汽車構(gòu)造(本科教育)第5章 汽油燃油供油系統(tǒng)

汽車拖拉機學(xué)2009年8月第五章汽油機燃油供給系統(tǒng)張黎驊AUTOMOBILEANDTRACTOR主要內(nèi)容§5.1汽油機燃料供給系統(tǒng)的組成§5.2可燃混合氣的形成與燃燒§5.3化油器式燃油供給系統(tǒng)§5.4電控汽油噴射系統(tǒng)§5.5本章小結(jié)

5.1汽油機燃料供給系的組成功用：儲存、輸送、清潔燃料，根據(jù)發(fā)動機工況，供給汽缸一定濃度的可燃混合氣，并將燃燒后的廢氣排入大氣。組成：汽油供給裝置空氣供給裝置混合氣形成裝置廢氣排出裝置供給路線圖油箱汽油濾清器汽油泵化油器(混合)空氣濾清器排氣管排氣消聲器在氣缸內(nèi)燃繞桑塔納轎車汽油供給系示意圖油箱油管汽油泵汽油濾清器化油器空氣濾清器5.2可燃混合氣體的形成與燃燒汽油的性質(zhì)物理特性：粘度小、流動性好、自潤性差使用性能指標(biāo)：蒸發(fā)性：能被蒸發(fā)的性能。熱值：1kg燃料完全燃燒后所產(chǎn)生的熱量。標(biāo)號：標(biāo)號越高，抗爆性越強?？贡裕涸谌紵?，避免產(chǎn)生爆燃的能力。（辛烷值越高，抗爆性越強）混合氣濃度的表示方法過量空氣系數(shù)α—我國使用空燃比—國外常用混合氣成分對發(fā)動機性能的影響混合氣濃度發(fā)動機性能α=1（理論混合氣）實際上，汽油不能完全燃燒α＞1汽油完全燃燒α=1.05~1.15油耗最低α＞1.15混合氣可以完全燃燒，但燃燒速度慢，功率下降α＞1.3-1.4（火焰?zhèn)鞑ハ孪蓿┗鹧鏌o法傳播α=0.85-0.95燃燒速度快，熱損失小，功率最大；但不完全燃燒，油耗大；冒黑煙；排氣放炮α=0.43-0.85過濃，功率下降α＜0.4空氣量極少，無法燃燒功率最大—功率混合氣（濃）油耗最低—經(jīng)濟混合氣（?。┈F(xiàn)代化油器—實際工況對可燃混合氣成分的要求工況：發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負荷。分為：怠速、小負荷、中等負荷、大負荷、全負荷工況節(jié)氣門開度混合氣α氣缸內(nèi)性能怠速接近于關(guān)閉0.6-0.8廢氣含量大小負荷逐漸開啟0.7-0.9廢氣作用減弱中等負荷（常用狀態(tài)）足夠的開度0.9-1.1追求經(jīng)濟性大負荷和全負荷最大開度0.85-0.95要求供給最大功率現(xiàn)代化油器—發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中的過渡工況冷起動：發(fā)動機起動時，轉(zhuǎn)速極低，空氣流速極慢，氣缸內(nèi)溫度低，汽油附著在進氣管內(nèi)壁上，為保證順利起動，需供給極濃混合氣。（α=0.2-0.6）暖機：起動后，發(fā)動機溫度逐漸上升，直至發(fā)動機能進行穩(wěn)定怠速運轉(zhuǎn)為止。α隨溫度上升而逐漸增大。加速：即節(jié)氣門突然加大，負荷突然迅速增加的過程。節(jié)氣門突然開大時，空氣量增加大于汽油量增加，短時間內(nèi)混合氣變得很稀，需要額外添加供油量，以保證混合氣足夠濃?！藶槔硐牖推魈匦?.3化油器式燃油供給系統(tǒng)簡單化油器的結(jié)構(gòu):浮子室、針閥、喉部、節(jié)氣門（油門）工作原理：節(jié)氣門開度影響喉部真空度，開度越大，真空度越大，噴油量越大；當(dāng)節(jié)氣門開度一定時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速越高，喉部真空度越大。喉部（喉管）浮子（室）節(jié)氣門簡單化油器的特性曲線特性曲線：α隨化油器喉部真空度（即節(jié)氣門開度）變化而變化的趨勢。變化趨勢：隨著節(jié)氣門開度加大，空氣量和汽油量同時加大，但前者增加小于后者，混合氣漸變濃；再繼續(xù)開大節(jié)氣門時，兩者比率逐漸接近，混合氣濃度趨于穩(wěn)定。α有利的化油器特性曲線1—相應(yīng)最大功率的α值，節(jié)氣門開度越小，發(fā)出最大功率的α越??；2—相應(yīng)最小油耗的α值，節(jié)氣門開度越小，獲得最小油耗的α越小；即小負荷時，較濃混合氣才能保證發(fā)動機工作最經(jīng)濟。3—理想化油器特性曲線，在兩者之間?；推鞯念愋碗p腔分動：經(jīng)常工作的為主腔，另一為副腔。用于解決轉(zhuǎn)速較高、功率較大的發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性的矛盾。雙腔并動：兩個化油器并聯(lián)，但共用一套浮子室、起動、加速、加濃系統(tǒng)；兩個節(jié)氣門同時啟閉。用于缸數(shù)較多的高速汽油機?，F(xiàn)代化油器—化油器結(jié)構(gòu)五大系統(tǒng)主供油系統(tǒng)（見5.1）怠速系統(tǒng)加濃系統(tǒng)加速系統(tǒng)起動系統(tǒng)功用：保證怠速和小負荷時供給濃混合氣。（α=0.6-0.8）怠速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：怠速油道、怠速量孔、怠速過渡量孔、怠速空氣量孔、怠速調(diào)整螺釘、節(jié)氣門開度調(diào)整螺釘。怠速系統(tǒng)機械加濃裝置：取決于節(jié)氣門開度。真空加濃裝置：取決于節(jié)氣門后真空度。加濃系統(tǒng)加速系統(tǒng)（加速泵）加速泵：由節(jié)氣門控制，內(nèi)有活塞，進油閥和出油閥。節(jié)氣門開度減小時：活塞上移，汽油進入加速泵；節(jié)氣門開度加大時：活塞下移，進油閥關(guān)出油閥開，汽油從加速噴孔噴出。起動系統(tǒng)起動工況：極濃混合氣（α=0.2-0.6）結(jié)構(gòu)：阻風(fēng)門工作系統(tǒng)：主供油系統(tǒng)和怠速系統(tǒng)自動閥：避免起動過程后期，由于轉(zhuǎn)速加大真空度增大而導(dǎo)致混合氣過濃?？諝鉃V清器作用：過濾空氣中的塵土和沙粒，減少氣缸內(nèi)的零件磨損，延長發(fā)動機使用壽命。類型：紙質(zhì)空氣濾清器，廣泛采用。汽油供給裝置—汽油箱油箱蓋：空氣—蒸汽閥的作用。油箱內(nèi)液面減低而產(chǎn)生真空時（98kPa），空氣閥起作用；外界溫度高，油箱內(nèi)由于汽油蒸汽而壓力過大時（120kPa），蒸汽閥起作用。汽油供給裝置—機械汽油泵結(jié)構(gòu)：膜片、進出油閥、進出油口、搖臂、手搖臂、膜片彈簧汽油供給裝置—電動汽油泵電動汽油泵的作用：將汽油從油箱中吸出，供給燃油系統(tǒng)足夠的具有規(guī)定壓力的汽油。安裝位置：電動汽油泵的安裝位置主要有兩種，即安裝在供油管路中和安裝在汽油箱內(nèi)。但后者應(yīng)用非常廣泛，電動汽油泵通常用固定在油箱上的油泵支架垂直地懸掛在油箱內(nèi)。組成：主要是由泵體、永磁式直流電動機和殼體三部分組成。另外還裝有安全閥和單向閥。汽油供給裝置—滾柱式電動汽油泵由殼體、圓柱形滾柱和轉(zhuǎn)子等組成。五個滾柱在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)可徑向滑動，轉(zhuǎn)子與殼體存在一定的偏心轉(zhuǎn)子在直流電動機的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，滾柱緊壓在泵體的內(nèi)圓表面上，形成五個相對獨立的密封腔。旋轉(zhuǎn)時，每個密封腔的容積不斷發(fā)生變化，在進油口時，容積增大，形成一定的真空，將經(jīng)過過濾的汽油吸入泵內(nèi)。在出油口處，容積變小，壓力升高，汽油穿過直流電動機推開單向閥輸出。安裝在油箱外。汽油供給裝置—渦輪式電動汽油泵由渦輪、殼體和泵蓋等組成。渦輪由電動機驅(qū)動，在離心力的作用下，渦輪緊貼殼體，將汽油經(jīng)窄小縫隙由進油側(cè)驅(qū)至出油側(cè)從而加壓，燃油通過電動機的內(nèi)部起到冷卻的作用電動機的作用。汽油供給裝置—汽油濾清器作用：過濾汽油中的水分和雜質(zhì)。類型：紙質(zhì)濾芯（應(yīng)用廣泛）、尼龍布濾芯、聚合粉末塑料、多孔陶瓷式汽油直接噴射式優(yōu)點1、可以提高發(fā)動機的充氣效率，使各缸混合氣分配比較均勻，精確控制各個缸混合氣與工況的匹配。2、排氣污染降低。3、適合全車電子化控制的要求。4、發(fā)動機故障率大大降低5.4電控汽油噴射系統(tǒng)5.1概述圖5.4.1化油器燃油供給系統(tǒng)與電控燃油噴射系統(tǒng)的比較1．按噴射控制裝置的型式分類按噴射控制裝置的型式不同可分為：機械控制式、機電混合控制式及電子控制式。2．按噴油器噴射部位的不同分類按噴射部位的不同可分為缸內(nèi)噴射和缸外噴射兩種。缸外噴射系統(tǒng)分為進氣管和進氣道噴射。圖5.4.2進氣管噴射(節(jié)氣門體噴射，單點噴射)1-空氣閥2-油壓調(diào)節(jié)器3-回油管4-噴油器5-節(jié)氣門體6-節(jié)氣門5.4.1電噴系統(tǒng)分類圖5.4.3進氣道噴射（多點噴射）1-進氣支管2-進氣道3-進氣門4-密封圈5-噴油器6-接線柱3．按進氣量的檢測方式分類按進氣量的檢測方式不同可分為：流量型系統(tǒng)和壓力型系統(tǒng)兩種。4．按噴射的的控制方式按噴射的連續(xù)性將汽油噴射系統(tǒng)分為連續(xù)噴射式和間歇噴射式。間歇噴射還可按各缸噴射時間分為同時噴射、分組噴射和順序噴射等三種形式。圖5.4.4同時噴射控制方式電路圖5.4.5分組噴射控制方式電路圖5.4.6順序噴射方式控制電路5.4.2組成和工作原理

1.基本組成

盡管電子控制汽油噴射系統(tǒng)的類型較多，但其組成基本相同，即由燃油供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)組成。圖5.4.7電控發(fā)動機燃油供給系統(tǒng)圖5.4.8空氣供給系統(tǒng)1.空氣濾清器2.空氣流量傳感器3.PCV管4.怠速開關(guān)控制傳感器5.進氣總管6.進氣歧管7.空氣閥圖5.4.9電子控制系統(tǒng)1.空氣流量傳感器2.碳罐電磁閥3.點火模塊和點火線圈4.進氣溫度傳感器5.進氣歧管壓力傳感器6.廢氣再循環(huán)閥7.節(jié)氣門體8.曲軸箱強制通風(fēng)閥9.冷卻水溫傳感器1O.機油壓力傳感器11.爆震傳感12.噴油器組件13.曲軸轉(zhuǎn)速傳感器14.曲軸位置傳感器15.氧傳感器16.凸輪軸位置傳感器

2.工作原理電子控制汽油噴射系統(tǒng)EFI(ElectronicFuelInjection)，是以一個電控單元ECU為控制中心，利用安裝在發(fā)動機上不同部位的傳感器，測出發(fā)動機的各種運行參數(shù)，精確的計算進入氣缸的空氣量，再按照電腦中預(yù)存的控制程序精確地控制噴油使發(fā)動機在各種工況下都能獲得最佳濃度的混合氣，以求得最佳的動力性、經(jīng)濟性及排放性。其基本結(jié)構(gòu)和工作原理見圖5.4.10。圖5.4.10發(fā)動機電子控制系統(tǒng)工作原理圖1）L型汽油噴射系統(tǒng)L型汽油噴射系統(tǒng)是多點、間歇式汽油噴射系統(tǒng)。它以發(fā)動機的進氣量和發(fā)動機轉(zhuǎn)速作為基本控制參數(shù)，從而提高了噴油量的控制精度。L型汽油噴射系統(tǒng)的組成如圖5.4.11所示1-汽油箱2-電動汽油泵3-燃油濾清器4-燃油分配管5-油壓調(diào)節(jié)器6-電控單元7-噴油器8-冷起動噴嘴9-怠速調(diào)節(jié)螺釘10-節(jié)氣門位置傳感器11-節(jié)氣門12-空氣流量計13-進氣溫度傳感器14-繼電器組15-氧傳感器16-發(fā)動機溫度傳感器17-熱時間開關(guān)18-分電器19-補充空氣閥20-怠速混合氣調(diào)節(jié)螺釘21-蓄電池22-點火開關(guān)圖5.4.11L型汽油噴射系統(tǒng)圖5.4.12LH型汽油噴射系統(tǒng)1-汽油箱2-電動汽油泵3-汽油濾清器4-燃油分配管5-油壓調(diào)節(jié)器6-熱線式空氣流量計7-補充空氣閥8-冷起動噴嘴9-噴油器10-氧傳感器11-空氣濾清器12-節(jié)氣門位置傳感器13-節(jié)氣門14-發(fā)動機溫度傳感器15-熱時間開關(guān)16-分電器17-電控單元18-點火開關(guān)19-蓄電池2）D型汽油噴射系統(tǒng)

D型汽油噴射系統(tǒng)是最早應(yīng)用在汽車發(fā)動機上的電子控制多點間歇式汽油噴射系統(tǒng)，其基本特點是以進氣管壓力和發(fā)動機轉(zhuǎn)速作為基本控制參數(shù)，用來控制噴油器的基本噴油量。D型汽油噴射系統(tǒng)的組成如圖5.4.13所示。圖5.4.13D型汽油噴射系統(tǒng)1-汽油箱2．電動汽油泵；3一汽油濾清器4．發(fā)動機溫度傳感器5．熱時間開關(guān)6一噴油器7一進氣管壓力傳感器8-補充空氣閥9-冷起動噴嘴10-節(jié)氣門位置傳感器11-進氣溫度傳感器12-油壓調(diào)節(jié)器13一蓄電池14一分電器15-電控單元3）節(jié)氣門體汽油噴射系統(tǒng)圖5.14節(jié)氣門體汽油噴射系統(tǒng)1．汽油箱2．電動汽油泵；3．汽油濾清器；4．油壓調(diào)節(jié)器；5．噴油器；6．進氣溫度傳感器；7一電控單元；8-氧傳感器；9-發(fā)動機溫度傳感器；10怠速控制閥；11一節(jié)氣門及節(jié)氣門位置傳感器；12。分電器及曲軸位置傳感器；13一蓄電池；14-點火開關(guān)；15-繼電器5.2電控汽油噴射系統(tǒng)主要部件的構(gòu)造和工作原理5.2.1燃油供給裝置電子控制汽油噴射系統(tǒng)的燃油供給系統(tǒng)由汽油箱、電動汽油泵、汽油濾清器、燃油分配管、油壓調(diào)節(jié)器、噴油器、冷起動噴嘴和輸油管等組成，有的還設(shè)有油壓脈動緩沖器（圖5.4.15）。圖5.4.15燃油供給系統(tǒng)組成圖l一噴油器2一油道3一燃油壓力調(diào)節(jié)器4一軟管5一進油管6一燃油濾清器7一燃油泵1．電動汽油

電動燃油泵的功用是供給各噴油器及冷起動噴油器所需要的燃油。在電子控制汽油噴射系統(tǒng)中應(yīng)用的電動汽油泵通常有兩種類型，即滾柱式電動汽油泵和葉片式電動汽油泵。滾柱式電動汽油泵如圖5.4.16所示，葉片式電動汽油泵結(jié)構(gòu)如圖5.4.17所示。圖5.4.16滾柱式電動汽油泵1．進油口；2．限壓閥；3．汽油泵；4．電動機；5．單向止回閥；6．出油口7．泵體；8-滾柱；9-轉(zhuǎn)子圖5.4.17葉片式電動汽油泵1．橡膠緩沖墊；2．濾網(wǎng)；3．葉輪及葉片；4、8．軸承；5．永久磁鐵；6.電樞；7．炭刷；9．限壓閥；10-單向止回閥；11一泵體2．燃油分配管燃油分配管(圖5.4.18)的功用是將汽油均勻、等壓地輸送給各缸噴油器；還有貯油蓄壓、減緩油壓脈動的的作用.圖5.4.18燃油分配管

1一進油管；2．燃油分配管；3．油壓調(diào)節(jié)器；4．汽油濾清器；5一噴油器3．燃油壓力調(diào)節(jié)器

燃油壓力調(diào)節(jié)器的功用是調(diào)節(jié)至噴油器的燃油壓力，使油路中的燃油壓力與進氣管壓力之差保持常數(shù)，這樣從噴油器噴出的燃油量便唯一地取決于噴油器的開啟時間，使微機能夠通過控制電脈沖寬度來精確控制噴油量。油壓調(diào)節(jié)器的構(gòu)造如圖5.4.19所示。

圖5.4.19油壓調(diào)節(jié)器1．進油口；2．回油口；3．閥座；4．膜片；5．彈簧；6．真空接管(接進氣管)；7．平面閥4．噴油器

噴油器是電子控制燃油噴射系統(tǒng)中的最重要零件。噴油器的功用是按照電控單元的指令將一定數(shù)量的汽油適時地噴人進氣道或進氣管內(nèi)，并與其中的空氣混合形成可燃混合氣。軸針式噴油器的結(jié)構(gòu)如圖5.4.21所示。電控單元以電脈沖的形式向噴油器輸出控制電流（圖5.4.22）圖5.4.21噴油器構(gòu)造圖5.4.22控制噴油器的輸出回路1.濾網(wǎng)；2-電接頭；3．電磁線圈；1一微機2一輸出回路3一噴油器4．復(fù)位彈簧；5．銜鐵；6．針閥圖5.4.23噴油器工作原理示意圖a)發(fā)動機停機時無電脈沖輸出；b)短脈沖寬度；c)長脈沖寬度1．電控單元；2．噴油器體；3．電磁線圈；4-復(fù)位彈簧；5．銜鐵；6．針閥5.2.2空氣供給裝置

電子控制汽油噴射系統(tǒng)的空氣系統(tǒng)主要包括空氣流量計、怠速控制閥、節(jié)氣門及空氣濾清器等。1.空氣流量計空氣流量計的功用是測量進入發(fā)動機的空氣流量，并將測量的結(jié)果轉(zhuǎn)換為電信號傳輸給電控單元。圖5.4.24葉片式空氣流量傳感器圖5.4.25熱線式空氣流量計圖5.4.26熱膜式空氣流量計

圖5.4.28進氣壓力傳感器a)膜片式b)彈性波紋筒式a)b)2．怠速控制閥在節(jié)氣門體汽油噴射系統(tǒng)的節(jié)氣門體上裝有怠速控制閥(圖5.4.29)。其功用是自動調(diào)節(jié)發(fā)動機的怠速轉(zhuǎn)速，使發(fā)動機在設(shè)定的怠速轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。圖5.4.29步進電機式怠速控制閥原理圖5.2.3電子控制裝置電子控制汽油噴射系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)由電控單元、各種傳感器、執(zhí)行器，以及連接它們的控制電路所組成。1．電控單元電控單元是電子控制單元的簡稱，常用ECU(ElectronicControlunit)表示。電控單元的功用是根據(jù)其內(nèi)存的程序和數(shù)據(jù)對各種傳感器輸入的信息進行運算、處理、判斷，然后輸出指令，向噴油器提供一定寬度的電脈沖信號以控制噴油量.電控單元一般由中央處理器CPU、只讀存儲器ROM、可編程的只讀存儲器PROM、運行數(shù)據(jù)存儲器RAM和輸入/輸出接口等組成。見圖5.4.9。2.傳感器1)節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門位置傳感器的作用是把節(jié)氣門的位置或開度轉(zhuǎn)換成電壓的信號，傳輸給電控單元，作為電控單元判定發(fā)動機運行工況的依據(jù)現(xiàn)不同的節(jié)氣門開度下的噴油量控制。節(jié)氣門位置傳感器有線性、開關(guān)型及綜合型(既有開關(guān)又有線性可變電阻)三種。節(jié)氣門位置傳感器裝在節(jié)氣門體上，與節(jié)氣門聯(lián)動，如圖5.30所示。a)b)c)圖5.4.30綜合型節(jié)氣門位置傳感器a)結(jié)構(gòu)b)輸出特性c)輸出端子電路l-電阻膜2-節(jié)氣門開度輸出動觸點3-怠速動觸點2)冷卻液溫度傳感器冷卻液溫度傳感器安裝在發(fā)動機機體或氣缸蓋上，與冷卻液接觸，用來檢測發(fā)動機循環(huán)冷卻液的溫度，并將檢測結(jié)果傳輸給電控單元以便修正噴油量和點火正時.其結(jié)構(gòu)及與電控單元的連接如圖5.4.31所示。圖5.4.31發(fā)動機冷卻液溫度傳感器

3)進氣溫度傳感器

進氣溫度傳感器通常安裝在空氣流量計上，用來測量進氣溫度。其內(nèi)部也是一個熱敏電阻，其電阻溫度特性、構(gòu)造、工作原理以及與電控單元的連接方式均與發(fā)動機溫度傳感器相同(圖5.4.32)。

圖5.4.32進氣溫度傳感器4）曲軸位置和轉(zhuǎn)角傳感器曲軸位置和轉(zhuǎn)角傳感器用來檢測第一缸和各缸壓縮上點位置信號、曲軸轉(zhuǎn)角以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速，作為控制點火和噴射的信號源。如圖5.4.33所示的曲軸位置(轉(zhuǎn)角)傳感器是磁感應(yīng)式傳感器，安裝在分電器內(nèi)。圖5.4.33磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器圖5.4.36所示為光電式曲軸位置傳，它由發(fā)光二極管、光敏三極管、轉(zhuǎn)盤等組成，并安裝在分電器底板上。圖5.4.36光電式曲軸位置傳感器1-分火頭2-防塵罩3-轉(zhuǎn)盤4-分電器底板5-光敏三極管6-發(fā)光二極管5)氧傳感器

氧傳感器是電子控制汽油噴射系統(tǒng)進行反饋控制的傳感器，安裝在排氣管上。目前應(yīng)用最多的是氧化鋯氧傳感器(圖5.37)。

圖5.4.37二氧化鋯氧傳感器1一氣孔2一鋯管3一排氣管4一鉑電極5一彈簧6一鉑電極座7一導(dǎo)線上海桑塔納2000轎車發(fā)動機電子控制汽油噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖5.4.39所示。圖5.4.39上海桑塔納200