第四章 汽油供给系

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1、第四章 汽油机供给系,一、汽油机供给系的组成 1. 作用：根据发动机各种不同工况的要求，配制出一定数量和浓度的可燃混合气供入气缸，使之在临近压缩终了时点火燃烧而膨胀作功。最后，供给系还应将燃烧产物废气排入大气中。 2. 分类：化油器式和汽油直接喷射式两种，本章只讲第一种。,4.1 汽油机供给系的组成及燃料,1) 汽油供给装置：包括汽油箱、汽油滤清器、汽油泵和油管。 2) 空气供给装置：空气滤清器。 3) 可燃混合气形成装置：化油器。 4) 可燃混合气供给和废气排出装置：进气管，排气管及 排气消声器，三元崔化转换器 。,3. 组 成,4. 系统的工作原理,桑塔纳轿车汽油供给系示意图,油箱,油管,

2、汽油泵,汽油滤清器,化油器,空气滤清器,化油器式燃油供给系统,5. 设计的关键：如何根据发动机工作的要求配制出不同浓度、不同数量的可燃混合气，是汽油供给系所要解决的主要问题，因此化油器是其中关键的部件。 二、汽油 汽油是由石油提炼而得的密度小又易于挥发的液体燃料，汽油由多种碳氢化合物组成。汽油的使用性能指标主要是蒸发性、热值和抗爆性。它们对发动机性能有很大的影响。,1. 汽油的蒸发性 10馏出温度与汽油机冷态起动性能有关； 50馏出温度表明汽油中的中间馏分蒸发性的好坏； 90馏出温度及干点用来判定汽油中难以蒸发的重质成分的含量。 三个温度越低，表明汽油的蒸发性越好，发动机性能越好，但汽油蒸发性

3、也不能太强，否则易产生气阻。,2. 汽油的抗爆性 （1）定义：指汽油在发动机气缸中燃烧时，避免产生爆燃的能力，亦即抗自燃能力，是汽油的一项主要性能指标。 （2）指标：汽油的抗爆性的好坏程度一般用辛烷值表示，辛烷值越高，抗爆性越好。汽油的辛烷值常用对比试验的方法来测定：被测汽油的辛烷值等于产生相同强度爆燃的标准燃料（由一定比例的异辛烷和正庚烷混合而成）的辛烷值。,一般压缩比高的汽油机应采用辛烷值高的汽油。 （3）提高的方法：在汽油中加进少量的抗爆剂四乙铅Pb(C2H5)4，四乙铅有毒，燃烧后产生铅粉尘，近年来，各国一般控制汽油机压缩比不超过10，推广使用无铅汽油。 3. 燃料的热值 燃料的热值是

4、指1kg燃料完全燃烧后所产生的热量。汽油的热值约为44000kJ/kg。,由于汽油蒸发性好、自燃点高、粘度小、流动性好，因而汽油机可以将汽油在气缸外部通过化油器初步雾化，并与空气按一定比例混合，再在进气过程中适当加热蒸发，最后在气缸中形成可燃混合气。 一、 简单化油器 可燃混合气的形成，是从化油器开始的。为掌握现代化油器，须先研究简单化油器。 1. 简单化油器的组成,4.2 简单化油器及可燃混合气的形成,（1）浮子机构 组成：浮子、针阀和浮子室。 作用：与汽油泵相配合保持油面的规定高度。浮子室上部有孔与大气相通，从而保持一定的液面压力。针阀的密封性能对保持油面高度影响很大。 （2）喷管和量孔

5、喷管：喷口在喉管的咽喉处，高出浮子室液面25mm，因此燃油不会自动流出。 量孔：具有精确尺寸的孔，用来准确地限制汽油的流量，多用铜塞单独制成。,（3）喉管 喉管的进口像漏斗，出口像喇叭。喉管的作用： a. 用来增大空气流速，此处的气流速度大于燃油流出的速度约25倍，将汽油吹散雾化； b. 使喷管处产生真空度，使汽油流出； c. 控制空气的流量，与油量孔配合形成一定比例的混合气。,（4）空气室和混合室 喉管内咽喉处以上为空气室，以下到节气门轴为混合室。 （5）节气门 节气门是一个椭圆形的片状蝶形阀门，可以绕其短轴转动一定角度。用它来控制可燃混合气的流量，改变发动机的功率，以适应汽车行驶情况的需要

6、。,主量孔,浮子室,2. 简单化油器的工作原理 （1）燃油的流出和雾化 从流体力学可知：凡流体（气体或液体）在管道中流动时，流体的流动速度和静压力随管道的截面积的不同而不同。截面积越小之处，其流速越大，而静压力则越低。喉管处截面积最小，因而此处空气流速最大，静压力最低，故PhP0形成Ph。,a. Pa=P0-Pa， 式中 P0大气压 Pa气缸内压力 在Pa作用下，空气向气缸流动。 b. Ph=P0-Ph， 式中 P0大气压 Ph喉管处压力 在Ph作用下，油经喷管喷出。在空气的作用下，雾化。,（2）空气量和燃油量的调节 a. 当发动机转速一定，随节气门开度的增大，空气流量与汽油流量一同增加； b

7、.当节气门开度一定，发动机转速也能引起空气流量和汽油流量微小的变化。,3. 简单化油器的特性 定义：在转速不变时，简单化油器所供给的可燃混合气浓度随节气门开度（或喉部真空度Ph）变化的规律，称为简单化油器的特性。,a过量空气系数 Ph喉管真空度（节气门开度）,二、可燃混合气的形成,可燃混合气是在0.020.04s的时间内形成的，整个过程可分为： a. 最初阶段（在化油器中，造成大部分燃油雾化，小部分燃油气化）； b. 持续阶段（在进气管中，仍有一部分燃油没有气化）； c. 最后阶段（在气缸中，使混合物全部或几乎全部气化）。,简单化油器工作原理,可燃混合气成分表示方法有： 空燃比 （国外常用）：

8、 理论混合气：空燃比为14.7的可燃混合气； 大于14.7为稀混合气； 小于14.7为浓混合气。 过量空气系数a(我国常用)：,4.3 可燃混合气成分与汽油机性能的关系,可燃混合气的浓度对发动机的性能影响很大，直接影响动力性和经济性。通过试验(发动机转速一定，节气门全开，改变汽油量孔尺寸，以获得不同 )证明，发动机的功率和耗油率都是随着过量空气系数 变化而变化的。,1.燃油消耗率 2.功率,一、可燃混合气成分对发动机性能的影响,1. 标准混合气（ =1）：由于混合时间和空间的限制以及气缸内废气的影响，这种混合气并不能完全燃烧。 2. 稀混合气（ 1）:为实际上可能完全燃烧的混合气,它可保证所有

9、汽油分子获得足够的空气而完全燃烧.因而经济性最好,故称经济混合气，值多在1.051.15范围内。但若 1.051.15，将会使燃烧速度减小，热量损失增大，发动机过热，加速性变坏，化油器回火，排气管出现突噜声。,1.燃油消耗率 2.功率,1.燃油消耗率 2.功率,3. 浓混合气（ 1）： 值在0.850.95范围内时，燃烧速度最快，热量损失小，平均有效压力和发动机功率大，称功率混合气。 当 0.88时，则燃烧不完全，排气管冒黑烟、放炮、燃烧室积碳，功率下降，耗油量显著增大，排放污染严重。 4. 燃烧极限：当 =0.4、1.4时，因混合气太浓或太稀，虽能着火，但火焰无法传播，导致发动机熄火，此值为

10、燃烧上极限和下极限(浓、稀着火界限)。 由此可知，动力性和经济性存在着矛盾， 在0.88-1.11范围内最有利，不获得动力性就获得经济性，或两者都较好。,将节气门置于各种不同开度，重复上述试验，得到图4-5。 虚曲线1相应于最大功率的a值， 虚曲线2相应于最小燃油消耗率的a值。 实际上，对于一定的发动机，相应于一定工况，化油器只能供应一定a值的可燃混合气，该a值究竟应照顾功率的要求，还是照顾经济性的要求，或者二者适当兼顾，这就要根据汽车及其发动机的各种工况进行具体分析。,1. 发动机工况和负荷的概念 (1)发动机工况：是其工作情况的简称，它包括发动机的转速和负荷情况。 (2)发动机负荷：是指汽

11、车所施加给发动机的阻力矩，包括匀速、变速运动的阻力矩。 汽车行驶时，发动机要发出等量的扭矩Me与阻力矩相平衡，因Me随节气门开度而变化，所以节气门开度即代表负荷的大小，如节气门全关、半开、全开分别为0负荷、中等负荷、全负荷。,二、发动机各工况对可燃混合气成分的要求,（3）汽车发动机工作特点 a. 工况变化范围大，负荷从0100%，转速从最低最高，有时变化非常迅速，且工况间的变化是连续的。 b .汽车在行驶的大部分时间内，发动机是在中等负荷下工作。 发动机各种工况要求有多种混合气成分，以满足不同工况对其动力性、经济性和排放的不同要求。,2. 稳定工况对混合气成分的要求,(1)怠速工况 怠速是指发

12、动机在对外无功率输出的情况下以最低转速运转，此时混合气燃烧后所作的功，只用以克服发动机的内部阻力，使发动机保持最低转速稳定运转。汽油机怠速运转一般为300700r/min，转速很低，化油器内空气流速也低，使得汽油雾化不良，与空气的混合也很不均匀。另一方面，节气门开度很小，吸入气缸内的可燃混合气量很少，同时又受到气缸内残余废气的冲淡作用，使混合气的燃烧速度，因而发动机动力不足。因此要求提供较浓的混合气 =0.60.8 。,（3）中负荷工况(节气门开度在25%85%之间) 中负荷工况-要求经济性为主，混合气成分 =0.91.1，发动机大部分工作时间处于中负荷工况，所以经济性要求为主。中负荷时，节气

13、门开度中等，故应供给接近于相应耗油率最小的 值的混合气，主要是 1的稀混合气，这样，功率损失不多，节油效果却很显著。,（2）小负荷工况 小负荷工况-要求供给较浓混合气 =0.70.9，因为，小负荷时，节气门开度较小，进入气缸内的可燃混合气量较少，而上一循环残留在气缸中的废气在气缸内气体中所占的比例相对较多，不利于燃烧，因此必须供给较浓的可燃混合气。,（4）大负荷和全负荷(节气门开度达85%以上) 汽车需要克服较大的阻力而要求发动机能发出尽可能大的功率时，发动机在全负荷下工作。这时，要求化油器能供给相应于最大功率的浓混合气（a0.850.95）。在达到全负荷之前的大负荷范围内，化油器所供给的混合

14、气应从以满足经济性要求为主逐渐转到以满足动力性要求为主。 总结（1）、（2）、（3）、（），如图4-5中曲线3。,稳定工况对混合气的要求,3. 过渡工况对混合气成分的要求 （1）冷起动 起动工况-要求供给极浓的混合气a =0.40.6。 因为发动机起动时，由于发动机处于冷车状态，混合气得不到足够地预热，汽油蒸发困难。同时，由于发动机曲轴被带动的转速低，因而被吸入化油器喉管内的空气流速较低。难以在喉管处产生足够的真空度使汽油喷出。既使是从喉管流出汽油，也不能受到强烈气流的冲击而雾化，绝大部分呈油粒状态。混合气中的油粒会因为与冷金属接触而凝结在进气管壁上，不能随气流进入气缸。因而使气缸内的混合气过

15、稀，无法引燃，因此，要求化油器供给极浓的混合气进行补偿，从而使进入气缸的混合气有足够的汽油蒸汽，以保证发动机得以起动。,（2）暖机 在暖机过程中，化油器供给的混合气的过量空气系数a值应当随着温度的升高，从起动时的极小值逐渐加大到稳定怠速所要求的数值为止。 （3）急减速 这时由于进气管真空度激增而使沿进气管壁面流动的油膜迅速蒸发，使混合气变浓，燃烧恶化，排气中HC的含量迅速增加。,（4）加速工况 发动机的加速是指负荷突然迅速增加的过程。要求混合气量要突增，并保证浓度不下降。当驾驶员猛踩踏板时，节气门开度突然加大，以期发动机功率迅速增大。在这种情况下，空气流量和流速以及喉管真空度均随之增大。汽油供

16、油量，也有所增大。但由于汽油的惯性空气的惯性，汽油来不及足够地以喷口喷出，所以瞬时汽油流量的增加比空气的增加要小得多，致使混合气过稀。另外，在节气门急开时，进气管内压力骤然升高，同时由于冷空气来不及预热，使进气管内温度降低。不利于汽油的蒸发，致使汽油的蒸发量减少，造成混合气过稀。结果就会导致发动机不能实现立即加速，甚至有时还会发生熄火现象。 为了改善这种情况，就应该采取强制方法。在化油器节气门突然开大时，强制多供油，额外增加供油量，及时使混合气加浓到足够的程度。,过渡工况对混合气的要求,理想化油器特性：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。 简单化油器特性：在怠速工况下，因喉管真空度太低而根本不能出油，实际上吸入气缸的只是纯空气，即a。到节气门开度大到一定程度后，方开始