汽車構(gòu)造 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)課件

第四章汽油機(jī)燃油系統(tǒng)汽油及其使用性能

化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)

電子控制汽油噴射系統(tǒng)

§4.1汽油的使用性能1、物理特性：

粘度小、流動(dòng)性好、自潤(rùn)性差。2、發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)汽油使用性能的要求：

汽油使用性能的好壞對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和使用壽命都有很大的影響。因此，車用汽油需要滿足許多要求。

⑴良好的蒸發(fā)性：能被蒸發(fā)的性能。兩個(gè)評(píng)定指標(biāo)。餾程：汽油在規(guī)定條件下蒸餾出某一百分比的溫度范圍。飽和蒸汽壓：在規(guī)定條件下燃油和燃油蒸汽達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，燃油的壓力

汽油是汽油機(jī)的燃料。汽油是石油制品，它是多種烴的混合物，其主要化學(xué)成分是碳(C)和氫(H)。⑵高抗爆性：在燃燒中，避免產(chǎn)生爆燃的能力。

爆燃：火花塞點(diǎn)火之后，火焰?zhèn)鞯侥┒嘶旌蠚庵白孕腥紵囊环N不正常燃燒現(xiàn)象。發(fā)生爆燃時(shí)，氣缸內(nèi)的壓力急劇升高，并發(fā)生強(qiáng)烈的振蕩，同時(shí)伴隨有清脆的金屬敲擊聲。

爆燃的危害：嚴(yán)重的爆燃會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，功率下降，發(fā)動(dòng)機(jī)磨損加劇，甚至損壞發(fā)動(dòng)機(jī)零件。

汽油的抗爆性用辛烷值評(píng)定。辛烷值越高，抗爆性越強(qiáng)。辛烷值有馬達(dá)法辛烷值（MON）和研究法（RON）辛烷值兩種，RON比MON高6~10個(gè)單位。我國(guó)采用RON法。

汽油的牌號(hào)：90號(hào)、93號(hào)、97號(hào)，牌號(hào)越高，辛烷值越高，抗爆性越好四乙基鉛的危害：

1）鉛危害人體；2）排氣凈化器中的催化劑中毒；3）增加燃燒室積碳與結(jié)膠，從而增加發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損。

在汽油中加入四乙基鉛液，可以提高汽油的辛烷值，從而可以提高汽油的抗爆性汽油機(jī)燃油系統(tǒng)的任務(wù)：將空氣與霧化后的汽油充分混合后，形成可燃混合氣，提供給發(fā)動(dòng)機(jī)并對(duì)可燃混合氣的供給量及其濃度進(jìn)行有效的控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下都能連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，儲(chǔ)存一定數(shù)量的汽油，保證汽車有一定的續(xù)駛里程。

§4.2化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)燃料供給方式化油器方式汽油噴射方式一、化油器式汽油機(jī)燃料系統(tǒng)的組成①可燃混合氣形成裝置：化油器（主要部件）②輔助裝置：汽油油箱、汽油濾清器、汽油泵、油氣分離器、油管和燃油輔助裝置油箱油管汽油泵汽油濾清器化油器油氣分離器桑塔納轎車汽油燃油系統(tǒng)示意圖二、可燃混合氣的形成過程時(shí)間很短:從進(jìn)氣過程開始到壓縮過程結(jié)束，總共只有0.01～0.02s的時(shí)間?；旌蠚庑纬蛇^程:汽油霧化、蒸發(fā)以及與空氣配比和混合的過程。

當(dāng)需要增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率時(shí)，駕駛員通過踩加速踏板來增大節(jié)氣門的開度。節(jié)氣門開大時(shí)，空氣流動(dòng)阻力↓，空氣流量↑。流速↑

，喉管處的真空度（壓力差）↑

，此時(shí)主噴管噴出的汽油數(shù)量↑

，進(jìn)入汽缸的可燃混合氣數(shù)量↑

，發(fā)動(dòng)機(jī)功率↑

。（一）可燃混合氣成分的表示方法將實(shí)際吸入發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣的質(zhì)量與燃料的質(zhì)量比值稱為空燃比，用符號(hào)σ表示。1、空燃比2、過量空氣系數(shù)

φa=理論上完全燃燒1kg燃料時(shí)所需要的空氣質(zhì)量燃燒1kg燃料實(shí)際供給的空氣量φa

=1為標(biāo)準(zhǔn)混合氣

φa

﹤1為濃混合氣φa

﹥1為稀混合氣三、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況對(duì)可燃混合氣成分的要求可燃混合氣中空氣與燃油的比例稱為可燃混合氣成分或可燃混合氣濃度，通常用空燃比和過量空氣系數(shù)表示。對(duì)于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)證明：φa=1.05-1.15，可燃混合氣燃燒完全，燃油消耗率最低，稱為經(jīng)濟(jì)混合氣；φa=0.85-0.95，可燃混合氣燃燒速度最快，熱損失最少，有效功率最大，稱為功率混合氣。實(shí)驗(yàn)證明：φa=0.4-0.5或φa=1.3-1.4時(shí)，火焰不能傳播，前者稱為火焰?zhèn)鞑ド舷?，后者稱為火焰?zhèn)鞑ハ孪蕖＃ǘ┛扇蓟旌蠚獬煞峙c發(fā)動(dòng)機(jī)性能的關(guān)系1、可燃混合氣成分對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響：可燃混合氣成分對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響曲線圖1——燃油消耗率2——功率

φa

=0.88——功率最大混合氣

φa

=1.11——最經(jīng)濟(jì)混合氣

φa

=0.4——火焰?zhèn)鞑ド舷?/p>

φa

=1.4——火焰?zhèn)鞑ハ孪?/p>

穩(wěn)定工況的φa

=0.88～1.11。φa混合氣種類φa發(fā)動(dòng)機(jī)功率耗油率性能火焰?zhèn)鞑ド舷?.4混合氣不燃燒，發(fā)動(dòng)機(jī)不工作過濃混合氣0.43～0.87減小激增燃燒室積炭、排氣管冒黑煙，放炮功率混合氣0.88最大增大10-15%輸出最大功率標(biāo)準(zhǔn)混合氣1.0減小2%增大4%經(jīng)濟(jì)混合氣1.11減小8%最小過稀混合氣1.13-1.33顯著減小顯著增大回火、發(fā)動(dòng)機(jī)過熱、加速性變壞火焰?zhèn)鞑ハ孪?.4混合氣不燃燒，發(fā)動(dòng)機(jī)不工作混合氣的濃度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響2、發(fā)動(dòng)機(jī)各工況對(duì)可燃混合氣成分的要求冷起動(dòng)

極濃混合氣。Φa=0.2-0.6怠速

Φa=0.6-0.8和小負(fù)荷Φa=0.7-0.9中等負(fù)荷Φa=1.05-1.15隨節(jié)氣門的開大，混合氣由濃變稀。

加速

額外供油。大負(fù)荷Φa=0.85-0.95

功率混合氣。少而濃的混合氣。怠速：

發(fā)動(dòng)機(jī)在對(duì)外無功率輸出的情況下以最低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)混合氣燃燒釋放的功，只用以克服發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的阻力。

在一定轉(zhuǎn)速下，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所要求的混合氣成分隨負(fù)荷變化的規(guī)律。3、化油器特性對(duì)于經(jīng)常在中等負(fù)荷下工作的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，為了保持其正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，從小負(fù)荷到中等負(fù)荷要求化油器能隨著負(fù)荷的增加，供給由濃逐漸變稀的混合氣，直到供給經(jīng)濟(jì)混合氣，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作的經(jīng)濟(jì)性。從大負(fù)荷到全負(fù)荷階段，又要求混合氣由稀變濃，最后加濃到功率混合氣，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出最大功率。滿足上述要求的化油器特性稱為理想化油器特性，即為理想化油器特性。（一）基本結(jié)構(gòu)針閥浮子室浮子喉管噴管節(jié)氣門進(jìn)氣歧管進(jìn)氣預(yù)熱裝置量孔主量孔浮子室照片資料保證在怠速和很小負(fù)荷時(shí)供給很濃的混合氣。

φa為0.6～0.8。

怠速噴口調(diào)整螺釘過渡噴孔油道怠速過渡2)結(jié)構(gòu)：怠速（二）各系統(tǒng)及其工作情況

保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，化油器所供給的混合氣隨著節(jié)氣門開度加大而逐漸變稀，并在中負(fù)荷下接近于最經(jīng)濟(jì)的成分。主量孔空氣量孔主噴管1.引入少量空氣，使汽油泡沫化。2.降低主量孔處真空度的增長(zhǎng)率，使混合氣由濃變稀。空氣量孔的作用：3、主供油系統(tǒng)與怠速供油系統(tǒng)的相互作用非獨(dú)立怠速系統(tǒng)：獨(dú)立怠速系統(tǒng)：影響1：延遲主供油時(shí)刻影響2：節(jié)氣門開度大時(shí)，怠速油道中的汽油流向主供油系統(tǒng)在大負(fù)荷和全負(fù)荷時(shí)額外供油，保證在全負(fù)荷時(shí)混合氣濃度達(dá)到φa為0.8～0.9，使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出最大功率。搖臂主量孔加濃閥推桿加濃量孔拉桿1）機(jī)械式加濃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：機(jī)械加濃的局限性：

只有機(jī)械加濃系統(tǒng)，可能會(huì)出現(xiàn)功率停滯現(xiàn)象

在節(jié)氣門突然開大時(shí)及時(shí)將一定量的額外燃油一次噴入喉管，使混合氣臨時(shí)加濃，以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)加速的需要。搖臂活塞出油閥通氣道加速噴口拉桿進(jìn)油閥活塞式加速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在冷態(tài)下起動(dòng)時(shí)，在化油器內(nèi)形成極濃的混合氣φa為0.2～0.6，使進(jìn)入氣缸的混合氣中有足夠的汽油蒸汽，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)能順利起動(dòng)。阻風(fēng)門節(jié)氣門組成：阻風(fēng)門（有的帶有活門）。2、強(qiáng)制怠速截止電磁閥通氣管補(bǔ)償氣道空氣閥門調(diào)節(jié)螺釘雙金屬片閥空氣空氣汽油箱、汽油濾清器、汽油泵加油延伸管濾網(wǎng)油面指示表傳感器浮子出油開關(guān)汽油濾清器加油管汽油箱支架汽油箱蓋放油螺栓快速排氣管接口供油管接口回油管接口油面?zhèn)鞲衅鞑遄癁V器浮子除去汽油中的水分和雜質(zhì)，使汽油能達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)工作的需要。進(jìn)、出油口不可裝反類別：可拆式、不可拆式結(jié)構(gòu)：中央多孔筒多孔濾紙外筒折疊紙濾芯 將汽油從油箱中吸出，經(jīng)管路和汽油濾清器，然后泵入化油器浮子式。

回位彈簧搖臂進(jìn)油口出油口膜片出油單向閥進(jìn)油單向閥2、結(jié)構(gòu)：膜片式汽油泵結(jié)構(gòu)圖

§4.3電子控制汽油噴射系統(tǒng)一、汽油噴射的基本概念

汽油噴射是用噴油器將一定數(shù)量和壓力的汽油直接噴射到氣缸或進(jìn)氣歧管中，與進(jìn)入的空氣混合而形成可燃混合氣。

二、汽油噴射系統(tǒng)發(fā)展概況

汽油噴射技術(shù)始于20世紀(jì)30年代，最初用于飛機(jī)上，50年代開始用于汽車上；目前，大部分轎車均裝配了汽油噴射系統(tǒng)。

三、汽油噴射優(yōu)點(diǎn)1.提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率；2.可采用較高的壓縮比；3.可使發(fā)動(dòng)機(jī)燃用稀薄的可燃混合氣；4.冷起動(dòng)性和加速性能較好；5.使發(fā)動(dòng)機(jī)在任何工況下都處于最佳工作狀態(tài)；6.使各缸可燃混合氣分配更加均勻；7.可節(jié)省燃油并減少?gòu)U氣中的有害成分氣門噴油器輸油管進(jìn)氣支管四、電控氣油噴射系統(tǒng)的分類1.按噴射器安裝位置分每一個(gè)氣缸有一個(gè)噴油器。（1）多點(diǎn)噴射MPI調(diào)壓器噴油器節(jié)氣門體位置傳感器節(jié)氣門（2）單點(diǎn)噴射SPI幾個(gè)缸共用一個(gè)噴油器，又稱節(jié)氣門體噴射TBI。將燃料直接噴入氣缸內(nèi)，需較高的噴射壓力。（3）氣缸內(nèi)噴射3.按多點(diǎn)噴射的噴油間隔來分（1）同時(shí)噴射（2）分組噴射（3）順序噴射（2）閉環(huán)控制傳感器電子控制單元執(zhí)行器發(fā)動(dòng)機(jī)開環(huán)控制氧傳感器閉環(huán)控制2.按控制方式來分（1）開環(huán)控制五、電子控制汽油噴射系統(tǒng)的組成（一）基本組成：1、燃油供給系統(tǒng)功用：向氣缸內(nèi)供給燃燒時(shí)所需一定量的燃油.

組成：

汽油泵回油管汽油濾清器油壓調(diào)節(jié)器輸油管路噴油器2、空氣供給系統(tǒng)

功用：為發(fā)動(dòng)機(jī)可燃混合氣的形成提供必要的空氣，并測(cè)量和控制空氣量。組成：節(jié)氣門體空氣濾清器空氣流量計(jì)怠速控制閥電子控制單元空氣閥3、電子控制系統(tǒng)

電控單元：接受來自各個(gè)傳感器傳來的信號(hào)，并完成對(duì)這些信息的處理和發(fā)出指令控制執(zhí)行器的動(dòng)作組成：各種傳感器：把各種反映發(fā)動(dòng)機(jī)工況和汽車運(yùn)行狀況的參數(shù)（非電量參數(shù)）轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)（電壓或電流）提供給電控單元，使電控單元正確地控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)或汽車運(yùn)行。

執(zhí)行器：用來完成電控單元發(fā)出的各種指令，是電控單元指令的執(zhí)行者。六、1、波許D型(D葉特朗尼克)汽油噴射系統(tǒng)

2.波許L型(L-葉特朗尼克)汽油噴射系統(tǒng)

3、波許M型(莫特朗尼克)汽油噴射系統(tǒng)

4、節(jié)氣門體汽油噴射系統(tǒng)----單點(diǎn)噴射系統(tǒng)

七、電控汽油噴射系統(tǒng)的主要組件各類電子控制汽油噴射系統(tǒng)均可視為由燃油供給系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分組成。燃油供給系統(tǒng)主要組件電控汽油噴射系統(tǒng)的燃油供給系統(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?？諝庀到y(tǒng)主要組件各類電控汽油噴射系統(tǒng)的空氣系統(tǒng)主要包括空氣流量計(jì)、補(bǔ)充空氣閥、怠速控制閥、節(jié)氣門及空氣濾清器等?？刂葡到y(tǒng)主要組件電控汽油噴射系統(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。不同類型的電控汽油噴射系統(tǒng)的控制功能、控制方式和控制電路的布置不完全一樣，但基本原理相似。蓄電池水溫傳感器節(jié)氣門位置傳感器起動(dòng)信號(hào)空氣流量計(jì)(或進(jìn)氣壓力傳感器)轉(zhuǎn)速傳感器車速傳感器氧傳感器穩(wěn)壓電源輸入接口A/D轉(zhuǎn)換器噴油控制點(diǎn)火控制怠速控制EGR控制蒸發(fā)排放控制故障診斷CPU存儲(chǔ)器輸出接口傳感器ECU執(zhí)行器傳感器

八、電控噴射工作演示九、電子控制汽油噴射系統(tǒng)的控制（一）噴油時(shí)刻的控制1、同時(shí)噴射：所有噴油器并聯(lián)，同時(shí)噴油。兩次噴完一個(gè)循環(huán)的供油量。進(jìn)氣壓縮作功排氣排氣進(jìn)氣壓縮作功作功排氣進(jìn)氣壓縮壓縮作功排氣進(jìn)氣13421803605407200噴油噴油進(jìn)氣壓縮作功排氣排氣進(jìn)氣壓縮作功作功排氣進(jìn)氣壓縮壓縮作功排氣進(jìn)氣13421803605400噴油噴油2、分組噴射

進(jìn)氣壓縮作功排氣排氣進(jìn)氣壓縮作功作功排氣進(jìn)氣壓縮壓縮作功排氣進(jìn)氣13421803605400噴油噴油3、順序噴射

（二）噴油持續(xù)時(shí)間的控制

控制噴油器的噴射持續(xù)時(shí)間實(shí)際上是控制噴油量，即噴油脈寬。（1）對(duì)于質(zhì)量流量式的電控燃油噴射系統(tǒng)基本噴射時(shí)間=K進(jìn)氣流量/發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速K為修正系數(shù)。（2）采用熱式空氣流量傳感器：輸出反映就是質(zhì)量流量，直接用上式求得基本燃油噴射時(shí)間。（3）采用葉片式和卡門渦流式空氣流量傳感器：測(cè)得是進(jìn)氣的體積流量，需要進(jìn)行密度修正。1）基本噴油量（4）對(duì)于速度密度方式的電子控制燃油噴射系統(tǒng)：采用三維圖形將數(shù)據(jù)按一定形式存儲(chǔ)在電子控制單元中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣管絕對(duì)壓力確定吸入的空氣質(zhì)量，確定基本燃油噴射時(shí)間。高低長(zhǎng)短高低進(jìn)氣管壓力發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速基本噴油持續(xù)時(shí)間(三)電動(dòng)汽油泵滾柱式電動(dòng)汽油泵電刷電樞磁極滾柱泵泵殼單向閥卸壓閥濾網(wǎng)泵蓋組成：油泵電機(jī)、滾柱泵、單向閥、卸壓閥、外殼、泵蓋及濾網(wǎng)等。作用：供給各噴油器及冷起動(dòng)噴油器所需要的燃油。(四)燃油壓力調(diào)節(jié)器進(jìn)油口回油口閥門支承膜片彈簧接進(jìn)氣支管作用：調(diào)節(jié)噴油器的燃油壓力，使燃油壓力與進(jìn)氣管壓力之差保持常數(shù)。

在恒定壓力下定時(shí)、定量地噴油并使之霧化。

電插電磁線圈濾網(wǎng)銜鐵針閥結(jié)構(gòu)：冷起動(dòng)時(shí)，額外加大噴油量，使混合氣瞬時(shí)加濃，便于著火起動(dòng)。電插頭電磁線圈閥門彈簧閥門噴嘴結(jié)構(gòu)：十、電子控制汽油噴射系統(tǒng)主要元件結(jié)構(gòu)及工作原理（一）電控單元（ECU）

ECUCPU：中央處理器ROM：只讀存儲(chǔ)器PRAM：可編程的只讀存儲(chǔ)器RAM：運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器I/O：輸入/輸出接口（二）空氣系統(tǒng)主要組件1.空氣流量傳感器作用：將空氣流量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送給電控單元，該信號(hào)作為決定噴油量的基本信號(hào)之一。（1）翼片式空氣流量計(jì)補(bǔ)償擋板緩沖室彈簧測(cè)量板溫度傳感器旁通氣道封口調(diào)節(jié)螺釘電位計(jì)測(cè)量板打開的角度隨進(jìn)氣量大小而變化（2）熱線式空氣流量傳感器原理：把通電加熱的鉑絲置于空氣流中，使鉑絲溫度和吸入空氣溫度差保持一定。鉑絲成為惠斯頓電橋中的一個(gè)臂?？刂齐娐窡崮囟葌鞲衅鞣雷o(hù)網(wǎng)A：集成電路；RH：熱線電阻RK：溫度補(bǔ)償電阻RA：精密電阻RB：電橋電阻（3）卡門渦流式空氣流量傳感器在氣流中央放置一個(gè)錐體狀渦流發(fā)生器。當(dāng)空氣流過時(shí)，在渦流發(fā)生器下游將產(chǎn)生有規(guī)律交錯(cuò)的旋渦，當(dāng)流經(jīng)空氣通道的空氣流速變化時(shí)，將影響卡門渦流旋渦的頻率。節(jié)氣門取樣管整流器渦流發(fā)生體超聲波發(fā)射器空氣流2.進(jìn)氣管壓力傳感器半導(dǎo)體壓敏電阻式：由硅片、集成電路和真空室組成。原理：壓力變化，硅片變形，應(yīng)變電阻阻值變化，電橋輸出