性↓，经济性↓。Φa=1.3—1.4燃料分子间距离增大到火焰无法

传播的程度，熄火。

三、发动机各种工况对可燃混合气的要求

稳定工况：怠速、小负荷；中负荷；大、全负荷。

过渡工况：冷起动；暖机，；加速；急减速

a、进气管、气缸中温度较低b、受废气稀释。∴需供给较浓的混合气Φa=0.6—0.8（以保证燃烧时，能达到可点燃的浓度。）

1、怠速、小负荷：怠速节气门开度较小小负荷时节气门开度略增大a、进气管、气缸中温度略↑b、废气稀释略↓。∴此时，供给混合气的浓度Φa=0.7—0.92、中负荷：节气门开度已足够大（40%—80%）

a、进气管、气缸内温度较高。b、基本不受废气稀释。∴此时,应以经济性为主，Φa=0.9—1.1，燃烧时Φa=1.05—1.15，经济型混合气。3、大、全负荷：为克服较大阻力（如上坡或艰难路面），要求发动机能发出尽可能大的功率。此时，节气门基本全开，应以动力性为首要，需供给相应于最大功率的浓混合气，Φa=0.85—0.95（动力型混合气）。

4、冷起动：发动机在外力作用起动时，转速低，空气流速小，管内、缸内温度低，燃料蒸发不良。供给Φa=0.2—0.6（到达压缩上止点的实际浓度Φa=0.7—0.8有利于被火花塞点燃，易于起动。）5、暖机：冷起动后，各缸依次发火工作，过渡到怠速工况，随着ｔ↑，Φa↑达到怠速工况值。6、加速：汽车突然加速，节气门突然开大，此时，ΔQ空气↑，ΔQ燃料↑，但由于空气和燃料惯性上的巨大差异，V空气>V燃料，∴瞬时ΔQ空气>ΔQ燃料。此外，节气门突然开大，大量外界冷空气涌入，管内温度↓。a、瞬时ΔQ空气>ΔQ燃料b、管内温度↓∴供给Φa=0.7

综上所述，发动机各工况对可燃混合气的要求如下图：=>混合气变稀。

到达点火时,Φa=0.85—0.95动力型混合气。

即：

最小燃油消耗率的Φa值最大功率的Φa值理想化油器的特性简单化油器的特性曲线

2.2现代化油器的基本结构及附加装置

功用：保证发动机工作时，化油器所供给的混合气随节气门开度加大而逐渐变稀，并在中负荷时接近最经济成份。除怠速和极小负荷工况外，汽车其它工况所消耗的燃料主要由主供油系统供给，主供油系由一简单化油器加一校正装置组成，使其基本接近理想化油器特性。一、现代化油器的基本结构1、浮子系统浮子系统：是存储汽油并使浮子室内油面保持恒定的装置。组成：浮子、针阀、浮子室。顶部有平衡孔和通向汽油蒸发控制系统的孔。原理：通过针阀的开启与关闭，实现浮子室油面的调节。2、主供油系统

功用：除怠速工况外都工作，保证化油器所供给的混合气随节气门开度加大而逐渐变稀，并在中等负荷下接近最经济成分。组成：主喷管、主量孔、主空气量孔、油井等。

原理：在发动机没有功率输出前，主喷管、油井、化油器的油面等高。当发动机由怠速工况进入到小负荷工况时，节气门的开度大到足以使汽油由主喷管喷出，于是油井中的燃料在ΔPh=Po–Ph的作用下由喷管喷出，当油井中的燃料被吸完后，油井下方的空气压力为Pk略小于Po（∵空气流经量孔口时有压力损失。）此时作用于量孔的真空度为Po–

Pk=ΔPk<Ph。因此，燃油流量将减小，混合气变稀，进入到中负荷。而且通过油井的少量空气渗入到燃油中，有助于雾化和蒸发（泡沫化）。实验证明，随着节气门开度↑，ΔPh↑，ΔPk也略↑，但ΔPh↑>>ΔPk↑，即空气流量↑>汽油流量↑。所以，随着节气门开度的增加，由小负荷→中负荷，混合气由浓→稀并在中等负荷时接近经济型混合气即Φa=0.9~1.1。主供油系统工作时的供油情况：

化油器的各工作系统3、怠速系统功用：保证怠速和极小负荷时供给浓的混合气Φa=0.6—0.8。应避免产生怠速反流，在设计、调试改装化油器时应力求避免。选择恰当的喉管尺寸。怠速调节装置：调节螺钉。

化油器的各工作系统组成：怠速量孔、怠速空气量孔、怠速喷口、怠速过渡喷口、怠速调整螺钉。原理：在怠速喷口真空度作用下，汽油经怠速量孔、怠速油道与从怠速空气量孔吸入的空气混合成泡沫状，由怠速喷口喷出。独立怠速系统非独立怠速系统：

1）延迟了主供油系统开始供油的时刻2）怠速反流：从怠速空气量孔、怠速喷口和过渡孔进入的空气进入主喷管，破坏主供油系统工作。

4、加浓系统功用：在大负荷和全负荷时额外供油，使浓度达Φa=0.85—0.95，以保证发动机发出最大功率。（1）机械加浓系统（节气门开度达80—85%时，才开始工作）。该系统起作用时刻只与节气门开度即负荷有关，而与转速无关。组成：加浓量孔、加浓阀、推杆、拉杆、摇臂等。原理：节气门开到一定角度（80％－85％时），推杆顶开加浓阀加浓－加浓系统起作用的时刻只与节气门开度有关。－实际上，发动机转速不同时，需要在不同时刻加浓－功率～节气门关系（2）真空式加浓系统

起作用的时刻取决于节气门后的真空度ΔPx，而节气门后的真空度ΔPx由节气门开度、转速决定。组成：加浓气缸、加浓活塞、加浓杆、加浓阀等。原理：通过活塞两端压力的变化，实现活塞的运动，从而关闭或推开加浓阀。－加浓系统起作用的时刻完全取决于节气门后真空度。只要节气门后真空度小到一定数值，真空加浓系统就起作用。－节气门后真空度～节气门开度、转速－真空加浓：大负荷、小负荷低转速（改善低速小负荷稳定性）

5、加速系统功用：在节气门突然开大时，及时供给一定量的额外燃油，使混合气临时加浓，以适应发动机加速的需要。供给Φa=0.7。延长喷油时间，改善加速性机构：连接板与活塞间的弹簧。组成：加速泵缸、活塞、拉杆、连动板、加速泵弹簧、进油阀、出油阀、加速量孔等。原理：缓慢开启节气门时不起作用，只在突然开大节气门时起作用。6、起动系统功用：在发动机冷起动时，供给足够多的汽油，以使进入气缸内的混合气中有充足的汽油蒸气，保证其成分在火焰传播界限之内，实现发动机的顺利起动。组成：阻风门、自动阀。

由于汽车发动机要求不同，化油器的结构也是多样的，但其各供油系统及其基本原理则大致相同。1、根据喉管处气流方向，化油器可分为：下吸式：进气阻力较小，安装在发动机上方，便于调整、保养。广泛采用。但未蒸发的燃油会自行流入气缸稀释润滑油。

上吸式：布置在发动机一侧，可降低发动机高度，但不便调整、保养。用于侧置气门发动机。目前已不用。

平吸式：进气阻力较小，但调整、保养不如下吸式方便，多用于摩托车。二、典型化油器的分类单喉管：喉管主要是提高气流速度，产生真空度以吸出燃料，但这势必增加气流阻力，使进气量↓。为解决这一矛盾常用多喉管。多喉管：把喷管装在小喉管处，这里截面小，空气流速高，真空度大，从而保证燃油的吸出，并易于雾化、蒸发。而大喉管截面大，以保证有较大的充气量，并使小喉管出来的燃料进一步雾化。2、按喉管数目可分：3、按其空气管数分：单腔；多腔（双腔并动、双腔分动）

双腔并动式化油器：为解决发动机因气缸数多、进气管道长，阻力大，使进气不均匀，发动机工作不稳定。且易于出现进气重叠。采用双式进气管，两个腔结构完全对称，节气门同步开启。可使各缸进气均匀，避免进气重叠。如：六缸机：1—5—3—6—2—4不相继发火的缸共用一进气管：1、2、3、共一腔，4、5、6、共一腔

1、中、小负荷时由一个腔（主腔）工作，提供经济混合气。2、大、全负荷、高转速时，另一腔（付腔）也参加工作。提供浓度大，气量多的混合气。

在主、付两腔的节气门间设有联动装置，当主腔节气门开度超过70%、发动机转速足够高时，付腔的节气门、空气门便相继开启参与工作。

双腔分动：

（采用单式进气管）三、汽车化油器、汽油泵的型号编制规则

EQH101（B—表示汽油泵）

BJH201A1、2、3（B、C、D…）

EQ

企业代号

2双腔

H表示化油器

A1、2、3表示与基型可通用

1

单腔；01

产品序号

B、C、D…表示与基型不可通用

四、附加装置1、怠速截止电磁阀保证发动机的正常熄火。2、强制怠速截止电磁阀同时切断主量孔和进油管的供油。3、热怠速补偿阀降低节气门后真空度，减少怠速喷口喷油量。4、节气门缓冲器缓解节气门突然关闭时的燃烧恶化与废气增加现象。

五、辅助装置

包括汽油箱、汽油滤清器、汽油泵、油管等。组成：汽油箱、滤清器、油泵、油管。作用：贮存、清洁、输送燃油。

（普通车有一个汽油箱，越野车有主、付两个油箱，以适应军用要求。）（货车汽箱：一般放在车架外侧或驾驶座下。轿车汽箱：放在车架后部。）

1、汽油箱：

空气阀：为避免产生过高的真空度而影响泵油。P<0.98个大气压，开启。蒸气阀：为避免外界温度过高，使箱内汽油蒸发过多而压力过大。P>1.1个大气压，开启。P<0.98个大气压P>0.98个大气压构造：

2、汽油滤清器：

1、作用：清洁汽油。使汽油进入油泵前，经滤清器除去其中的水分及杂质。否则杂质进入油泵或化油器会使部件发生故障。（每行驶6000Km，应清洗一次滤芯）。

1、作用：将燃油从油箱吸出，经油管、滤清器，最后泵入化油器。目前广泛采用的是机械驱动膜片式汽油泵。由凸轮轴上的偏心轮驱动。机械式：电动式：

供油量为发动机油耗量的2—4倍。

2、构造及工作原理：3、汽油泵：支点机械式汽油泵闭和分开电动式汽油泵第三节电子控制汽油喷射系统一、燃油喷射控制系统的作用

燃油喷射控制系统：根据直接或间接测量的空气进给量，确定燃烧所需的汽油量，并通过控制喷油器开启时间来进行精确配制，使一定量的汽油以恒定压力通过喷油器喷射到发动机的进气道或气缸内与相应空气形成可燃混合气。方式化油器汽油喷射构成燃油供给方法利用空气流动时在喉管处产生的负压，把汽油吸向节流阀体上部的进气通道中在喷射处，利用控制装置提供的开阀信号，向进气通道喷射适量的汽油图标说明1—汽油；2—喉管；3—空气；4—化油器；5—节气门；6—浮子室；7—发动机；8—控制装置；9—加压汽油；10—喷油器注释混合气配制———根据吸入空气量，供给发动机适当的燃油量以获取所需空燃比。二、燃油喷射系统的优点

与化油器相比，汽油喷射系统具有下列优点：1)能根据发动机工况的变化供给最佳空燃比的混合气；2)供入各气缸内的混合气，其空燃比相同，数量相等；3)由于进气管道中没有狭窄的喉管，因此进气阻力小，充气性能好。因此，汽油喷射式发动机具有较高的动力性和经济性，良好的排放性。此外，发动机的振动有所减轻，汽车的加速性也有显著改善。三、现代汽油喷射系统的分类按喷射部位分：

缸内喷射进气管喷射单点喷射多点喷射按喷射时序分：连续喷射（仅限于进气管喷射）断续喷射

独立喷射（次序喷射）

同时喷射

分组喷射

连续喷射是指在发动机工作期间，喷油器连续不断地向进气道内喷油，且大部分汽油是在进气门关闭时喷射的。这种喷射方式大多用于机械控制式或机电混合控制式汽油喷射系统。间歇式喷射是指在发动机工作期间，汽油被间歇地喷入进气道内。电控汽油喷射系统都采用间歇喷射方式。间歇喷射还可按各缸喷射时间分为同时喷射、分组喷射和按序喷射等三种形式。同时喷射分组喷射顺序喷射电控汽油喷射系统（ElectronicFuelInjectionSystem）简称为EFI。

它利用各种传感器检测发动机的各种工作状态，经微处理器的判断、计算，使发动机在不同工况下均能获得合适空燃比的混合气。

在任何情况下都能获得精确的空燃比

混合气在各缸分配均匀

汽车的加速性能好

充气效率高

良好的起动性能和减速减油或断油

汽车电子技术（清华）\lesson1\fdj-1c.htm-##四、电控汽油喷射系统的基本类型1、概念2、EFI的组成

（2）空气系统（进气装置）

（1）燃油系统（供油装置）

（3）电控系统（控制装置）1、EFI的控制原则

以电脑ECU为控制核心，以空气流量和发动机转速为控制基础，以喷油器等为控制对象，同时还接受节气门位置、冷却水温度、空气温度等传感器检测到的表征发动机运行工况的信息作为喷油量的校正，保证获得与发动机各种工况相匹配的最佳混合气成分。五、电控汽油喷射系统主要组件的构造和工作原理(一)博士D型(D叶特朗尼克)汽油喷射系统

D型汽油喷射系统是最早应用在汽车发动机上的电控多点间歇式汽油喷射系统，其基本特点是以进气管压力和发动机转速作为基本控制参数，用来控制喷油器的基本喷油量。汽油箱内的汽油被电动汽油泵吸出并加压至0.35MPa左右，经汽油滤清器滤除杂质后被送至燃油分配管。燃油分配管与安装在各缸进气歧管上的喷油器相通。在燃油分配管的末端装有油压调节器，用来调节油压使其保持稳定，多余的汽油经回油管返回汽油箱。(二)博士L型(L-叶特朗尼克)汽油喷射系统

L型汽油喷射系统是在D型汽油喷射系统的基础上，在20世纪70年代发展起来的多点间歇式汽油喷射系统。其构造和工作原理与D型基本相同，只是L型汽油喷射系统采用翼片式空气流量计直接测量发动机的进气量，并以发动机的进气量和发动机转速作为基本控制参数，从而提高了喷油量的控制精度。(三)博士LH型(LH-叶特朗尼克)汽油喷射系统

LH型汽油喷射系统是L型汽油喷射系统的变型产品，两者的结构与工作原理基本相同，不同之处是LH型采用热线式空气流量计，而L型采用翼片式空气流量计。热线式空气流量计无运动部件，进气阻力小，信号反应快，测量精度高。另外，LH型汽油喷射系统的电控装置采用大规模数字集成电路，运算速度快，控制范围广，功能更加完善。

(四)节气门体汽油喷射系统

节气门体汽油喷射系统是单点喷射系统。与上述多点喷射系统不同，单点喷射系统只用一个或两个安装在节气门体上的喷油器，将汽油喷入节气门前方的进气管内，并与吸入的空气混合形成混合气，再通过进气歧管分配至各气缸。单点喷射系统的工作原理与多点喷射系统相似。电控单元根据发动机的进气量或进气管压力以及曲轴位置传感器、节气门位置传感器、发动机温度传感器及进气温度传感器等测得的发动机运行参数，计算出喷油量，在各缸进气行程开始之前进行喷油，并通过喷油持续时间的长短控制喷油量。单点汽油喷射系统的喷油器距进气门较远，喷入的汽油有足够的时间与空气混合形成均匀的可燃混合气。因此对喷油的雾化质量要求不高，可采用较低的喷射压力。

六、燃油供给系统主要组件的构造与工作原理

电控汽油喷射系统的燃油供给系统由汽油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、燃油分配管、油压调节器、喷油器、冷起动喷嘴和输油管等组成，有的还设有油压脉动缓冲器。1.电动汽油泵

在电控汽油喷射系统中应用的电动汽油泵通常有两种类型，即滚柱式电动汽油泵和叶片式电动汽油泵。2、燃油分配管

燃油分配管，也被称作"共轨"，其功用是将汽油均匀、等压地输送给各缸喷油器。由于它的容积较大，故有储油蓄压、减缓油压脉动的作用。3.喷油器

喷油器的功用是按照电控单元的指令将一定数量的汽油适时地喷入进气道或进气管内，并与其中的空气混合形成可燃混合气。喷油器的通电、断电由电控单元控制。电控单元以电脉冲的形式向喷油器输出控制电流。当电脉冲从零升起时，喷油器因通电而开启；电脉冲回落到零时，喷油器又因断电而关闭。电脉冲从升起到回落所持续的时间称为脉冲宽度。若电控单元输出的脉冲宽度短，则喷油持续时间短，喷油量少；若电控单元输出的脉冲宽度长，则喷油持续时间长，喷油量多。一般喷油器针阀升程约为0.1mm，而喷油持续时间在2～10ms范围内。4.油压调节器

油压调节器的功用是使燃油供给系统的压力与进气管压力之差即喷油压力保持恒定。因为喷油器的喷油量除取决于喷油持续时间外，还与喷油压力有关。在相同的喷油持续时间内，喷油压力越大，喷油量越多，反之亦然。所以只有保持喷油压力恒定不变，才能使喷油量在各种负荷下都只惟一地取决于喷油持续时间或电脉冲宽度，以实现电控单元对喷油量的精确控制。5.油压脉动缓冲器

当汽油泵泵油、喷油器喷射及油压调节器的回油平面阀开闭时，都将引起燃油管路中油压的脉动和脉动噪声。燃油压力脉动太大使油压调节器的工作失常。油压脉动缓冲器的作用就是减小燃油管路中油压的脉动和脉动噪声，并能在发动机停机后保持油路中有一定的压力，以利于发动机重新起动。6.冷起动喷嘴及热时间开关

冷起动喷嘴的功用是当发动机低温起动时，向进气管喷入一定数量附加的汽油，以加浓混合气。冷起动喷嘴也是一个电磁阀，故又称冷起动阀。冷起动喷嘴的开启和持续喷油的时间取决于发动机的温度，并由热时间开关控制。冷起动喷嘴安装在进气管上，热时间开关装在机体上并与冷却液接触。

七、空气系统主要组件的构造与工作原理

各类电控汽油喷射系统的空气系统主要包括空气流量计、补充空气阀、怠速控制阀、节气门及空气滤清器等。1.空气流量计

空气流量计的功用是测量进入发动机的空气流量，并将测量的结果转换为电信号传输给电控单元。空气流量计有多种形式，如翼片式、热线式、热膜式和涡流式等。1)翼片式空气流量计

当发动机怠速工作时，节气门接近关闭，只有少量空气进入发动机。流过主流道的空气推动翼片偏转很小的角度，同时与翼片同轴的电位计则输出一个微弱的电压信号给电控单元，电控单元便向喷油器输出短脉冲宽度的电脉冲。这时流过旁通空气道的空气未经空气流量计计量，因此不影响喷油量，但却使混合气变稀，使CO的排放量减少。当发动机在高速大负荷运转时，节气门接近全开，吸入的空气量较多且全部流过主流道，空气推动翼片偏转较大的角度，电位计则输出较强的电压信号，电控单元相应地输出长脉冲宽度的电脉冲。2)热线式空气流量计

当空气流过热线式空气流量计时，铂热线向空气散热，温度降低，铂热线的电阻减小，使电桥失去平衡。这时混合电路将自动增加供给铂热线的电流，以使其恢复原来的温度和电阻值，直至电桥恢复平衡。流过铂热线的空气流量越大，混合电路供给铂热线的加热电流也越大，即加热电流是空气流量的单值函数。加热电流通过精密电阻产生的电压降作为电压输出信号传输给电控单元，电压降的大小即是对空气流量的度量。温度补偿电阻的阻值也随进气温度的变化而变化，起到一个参照标准的作用，用来消除进气温度的变化对空气流量测量结果的影响。一般将铂热线通电加热到高于温度补偿电阻温度100℃。3)热膜式空气流量计

其测量原理与热线式空气流量计相同，它是利用热膜与空气之间的热传递现象来测量空气流量的。热膜是由铂金属片固定在树脂薄膜上而构成的。用热膜代替热线提高了空气流量计的可靠性和耐用性，并且热膜不会被空气中的灰尘沾附。4)卡门涡流式空气流量计

它是利用卡门涡流理论来测量空气流量的装置。在流量计进气道的正中央有一个流线形或三角形的立柱，称作涡源体。当均匀的气流流过涡源体时，在涡源体下游的气流中会产生一列不对称却十分规则的空气漩涡，即所谓卡门涡流。据卡门涡流理论，此漩涡移动的速度与空气流速成正比，即在单位时间内流过涡源体下游某点的漩涡数量与空气流速成正比。因此，通过测量单位时间内流过的漩涡数量便可计算出空气流速和流量。2.进气管压力(MAP)传感器计

博士D型汽油喷射系统不设空气流量计，而是利用进气管压力传感器测量节气门后进气管内的绝对压力，并以此作为电控单元计算喷油量的主要参数。在发动机工作时，节气门开大，进气量增多，进气管压力相应增加。因此，进气管压力的大小反映了进气量的多少。常见的进气管压力传感器有膜盒式和应变仪式两种。3.补充空气阀

补充空气阀是实现发动机快怠速的装置。当发动机冷起动时，部分空气经补充空气阀进入发动机，使发动机的进气量增加。由于这部分空气是经过空气流量计计量过的，因此喷油量将相应地有所增加，从而提高了怠速转速，缩短了暖车时间。4.怠速控制阀

在节气门体汽油喷射系统中，节气门体上装有步进电机式怠速控制阀。其功用是自动调节发动机的怠速转速，使发动机在设定的怠速转速下稳定运转。在使用空调器或转向助力器的汽车上，电控单元通过怠速控制阀自动提高怠速转速，以防止发动机因负荷加大而熄火。八、控制系统主要组件的构造与工作原理

电控汽油喷射系统中的控制系统由电控单元、各种传感器、执行器，以及连接它们的控制电路所组成。不同类型的电控汽油喷射系统的控制功能、控制方式和控制电路的布置不完全一样，但基本原理相似。1.传感器

1)发动机温度传感器因为发动机的温度用冷却液的温度表征，所以发动机温度传感器又称冷却液温度传感器。它安装在发动机机体或气缸盖上，与冷却液接触，用来检测发动机循环冷却液的温度，并将检测结果传输给电控单元以便修正喷油量。发动机温度传感器内部是一个半导体热敏电阻。冷却液温度越低，热敏电阻的阻值越大，反之亦然。传感器的两根导线都和电控单元连接，其中一根为搭铁线。2)进气温度传感器进气温度传感器通常安装在空气流量计上，用来测量进气温度，并将温度变化的信息传输给电控单元作为修正喷油量的依据之一。进气温度传感器内部也是一个热敏电阻，其电阻温度特性、构造、工作原理以及与电控单元的连接方式均与发动机温度传感器相同。

3)节气门位置传感器节气门位置传感器安装在节气门轴上，与节气门联动。其功用是将节气门的位置或开度转换成电信号传输给电控单元，作为电控单元判定发动机运行工况的依据。节气门位置传感器有开关型和线性输出型两种。开关型节气门位置传感器内有两个触点，分别为怠速触点和全负荷触点。与节气门同轴的接触凸轮控制两个触点的闭合或断开。当发动机在怠速时，节气门接近关闭，怠速触点闭合，这时电控单元将指令喷油器增加喷油量以加浓混合气。全负荷时，节气门全开，接触凸轮使全负荷触点闭合，这时电控单元将输出脉冲宽度最长的电脉冲，以实现全负荷加浓。线性输出型节气门位置传感器是一个线性电位计，由节气门轴带动电位计的滑动触点。当节气门开度不同时，电位计输出的电压也不同，从而将节气门由全闭到全开的各种开度转换为大小不等的电压信号传输给电控单元，使其精确地判定发动机的运行工况。

4)曲轴位置传感器曲轴位置传感器通常安装在分电器内，用来检测发动机转速、曲轴转角以及作为控制点火和喷射信号源的第一缸和各缸压缩行程上止点信号。光电式曲轴位置传感器。由发光二极管、光敏三极管、转盘等组成，并安装在分电器底板上。两对发光二极管和光敏三极管组成信号发生器。在转盘的边缘均匀地开有360个小细缝和6个大细缝。当转盘随分电器轴转动时，发光二极管通过细缝射向光敏三极管的光线使光敏三极管导通，光线被转盘遮断时，光敏三极管截止，由此产生脉冲信号。分电器每转一转，输出360个相间1°的脉冲信号（相当于2°曲轴转角）和6个相间60°的脉冲信号（相当于120°曲轴转角）。光电式曲轴位置传感器输出矩形脉冲信号，适合与电腔单元的数字系统配用。

磁脉冲式曲轴位置传感器。由安装在分电器轴上的两个信号转子和安装在分电器底板上的三个传感线圈组成。信号转子随同分电器轴一起转动。当信号转子的凸齿接近传感线圈时，由于传感线圈内磁通量增加而感生正电压；当凸齿离开传感线圈时，由于磁通量减少而感生负电压。即一个凸齿每转过传感线圈一次，便在其中产生一个交流电压信号或称电脉冲信号。

霍尔效应式曲轴位置传感器。这种传感器由霍尔元件、永久磁铁和带缺口的转子组成。霍尔元件是带有集成电路的半导体基片。当把霍尔元件置于磁场中并通以电流，且使电流方向与磁场方向垂直，这时霍尔元件将在垂直于电流及磁场的方向产生霍尔电压，这一现象称作霍尔效应。改变磁场强度可以改变霍尔电压的大小，磁场消失霍尔电压为零。霍尔效应式曲轴位置传感器输出的信号是矩形脉冲，适用于电控单元的数字系统，且其信号电压的大小与发动机转速无关，在发动机低速状态下仍可获得很高的检测精度。

5)氧传感器氧传感器是电子控制汽油喷射系统进行反馈控制的传感器，安装在排气管上，反馈控制也称闭环控制。在这种控制方式中，利用氧传感器检测排气中氧分子的浓度，并将其转换成电压信号输入电控单元。排气中氧分子的浓度与进入发动机的混合气成分有关。当混合气太稀时，排气中氧分子的浓度较高，氧传感器便产生一个低电压信号；当混合气太浓时，排气中氧分子的浓度低，氧传感器将产生一个高电压信号。电控单元根据氧传感器的反馈信号，不断地修正喷油量，使混合气成分始终保持在最佳范围内。通常氧传感器和三元催化转换器同时使用，由于后者只有在混合气的空燃比接近理论空燃比的狭小范围内净化效果才最好，因此，在这种情况下，电控单元必须根据氧传感器的反馈信号，控制混合气的空燃比更接近于理论空燃比。目前应用最多的是氧化锆氧传感器。

6)爆震传感器爆震传感器作为点火定时控制的反馈元件用来检测发动机的爆燃强度，借以实现点火定时的闭环控制，以便有效地抑制发动机爆燃的发生。通常使用的爆震传感器安装在发动机的机体上，它能将发动机发生爆燃而引起的机体振动信号转换为电压信号，且当机体的振动频率与传感器的固有振动频率一致而发生共振时，传感器将输出最大电压信号。ECU将根据此最大电压信号判定发动机是否发生爆燃。爆震传感器有多种，其中应用最早的当属磁致伸缩式爆震传感器，它主要由磁心、永久磁铁及感应线圈等组成。当机体振动时，磁心受振偏移，使感应线圈内的磁通量发生变化，而在感应线圈内产生感生电动势。2.电控单元

电控单元是电子控制单元(ECU)的简称。电控单元的功用是根据其内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量。电控单元由微型计算机、输入、输出及控制电路等组成。

电子控制系统（ECU）1、ECU基本构成及工作原理

中央处理器输入输出口

微型计算机（微机、电脑）

CPU——

根据需要，把各种传感器送来的信号，用内存程序和数据进行算术运算或逻辑运算处理，并把处理结果送至输出回路。

运算器

控制器

寄存器

RAM——

存放临时性的工作程序或数据；电源一断，内容即消失。

ROM——

存放固化程序或数据；它的内容只能被ECU读出而不能写入，断电后信息仍在。

I/O——

它是CPU与传感器、执行器间进行信息交流的控制电路。

总线——

一束传递数据的内部连线。包括：数据总线、地址总线、控制总线。ROM

ECU的简要工作过程中央处理器输入输出口

发动机启动时，ECU进入工作状态，某些控制程序或步骤从ROM中取出，进入CPU；通过CPU控制，一个个指令逐个进行循环。执行程序过程中，所需信息来自各传感器；从传感器来的信号首先进入输入回路，对其信号进行处理，并经I/O接口进入微机；大多数信息存储在RAM内，根据指令再送至CPU。然后将存储在ROM中的参考数据引入CPU，并与传感器的输入信息比较；CPU对这些数据比较后，作出决定并发出输出指令信号，经I/O接口、输出回路，控制执行器动作。电控汽油喷射系统的基本组成作业：P1424—2、4—3、4—8

通过本章的学习，您应该能够解答如下几个问题：1、什么是简单化油器特性曲线？什么是理想化油器特性曲线？2、通常用什么表示可燃混和气成分？什么是标准混和气？什么是功率混和气？什么是经济混和气？3、车用化油器装有哪五种工作装置？其功用是什么？4、应用电控汽油喷射系统有何优点，它的系统组成有哪些？它的工作情况如何？

第五章柴油机供给系

柴油粘度大，蒸发性差，因此不能通过化油器在气缸外部与空气形成均匀的混合气，故采用高压喷射的方法，在压缩接近终了时把柴油喷入气缸，在缸内形成混合气。并借缸内空气的高温自行发火燃烧。因此，柴油机的供给系，构造及工作原理与汽油机有较大的区别。轻柴油用于高速柴油机。重柴油用于中、低速柴油机。汽车柴油机为高速柴油机，所以使用轻柴油。1、柴油的牌号及规格轻柴油按质量分：优等品、一等品、合格品。牌号：按柴油的凝点（失去流动性的温度）分为：

10、0、–10、–20、–35、–50六个牌号。第一节柴油及其使用性能柴油分为轻柴油和重柴油：2、轻柴油的使用性能发火性：指燃油的自燃能力。用十六烷值表示（通过对比试验测定。），十六烷值40—50时，自燃性好，自燃温度低，发动机工作柔和，冷起动好。十六烷值>65，柴油蒸发性差气体混合不均匀，发动机工作粗暴，排气冒烟蒸发性：评定柴油蒸发汽化的能力。测50%的馏出温度（显示轻、中质成分含量，该温度不得高于300ºC）、90%的馏出温度（显示重质难蒸发成分含量，T越低越好）。闪点：在一定试验条件下，柴油蒸发与空气形成的混合气接近火焰时，开始出现闪火的温度。T越低，蒸发性越好。低温流动性（评定柴油低温流动性能）：粘度：评定柴油稀稠的指标，与流动性有关。要求柴油在其工作温度下粘度应保持适中。（过稀→遗漏，加剧精密偶件磨损。过稠→流动阻力↑，影响雾化质量。）3、车用轻柴油的选择

的最高温度。冷凝点比凝点高4~6ºC。

冷凝点：在一定试验条件下，在1min内柴油开始不能流过过滤器20ml时凝点：失去流动性的温度。按照当地月风险率为10%的最低气温选用柴油牌号。一般所选柴油牌号应比最低气温低5ºC以上。如：当时风险率为10%的最低气温为（0ºC或–5ºC则选用的柴油牌号应为–10号。

第二节柴油机供给系的组成

一、柴油机混合气形成特点（前面已叙述）

由于柴油机混合气形成的时间极短，只占15—35º曲轴转角。因此，为在短时间内使其混合均匀，完全燃烧，必须要重视对燃油系统、燃烧室及它们之间互相匹配的设计。不同形式的燃烧室对喷油始点、喷油压力、喷油规律、喷注雾化质量及其在燃烧室中的分布等都有不同要求。以上参数的选取将直接影响柴油机的动力性、经济性、排放性及噪声水平。（图1）（图2）（图1）（图2）涡流燃烧室预燃燃烧室

直喷式：由凹形活塞顶与缸盖内壁所围成的单腔。

涡流燃烧室（付燃烧室占总容积50—80%）

预燃燃烧室（付燃燃烧室占总容积25—45%）

燃烧室形式：

分开式：

（又称统一式）主燃烧室（一部分住于活塞顶与缸盖底之间）付燃烧室（一部分住于缸盖中）

主、付燃烧室由一个或几个孔相连通。（配用孔式喷油器170—220个大气压）（又称直喷式燃烧室）优点：工艺简单、结构紧凑，起动性好。

缺点：喷油器加工精度要求高，小孔易堵塞，燃烧前期室内形成的混合气较多，工作粗暴。U型（配用轴针式喷油器120—140个大气压）优点：混合气的形成靠强烈的空气运动，对喷油器、油压要求低。主燃烧室内气压升高缓和，发动机工作柔和平放。

缺点：能量损失较大（∵散热面大），起动性差。为改善起动性能要设电热塞。

二、柴油机供给系的功用：1）在适当的时刻，将一定数量的洁净燃油增压后以适当的规律喷入燃烧室，各缸的喷油定时和喷油量相同且与柴油机运行工况相适应。喷油压力、喷注雾化质量及其在燃烧室内的分布与燃烧室类型相适应。2）在每一个工作循环内，各缸均喷油一次，喷油次序与气缸工作顺序一致。3）根据柴油机负荷的变化自动调节循环供油量，以保证柴油机稳定运转，尤其是稳定怠速，限制超速。4）储存一定数量的燃油，保证汽车的最大续驶里程。

三、柴油机燃油供给系的组成（图1）油箱油水分离器油泵滤清器喷油泵喷油器油水分离器（图2）油箱一级油泵滤清器限压阀旁通阀二级油泵柱塞式喷油泵（图1）

分配式喷油泵（图2）

第三节喷油器一、功用：

①雾化均匀。

②喷射干脆利落。③无后滴现象。④油束形状与方向，适应燃烧室。二、设计要求：三、组成：针阀针阀体顶杆调压弹簧调压螺钉喷油器体使燃油物化成细微油滴，并将其喷射到燃烧室特定部位。四、类型：孔式喷油器：孔数2~8个（个别12个），孔径0.2~0.8mm。轴针式喷油器：只有一个喷孔（Φ=1~3mm）承压锥面密封锥面工作原理：

接合座

①针阀与阀体为精密偶件（配合间隙0.002—0.004mm）不能互换。②承压锥面，密封锥面。

长型：将喷嘴加长，针阀导向部分远离燃烧室，以减少针阀受热及变形，避免针阀卡死。用于ε大的柴油机。

短型：用于ε小的柴油机。

低惯量孔式喷油器：1、结构：

2、类型：（调压弹簧下置）孔式喷油器：旋入燃烧室旋入燃烧室短型喷油器用于ε小的发动机长型喷油器用于ε大的发动机承压锥面密封锥面工作原理与孔式喷油器相同。结构相似。针阀下端的密封锥面以下延伸出一个轴针，是圆柱形或倒锥形。特点：轴针式喷油器：

普通型：轴针较短，圆环形喷孔的长度短。

节流型：轴针较长，圆环形喷孔的长度长。喷油特性：先缓后急，有利于缓和燃烧初期气缸压力的增长，对降低燃烧噪声有利。

分流型：适用于涡流燃烧室。分流孔：起动时喷射。

主喷孔：起动后加入喷射。

喷油特性比较（图1）（图2）（图1）

主付（图2）轴针式喷油器类型：低惯量轴针式喷油器：横向孔、中心孔。当工作时，既从中心孔喷油，又从横向孔喷油，从而改善喷油中燃油的分布，有利混合气混合均匀。调压螺母保护螺母垫圈进油管回油管一般喷油器低惯量轴针式喷油器

第四节柱塞式喷油泵多缸车用柴油机的喷油泵应满足下列要求。1）各缸供油量相等。在标定工况下各缸供油量相差不超过3％~4％。喷油泵的供油量应随柴油机工况的变化而变化，为此喷油泵必须有供油量调节机构。2）各缸供油提前角相同，误差小于0.5°~1°曲轴转角。供油提前角也应随柴油机工况的变化而变化，为此应装置喷油提前器。3）各缸供油持续角一致。4）能迅速停止供油，以防止喷油器发生滴漏现象。喷油泵种类很多，在汽车柴油机上得到广泛应用的有直列柱塞式喷油泵和转子分配式喷油泵。直列柱塞式喷油泵创制、发展和应用的历史比较久远，性能良好，工作可靠，为大多数汽车柴油机所采用。柱塞式喷油泵二、柱塞式喷油泵的结构及工作原理：

1、构造：分泵油量调节机构传动机构泵体。

柱塞偶件（配合间隙0.0015~0.0025mm）

出油阀偶件（减压环带、密封锥面）

柱塞弹簧：使柱塞迅速回位。

出油阀弹簧：控制出油压力。

出油阀压紧座：可调整弹簧的压紧力。

（各分泵相互配合的偶件不可互换）

2、分泵结构（泵油机构）

出油阀偶件3、工作原理：h—柱塞最大行程，hg—柱塞有效行程（泵油行程）。要想改变供油量则调整hg。出油阀偶件出油阀出油阀座柱塞偶件

4、油量调节机构：控制套筒柱塞齿圈(1)、齿轮式柱塞转动机构：改变齿条与齿圈的相对位置，使柱塞与柱塞套之间相对转动，而调节供油量。(2)、拔叉式柱塞转动机构：移动调节拉杆，改变拔叉摆向，使柱塞相对于柱塞套转动，而调节供油量。5、传动机构：凸轮轴凸轮滚轮正时齿轮n曲

n凸=21

三、喷油提前角的调整方法：

1、改变凸轮轴与曲轴的相对角位置，使各缸的喷油提前角同步变化（通过调整联轴节来实现）。（图1）2、改变滚轮部件的高度H，可纠正某缸因磨损而变化的喷油提前角。a、更换垫片。b、调节滚轮部件上的调整螺钉。（图2）主动轴轴孔从动件中间传力凸缘盘中间传力片中间传力片喷油提前角自动调节装置（图1）（图2）

四、喷油提前器：即喷油泵提前角自动调节装置。

为保证柴油机有良好的使用性能，必须在最佳供油提前角下工作。当转速和供油量一定时，能获得最大功率和最小燃油消耗率的供油时刻，称为最佳供油提前角。最佳供油提前角随柴油机转速和负荷而变化。转速高，负荷大，则最佳供油提前角也越大。

自动调节范围为：（0º~10º）的曲轴转角

飞锤销从动盘主动盘凸缘，连接主动轴飞锤传动销传动销离心力主动盘防护罩n

第五节分配式喷油泵一、分配泵的特性：分配泵与柱塞式喷油泵相比，有许多特点：1）分配泵结构简单，零件少，体积轻，使用中故障少，容易维修。2）分配泵精密偶件加工精度高，供油均匀性好，因此不需要进行各缸供油量和供油定时的调节。3）分配泵的运动件靠喷油泵体内的柴油进行润滑和冷却，因此，对柴油的清洁度要求很高。4）分配泵凸轮的升程小，有利于提高柴油机转速。

二、VE（单柱塞式）分配泵的结构

转动转动+平移不转动驱动轴凸轮盘VE型分配泵滑片式输油泵调压阀

三、VE（单柱塞式）分配泵的工作过程驱动轴压力平衡槽F推>F弹进油泵油c)

停油d)压力平衡柱塞体减小电流，减小导线发热，延长使用寿命。一级油泵二级油泵滚轮架n高压油腔当n升高，高压油腔压力升高，推动活塞左移，使凸轮盘相对于滚轮架转一角度，使供油提前。低压油腔P高压油P低压油+F弹停机正常工作起动电磁线圈

四、电磁式断油阀：

五、液压式喷油提前器：（图1）hg、G（供油量）

n（图1）该特性对工况多变的车用柴油机是不利的。调速器是根据发动机负荷变化而自动调节供油量，从而保证发动机的转速稳定在很小的范围内变化。

第六节调速器

一、作用：

二、类型：两极式调速器、全程式调速器。

比如：1、超速：

当汽车下坡时，突然卸载=>n↑→G↑→n↑↑→G↑↑→n↑↑↑=>超速。排气管昌烟，发动机过热损坏。

2、怠速不稳定：当怠速工况时，发动机内部因某种原因使得阻力↑n↓→G↓→n↓↓→G↓↓→n↓↓↓=>熄火（停车）反之阻力↓=>n↑……。

喷油泵每个工作循环的供油量主要取决于调节拉杆的位置。此外，还受到发动机转速的影响。在调节拉杆位置不变时，随着发动机曲轴转速增大，柱塞有效行程略有增加，而供油量也略有增大；反之，供油量略有减少。这种供油量随转速变化的关系称为喷油泵的速度特性。

喷油泵的速度特性：三、柱塞式喷油泵两极式调速器：RQ型调速器（机械离心式，可变杠杆比调速器）

1、工作原理停车起动两速调速器适用于一般条件下使用的汽车柴油机，它只能自动稳定和限制柴油机最低与最高转速，而在所有中间转速范围内则由驾驶员控制。

调速手柄凸轮轴怠速弹簧高速弹簧停车时飞锤的位移飞锤滑块（可动支点）+－怠速中速高速供油齿杆调速套筒=nm可变杠杆比：二者的比值小，供油量变化小；比值大，供油量变化大。n:m=1.35:1n:m=3.23:1飞锤的位移怠速中速高速支点控制套筒柱塞齿圈进油高n低n

四、全程式调速器：

VE型分配泵调速器工作原理（图2）

起动

怠速

高速

最大供油量调节螺钉弹簧张力最大弹簧张力为0中速（当阻力,n）（当阻力,n）支点起动弹簧档销

第七节