第5章 汽油機(jī)燃油供給系統(tǒng)

汽車(chē)拖拉機(jī)學(xué)第五章汽油機(jī)燃油供給系統(tǒng)張黎驊AUTOMOBILEANDTRACTOR主要內(nèi)容§5.1汽油機(jī)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

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(dòng)性好、自潤(rùn)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(hào)：標(biāo)號(hào)越高，抗爆性越強(qiáng)?？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(qiáng)）汽油機(jī)在不同載荷下所需的混合氣濃度1.小負(fù)荷：過(guò)量空氣系數(shù)α=0.7~0.92.中負(fù)荷：過(guò)量空氣系數(shù)α=0.9~1.13.大負(fù)荷和全負(fù)荷：過(guò)量空氣系數(shù)α=0.8~0.9汽油機(jī)混合氣的燃燒過(guò)程1.著火延遲期（誘導(dǎo)期）:火花塞點(diǎn)火到氣缸壓力脫離壓縮線而急劇上升開(kāi)始點(diǎn)之間的所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。2.速燃期：燃燒始點(diǎn)到氣缸內(nèi)壓力達(dá)到最高點(diǎn)之間的曲軸轉(zhuǎn)角。速燃期所占約20～40°CA;燃燒最高壓力出現(xiàn)在上止點(diǎn)后12～15°CA，壓力升高率為0.175～0.25MPa/°CA為宜。3.后燃期：速燃期后到汽油基本燃燒完成時(shí)曲軸轉(zhuǎn)角?；鹧?zhèn)鞑ド舷蓿哼^(guò)量空氣系數(shù)α=0.4~0.5。火焰?zhèn)鞑ハ孪蓿哼^(guò)量空氣系數(shù)α=1.3~1.4。功率混合氣：過(guò)量空氣系數(shù)α=0.8~0.9。經(jīng)濟(jì)混合氣：過(guò)量空氣系數(shù)α=1.05~1.15。燃燒速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間燃燒的混合氣質(zhì)量。（1）火焰速度UT（2）火焰前鋒面積AT（3）可燃混合氣密度ρT影響因素名稱(chēng)成因現(xiàn)象后果爆燃由于氣體壓力和溫度過(guò)高，在燃燒室內(nèi)離點(diǎn)燃中心較遠(yuǎn)處的末端可燃混合氣自燃而造成的一種不正常燃燒?；鹧嬉詷O高的速率向外傳播，形成壓力波，以聲速向前推進(jìn)。當(dāng)壓力波撞擊燃燒室壁時(shí)就發(fā)出尖銳的敲缸聲。還會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。嚴(yán)重爆燃時(shí)甚至造成氣門(mén)燒毀、軸瓦破裂，火花塞絕緣體擊穿等。表面點(diǎn)火由于燃燒室內(nèi)熾熱表面與熾熱處(如排氣門(mén)頭，火花塞電極，積炭處)點(diǎn)燃混合氣產(chǎn)生的另一種不正常燃燒。伴有強(qiáng)烈的較沉悶敲擊聲。產(chǎn)生的高壓會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)件負(fù)荷增加，壽命降低。不正常的燃燒2.表面點(diǎn)火1.爆震燃燒影響因素1.燃料的性質(zhì)：燃油的辛烷值2.末端混合氣的壓力和溫度：壓力和溫度增高，則爆燃傾向增加。3.火焰前鋒傳播到末端混合氣的時(shí)間：提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?、縮短傳播距離、都會(huì)降低火焰前鋒傳播到末端混合氣的時(shí)間有利于避免爆震燃燒。凡能促使燃燒室溫度和壓力升高以及促使積炭等熾熱點(diǎn)形成的一切條件，都能促成表面點(diǎn)火。(1)混合氣濃度對(duì)燃燒的影響混合氣濃度發(fā)動(dòng)機(jī)性能α=1（理論混合氣）實(shí)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(wú)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(guò)濃，功率下降α＜0.4空氣量極少，無(wú)法燃燒2.混合氣濃度對(duì)燃燒的影響(2)點(diǎn)火提前角點(diǎn)火提前角：燃燒過(guò)程當(dāng)壓縮接近終了時(shí),火花塞跳火點(diǎn)燃混合氣。從火花塞跳火時(shí)到壓縮上止點(diǎn)時(shí)所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角,稱(chēng)為點(diǎn)火提前角。點(diǎn)火時(shí)間提前角調(diào)整特性：當(dāng)汽油機(jī)保持節(jié)氣門(mén)、轉(zhuǎn)速及混合氣濃度一定時(shí)，汽油機(jī)功率和油耗率隨點(diǎn)火提前角的改變而變化的關(guān)系。點(diǎn)火提前角過(guò)大：活塞消耗的壓縮功增大，氣缸最高壓力增大，爆震傾向增大。點(diǎn)火提前角過(guò)?。簹飧鬃罡邏毫蜏囟冉档停瑐鳠釗p失增加，排氣溫度上升。功率下降，爆震傾向減小。（3)轉(zhuǎn)速當(dāng)負(fù)荷減小，進(jìn)入氣缸的混合氣減少，混合氣濃度變稀，火焰?zhèn)鞑ニ俣茸兟?，需要適當(dāng)增加點(diǎn)火提前角。氣缸溫度、壓力降低，爆燃傾向減小。當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，燃燒速度一般與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速呈比例增加。燃燒時(shí)間縮短，故點(diǎn)火提前角適當(dāng)增加。（4)負(fù)荷當(dāng)大氣壓力減小，或氣溫上升時(shí)，氣缸充氣系數(shù)降低，混合氣濃度變濃，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性均降低。（5)大氣狀態(tài)5.2

化油器式燃料供給系功用：儲(chǔ)存、輸送、清潔燃料，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)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。油箱油管汽油泵汽油濾清器化油器空氣濾清器桑塔納轎車(chē)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5.2

化油器式燃油供給系統(tǒng)簡(jiǎn)單化油器的結(jié)構(gòu):浮子室、針閥、喉部、節(jié)氣門(mén)（油門(mén)）、量孔等喉部（喉管）浮子（室）節(jié)氣門(mén)工作原理：節(jié)氣門(mén)開(kāi)度影響喉部真空度，開(kāi)度越大，真空度越大，噴油量越大；當(dāng)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度一定時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，喉部真空度越大。簡(jiǎn)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(mén)開(kāi)度）變化而變化的趨勢(shì)。變化趨勢(shì)：隨著節(jié)氣門(mén)開(kāi)度加大，空氣量和汽油量同時(shí)加大，但前者增加小于后者，混合氣漸變濃；再繼續(xù)開(kāi)大節(jié)氣門(mén)時(shí)，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(mén)開(kāi)度越小，發(fā)出最大功率的α越?。?—相應(yīng)最小油耗的α值，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度越小，獲得最小油耗的α越小；即小負(fù)荷時(shí)，較濃混合氣才能保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作最經(jīng)濟(jì)。3—理想化油器特性曲線，在兩者之間。現(xiàn)代化油器—實(shí)際工況對(duì)可燃混合氣成分的要求工況：發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷。分為：怠速、小負(fù)荷、中等負(fù)荷、大負(fù)荷、全負(fù)荷工況節(jié)氣門(mén)開(kāi)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(fù)荷逐漸開(kāi)啟0.7-0.9廢氣作用減弱中等負(fù)荷（常用狀態(tài)）足夠的開(kāi)度0.9-1.1追求經(jīng)濟(jì)性大負(fù)荷和全負(fù)荷最大開(kāi)度0.85-0.95要求供給最大功率現(xiàn)代化油器—化油器結(jié)構(gòu)五大系統(tǒng)主供油系統(tǒng)怠速系統(tǒng)加濃系統(tǒng)加速系統(tǒng)起動(dòng)系統(tǒng)化油器的類(lèi)型雙腔分動(dòng)：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(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的矛盾。雙腔并動(dòng)：兩個(gè)化油器并聯(lián)，但共用一套浮子室、起動(dòng)、加速、加濃系統(tǒng)；兩個(gè)節(jié)氣門(mén)同時(shí)啟閉。用于缸數(shù)較多的高速汽油機(jī)。功用：使化油器在節(jié)氣門(mén)逐漸增大時(shí)供給逐漸變稀的混合氣，以滿足中等負(fù)荷時(shí)對(duì)混合氣成分的要求。主供油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：浮子室、浮子、主量孔、空氣量孔、主噴管等。主供油系統(tǒng)功用：保證怠速和小負(fù)荷時(shí)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(guò)渡量孔、怠速空氣量孔、怠速調(diào)整螺釘、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度調(diào)整螺釘。怠速系統(tǒng)機(jī)械加濃裝置：取決于節(jié)氣門(mén)開(kāi)度。真空加濃裝置：取決于節(jié)氣門(mén)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(mén)控制，內(nèi)有活塞，進(jìn)油閥和出油閥。節(jié)氣門(mén)開(kāi)度減小時(shí)：活塞上移，汽油進(jìn)入加速泵；節(jié)氣門(mén)開(kāi)度加大時(shí)：活塞下移，進(jìn)油閥關(guān)出油閥開(kāi)，汽油從加速?lài)娍讎姵?。起?dòng)系統(tǒng)起動(dòng)工況：極濃混合氣（α=0.2-0.6）結(jié)構(gòu)：阻風(fēng)門(mén)工作系統(tǒng)：主供油系統(tǒng)和怠速系統(tǒng)自動(dòng)閥：避免起動(dòng)過(guò)程后期，由于轉(zhuǎn)速加大真空度增大而導(dǎo)致混合氣過(guò)濃。優(yōu)點(diǎn)1、可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率，使各缸混合氣分配比較均勻，精確控制各個(gè)缸混合氣與工況的匹配。2、排氣污染降低。3、進(jìn)一步改善燃油經(jīng)濟(jì)性。4、發(fā)動(dòng)機(jī)故障率大大降低。5.3

電控汽油噴射系統(tǒng)（1）按噴油器噴射部位的不同分類(lèi)按噴射部位的不同可分為缸內(nèi)噴射和缸外噴射兩種。2、電噴系統(tǒng)分類(lèi)單點(diǎn)噴射多點(diǎn)噴射進(jìn)氣道噴射（2）按進(jìn)氣量的檢測(cè)方式分類(lèi)按進(jìn)氣量的檢測(cè)方式不同可分為：直接檢測(cè)和間接檢測(cè)系統(tǒng)兩種。（3）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(shí)間分為同時(shí)噴射、分組噴射和順序噴射等。同時(shí)噴射控制分組噴射控制順序噴射方式控制3

組成和工作原理盡管電子控制汽油噴射系統(tǒng)的類(lèi)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。燃油噴射系統(tǒng)5.2電控汽油噴射系統(tǒng)主要部件的構(gòu)造和工作原理（1）燃油供給裝置燃油供給系統(tǒng)由：汽油箱、電動(dòng)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(dòng)噴嘴和輸油管等組成，有的還設(shè)有油壓脈動(dòng)緩沖器。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(jìn)油管6一燃油濾清器7一燃油泵1.空氣濾清器2.空氣流量傳感器3.PCV管4.怠速開(kāi)關(guān)控制傳感器5.進(jìn)氣總管6.進(jìn)氣歧管7.空氣閥空氣供給系統(tǒng)1.空氣流量傳感器2.碳罐電磁閥3.點(diǎn)火模塊和點(diǎn)火線圈4.進(jìn)氣溫度傳感器5.進(jìn)氣歧管壓力傳感器6.廢氣再循環(huán)閥7.節(jié)氣門(mén)體8.曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)閥9.冷卻水溫傳感器1O.機(jī)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.凸輪軸位置傳感器電子控制系統(tǒng)

2.工作原理

電子控制汽油噴射系統(tǒng)EFI(ElectronicFuelInjection)，是以一個(gè)電控單元ECU為控制中心，利用安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上不同部位的傳感器，測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行參數(shù)，精確的計(jì)算進(jìn)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(dòng)機(jī)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(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及排放性。1．電動(dòng)汽油泵在電子控制汽油噴射系統(tǒng)中應(yīng)用的電動(dòng)汽油泵通常有兩種類(lèi)型，即滾柱式電動(dòng)汽油泵和葉片式電動(dòng)汽油泵。1.進(jìn)油口；2.限壓閥；3.汽油泵；4.電動(dòng)機(jī)；5.單向止回閥；6.出油口7.泵體；8.滾柱；9.轉(zhuǎn)子滾柱式電動(dòng)汽油泵電動(dòng)燃油泵的功用是供給各噴油器及冷起動(dòng)噴油器所需要的燃油。2．燃油分配管

燃油分配管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(dòng)的的作用。

1.進(jìn)油管；2．燃油分配管；3．油壓調(diào)節(jié)器；4．汽油濾清器；5.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(jìn)氣管壓力之差保持常數(shù)。

1．進(jìn)油口；2．回油口；3．閥座；4．膜片；5．彈簧；6．真空接管(接進(jìn)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(shí)地噴人進(jìn)氣道或進(jìn)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)電接頭濾網(wǎng)電磁線圈復(fù)位彈簧銜鐵針閥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.針閥噴油器工作原理a)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)無(wú)電脈沖輸出b)短脈沖寬度c)長(zhǎng)脈沖寬度2.進(jìn)氣系統(tǒng)1.空氣流量計(jì)

空氣流量計(jì)的功用是測(cè)量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量，并將測(cè)量的結(jié)果轉(zhuǎn)換為電信號(hào)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(jì)圖5.4.26熱膜式空氣流量計(jì)

為發(fā)動(dòng)機(jī)提供適量的新鮮空氣。進(jìn)氣系統(tǒng)主要包括空氣流量計(jì)、怠速控制閥、節(jié)氣門(mén)及空氣濾清器等。2．怠速控制閥

在節(jié)氣門(mén)體汽油噴射系統(tǒng)的節(jié)氣門(mén)體上裝有怠速控制閥(圖5.4.29)。其功用是自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速，使發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)定的怠速轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。圖5.4.29步進(jìn)電機(jī)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(jiǎn)稱(chēng)，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(duì)各種傳感器輸入的信息進(jìn)行運(yùn)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(hào)以控制噴油量.電控單元一般由中央處理器CPU、只讀存儲(chǔ)器ROM、可編程的只讀存儲(chǔ)器PROM、運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM和輸入/輸出接口等組成。

2.傳感器1)節(jié)氣門(mén)位置傳感器

節(jié)氣門(mén)位置傳感器的作用是把節(jié)氣門(mén)的位置或開(kāi)度轉(zhuǎn)換成電壓的信號(hào)，傳輸給電控單元，作為電控單元判定發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況的依據(jù)現(xiàn)不同的節(jié)氣門(mén)開(kāi)度下的噴油量控制。節(jié)氣門(mén)位置傳感器有線性、開(kāi)關(guān)型及綜合型(既有開(kāi)關(guān)又有線性可變電阻)三種。節(jié)氣門(mén)位置傳感器裝在節(jié)氣門(mén)體上，與節(jié)氣門(mén)聯(lián)動(dòng)，如圖5.30所示。a)b)c)圖5.4.30綜合型節(jié)氣門(mén)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(mén)開(kāi)度輸出動(dòng)觸點(diǎn)3-怠速動(dòng)觸點(diǎn)2)冷卻液溫度傳感器