汽車構造 汽油機燃油系統

第四章汽油機燃油系統汽油及其使用性能

化油器式發(fā)動機燃油系統

電子控制汽油噴射系統

§4.1汽油的使用性能1、物理特性：

粘度小、流動性好、自潤性差。2、發(fā)動機對汽油使用性能的要求：

汽油使用性能的好壞對發(fā)動機的動力性、經濟性、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。兩個評定指標。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到平衡狀態(tài)時，燃油的壓力

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

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

爆燃的危害：嚴重的爆燃會使發(fā)動機過熱，功率下降，發(fā)動機磨損加劇，甚至損壞發(fā)動機零件。

汽油的抗爆性用辛烷值評定。辛烷值越高，抗爆性越強。辛烷值有馬達法辛烷值（MON）和研究法（RON）辛烷值兩種，RON比MON高6~10個單位。我國采用RON法。

汽油的牌號：90號、93號、97號，牌號越高，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膠，從而增加發(fā)動機的磨損。

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燃油系統的任務：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)動機并對可燃混合氣的供給量及其濃度進行有效的控制，使發(fā)動機在各種工況下都能連續(xù)、穩(wěn)定運轉。同時，儲存一定數量的汽油，保證汽車有一定的續(xù)駛里程。

§4.2化油器式發(fā)動機燃油系統燃料供給方式化油器方式汽油噴射方式一、化油器式汽油機燃料系統的組成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示意圖二、可燃混合氣的形成過程時間很短:從進氣過程開始到壓縮過程結束，總共只有0.01～0.02s的時間?；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。

當需要增大發(fā)動機功率時，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，空氣流動阻力↓，空氣流量↑。流速↑

，喉管處的真空度（壓力差）↑

，此時主噴管噴出的汽油數量↑

，進入汽缸的可燃混合氣數量↑

，發(fā)動機功率↑

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

φa

=理論上完全燃燒1kg燃料時所需要的空氣質量燃燒1kg燃料實際供給的空氣量φa

=1為標準混合氣

φa

﹤1為濃混合氣φa

﹥1為稀混合氣三、發(fā)動機運轉工況對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表示。對于汽油發(fā)動機試驗證明：φa=1.05-1.15，可燃混合氣燃燒完全，燃油消耗率最低，稱為經濟混合氣；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。實驗證明：φa=0.4-0.5或φa=1.3-1.4時，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?）標準混合氣φa

=1

理論上能夠完全燃燒的混合氣，其中所含的氧氣正好使全部燃料燃燒完畢。2）稀混合氣φa

>1

實際上可以完全燃燒的混合氣，其中所含的氧氣能保證燃料全部燃燒完畢。3）濃混合氣φa

<1

混合氣中燃料不能保證完全燃燒，但由于燃料分子密集，火焰?zhèn)鞑タ?，發(fā)動機的平均有效壓力和功率大。4）燃燒極限當可燃混合氣太稀（φa≥1.4)以及太濃（φa≤0.4）時，雖能點燃，但火焰無法傳播，導致發(fā)動機運轉不穩(wěn)定，直至熄火。（二）可燃混合氣成分與發(fā)動機性能的關系1、可燃混合氣成分對發(fā)動機性能的影響：可燃混合氣成分對發(fā)動機性能的影響曲線圖1——燃油消耗率2——功率

φa

=0.88——功率最大混合氣

φa

=1.11——最經濟混合氣

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)動機功率耗油率性能火焰?zhèn)鞑ド舷?.4混合氣不燃燒，發(fā)動機不工作過濃混合氣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%輸出最大功率標準混合氣1.0減小2%增大4%經濟混合氣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)動機過熱、加速性變壞火焰?zhèn)鞑ハ孪?.4混合氣不燃燒，發(fā)動機不工作混合氣的濃度對發(fā)動機性能的影響2、發(fā)動機各工況對可燃混合氣成分的要求冷起動

極濃混合氣。Φa=0.2-0.6怠速

Φa=0.6-0.8和小負荷Φa=0.7-0.9中等負荷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。大負荷Φa=0.85-0.95

功率混合氣。少而濃的混合氣。怠速：

發(fā)動機在對外無功率輸出的情況下以最低轉速運轉，此時混合氣燃燒釋放的功，只用以克服發(fā)動機內部的阻力。

在一定轉速下，汽車發(fā)動機所要求的混合氣成分隨負荷變化的規(guī)律。3、化油器特性對于經常在中等負荷下工作的汽車發(fā)動機，為了保持其正常的運轉，從小負荷到中等負荷要求化油器能隨著負荷的增加，供給由濃逐漸變稀的混合氣，直到供給經濟混合氣，以保證發(fā)動機工作的經濟性。從大負荷到全負荷階段，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)動機發(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。四、化油器基本結構及附加裝置（一）基本結構針閥浮子室浮子喉管噴管節(jié)氣門進氣歧管進氣預熱裝置量孔主量孔浮子室照片資料1、怠速系統1)功用：

保證在怠速和很小負荷時供給很濃的混合氣。

φa為0.6～0.8。

怠速噴口調整螺釘過渡噴孔油道怠速過渡2)結構：怠速（二）各系統及其工作情況化油器怠速系統工作原理2、主供油系統

⑴功用：

保證發(fā)動機正常工作時，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，并在中負荷下接近于最經濟的成分。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率，使混合氣由濃變稀?？諝饬靠椎淖饔茫?、主供油系統與怠速供油系統的相互作用非獨立怠速系統：獨立怠速系統：影響1：延遲主供油時刻影響2：節(jié)氣門開度大時，怠速油道中的汽油流向主供油系統3、加濃系統（省油器）⑴、功用：

在大負荷和全負荷時額外供油，保證在全負荷時混合氣濃度達到φa為0.8～0.9，使發(fā)動機發(fā)出最大功率。搖臂主量孔加濃閥推桿加濃量孔拉桿1）機械式加濃系統結構：機械式加濃系統工作原理機械加濃的局限性：

只有機械加濃系統，可能會出現功率停滯現象真空加濃系統工作原理4、加速系統功用：

在節(jié)氣門突然開大時及時將一定量的額外燃油一次噴入喉管，使混合氣臨時加濃，以適應發(fā)動機加速的需要。搖臂活塞出油閥通氣道加速噴口拉桿進油閥活塞式加速系統結構加速系統工作原理5、起動系統

功用：

當發(fā)動機在冷態(tài)下起動時，在化油器內形成極濃的混合氣φa為0.2～0.6，使進入氣缸的混合氣中有足夠的汽油蒸汽，以保證發(fā)動機能順利起動。阻風門節(jié)氣門組成：阻風門（有的帶有活門）。起動系統工作原理1、怠速截止電磁閥作用：防止續(xù)燃現象；在汽車下坡時起一定的節(jié)油作用。（三）其他附屬裝置2、強制怠速截止電磁閥3、熱怠速補償閥作用：防止熱怠速污染，降低混合氣濃度。通氣管補償氣道空氣閥門調節(jié)螺釘雙金屬片閥4、節(jié)氣門回位緩沖器作用：防止急減速污染裝置，減少排氣中的有害成分?？諝饪諝馕?、輔助裝置汽油箱、汽油濾清器、汽油泵（一）氣油箱功用：貯存汽油。加油延伸管濾網油面指示表傳感器浮子出油開關汽油濾清器加油管汽油箱支架汽油箱蓋放油螺栓桑塔納轎車汽油箱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（二）汽油濾清器功用：

除去汽油中的水分和雜質，使汽油能達到發(fā)動機工作的需要。進、出油口不可裝反類別：可拆式、不可拆式結構：紙質汽油濾清器中央多孔筒多孔濾紙外筒折疊紙濾芯（三）汽油泵1、功用：

將汽油從油箱中吸出，經管路和汽油濾清器，然后泵入化油器浮子式。

回位彈簧搖臂進油口出油口膜片出油單向閥進油單向閥2、結構：膜片式汽油泵結構圖汽油泵工作演示

§4.3電子控制汽油噴射系統一、汽油噴射的基本概念

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

二、汽油噴射系統發(fā)展概況

汽油噴射技術始于20世紀30年代，最初用于飛機上，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。

三、汽油噴射優(yōu)點1.提高了發(fā)動機的充氣效率；2.可采用較高的壓縮比；3.可使發(fā)動機燃用稀薄的可燃混合氣；4.冷起動性和加速性能較好；5.使發(fā)動機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)省燃油并減少廢氣中的有害成分氣門噴油器輸油管進氣支管四、電控氣油噴射系統的分類1.按噴射器安裝位置分每一個氣缸有一個噴油器。（1）多點噴射MPI調壓器噴油器節(jié)氣門體位置傳感器節(jié)氣門（2）單點噴射SPI幾個缸共用一個噴油器，又稱節(jié)氣門體噴射TBI。將燃料直接噴入氣缸內，需較高的噴射壓力。（3）氣缸內噴射3.按多點噴射的噴油間隔來分（1）同時噴射（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)動機開環(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的組成（一）基本組成：1、燃油供給系統功用：向氣缸內供給燃燒時所需一定量的燃油.

組成：

汽油泵回油管汽油濾清器油壓調節(jié)器輸油管路噴油器2、空氣供給系統

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

電控單元：接受來自各個傳感器傳來的信號，并完成對這些信息的處理和發(fā)出指令控制執(zhí)行器的動作組成：各種傳感器：把各種反映發(fā)動機工況和汽車運行狀況的參數（非電量參數）轉變?yōu)殡娦盘枺妷夯螂娏鳎┨峁┙o電控單元，使電控單元正確地控制發(fā)動機運轉或汽車運行。

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

2.波許L型(L-葉特朗尼克)汽油噴射系統

3、波許M型(莫特朗尼克)汽油噴射系統

4、節(jié)氣門體汽油噴射系統----單點噴射系統

七、電控汽油噴射系統的主要組件各類電子控制汽油噴射系統均可視為由燃油供給系統、進氣系統和控制系統三部分組成。燃油供給系統主要組件電控汽油噴射系統的燃油供給系統由汽油箱、電動汽油泵、汽油濾清器、燃油分配管、油壓調節(jié)器、噴油器、冷起動噴嘴和輸油管等組成，有的還設有油壓脈動緩沖器?？諝庀到y主要組件各類電控汽油噴射系統的空氣系統主要包括空氣流量計、補充空氣閥、怠速控制閥、節(jié)氣門及空氣濾清器等?？刂葡到y主要組件電控汽油噴射系統中的控制系統由電控單元、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信號空氣流量計(或進氣壓力傳感器)轉速傳感器車速傳感器氧傳感器穩(wěn)壓電源輸入接口A/D轉換器噴油控制點火控制怠速控制EGR控制蒸發(fā)排放控制故障診斷CPU存儲器輸出接口傳感器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的控制（一）噴油時刻的控制

1、同時噴射：所有噴油器并聯，同時噴油。兩次噴完一個循環(huán)的供油量。進氣壓縮作功排氣排氣進氣壓縮作功作功排氣進氣壓縮壓縮作功排氣進氣13421803605407200噴油噴油將氣缸分為兩組，所需燃油一次噴完。進氣壓縮作功排氣排氣進氣壓縮作功作功排氣進氣壓縮壓縮作功排氣進氣13421803605400噴油噴油2、分組噴射

按各缸的進氣順序間歇噴油。進氣壓縮作功排氣排氣進氣壓縮作功作功排氣進氣壓縮壓縮作功排氣進氣13421803605400噴油噴油3、順序噴射

（二）噴油持續(xù)時間的控制

控制噴油器的噴射持續(xù)時間實際上是控制噴油量，即噴油脈寬。（1）對于質量流量式的電控燃油噴射系統基本噴射時間=K

進氣流量/發(fā)動機轉速K為修正系數。（2）采用熱式空氣流量傳感器：輸出反映就是質量流量，直接用上式求得基本燃油噴射時間。（3）采用葉片式和卡門渦流式空氣流量傳感器：測得是進氣的體積流量，需要進行密度修正。1）基本噴油量（4）對于速度密度方式的電子控制燃油噴射系統：采用三維圖形將數據按一定形式存儲在電子控制單元中，根據發(fā)動機轉速和進氣管絕對壓力確定吸入的空氣質量，確定基本燃油噴射時間。高低長短高低進氣管壓力發(fā)動機轉速基本噴油持續(xù)時間(三)電動汽油泵滾柱式電動汽油泵電刷電樞磁極滾柱泵泵殼單向閥卸壓閥濾網泵蓋組成：油泵電機、滾柱泵、單向閥、卸壓閥、外殼、泵蓋及濾網等。作用：供給各噴油器及冷起動噴油器所需要的燃油。(四)燃油壓力調節(jié)器進油口回油口閥門支承膜片彈簧接進氣支管作用：調節(jié)噴油器的燃油壓力，使燃油壓力與進氣管壓力之差保持常數。

(五)噴油器作用：

在恒定壓力下定時、定量地噴油并使之霧化。

電插電磁線圈濾網銜鐵針閥結構：(六)冷起動噴油器與熱時間開關作用：

冷起動時，額外加大噴油量，使混合氣瞬時加濃，便于著火起動。電插頭電磁線圈閥門彈簧閥門噴嘴結構：十、電子控制汽油噴射系統主要元件結構及工作原理（一）電控單元（ECU）

ECUCPU：中央處理器ROM：只讀存儲器PRAM：可編程的只讀存儲器RAM：運行數據存儲器I/O：輸入/輸出接口（二）空氣系統主要組件1.空氣流量傳感器作用：將空氣流量轉換成電信號送給電控單元，該信號作為決定噴油量的基本信號之一。（1）翼片式空氣流量計補償擋板緩沖室彈簧測量板溫度傳感器旁通氣道封口調節(jié)螺釘電位計測量板打開的角度隨進氣量大小而變化（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臂?？刂齐娐窡崮囟葌鞲衅鞣雷o網A：集成電路；RH：熱線電阻RK：溫度補償電阻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錐體狀渦流發(fā)生器。當空氣流過時，在渦流發(fā)生器下游將產生有規(guī)律交錯的旋渦，當流經空氣通道的空氣流速變化時，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.進氣管壓