汽车构造课件汽油机供给系

第五章汽油机供给系本章主要内容：1、汽油机供给系的组成及燃料2、简单化油器与可燃混合气的形成3、可燃混合气成分与汽油机性能的关系4、电控汽油喷射系统第一节汽油机供给系的组成及燃料一、组成（4-1）1、燃油的供给2、空气的供给3、油气的混合4、废气的排出二、燃料－汽油1、基本成分：主要是碳氢化合物的混合物组成。其中含C：85％；H：15％。2、主要使用性能指标1）蒸发性：可以通过燃料的蒸馏试验和饱和蒸气压试验来确定燃料的蒸发性好坏。10％蒸馏温度：低，燃料低温蒸发性好，冷车易启动。50％蒸馏温度：低，发动机工况过渡性好。90％蒸馏温度：低，燃料质量好，混合气形成质量好。但是太低则容易出现气阻。2）热值：1Kg汽油完全燃烧所放出的热量。汽油：约为44000KJ/Kg(低热值)柴油：一般为42500～44000KJ/Kg(低热值)3）抗爆性：抵抗爆震燃烧的能力。用辛烷值大小来衡量。以前为了提高汽油抗爆性能，常在里面加入四已铅，但有毒，并且会使氧传感器中毒，所以现改用甲基叔丁基醚（MTBE）等醇类物质来提高汽油的抗爆性。3、汽油牌号及选用依据汽油牌号：根据汽油的辛烷值来定。选用依据：汽油机的压缩比。第二节简单化油器与可燃混合气的形成一、简单化油器的结构（4-2）1、浮子机构：浮子、针阀、浮子室2、节气门3、喷管、喉管4、量孔二、可燃混合气的形成空气经过空滤器后进入化油器，当经过喉管时，由于截面变小，使得空气流流速增加，压力下降，这对浮子室内的汽油来说就在浮子室和喉管之间产生一个压差，在这个压差的作用下，汽油经过量孔、喷管喷入喉管，与该处的空气混合：1、较小的油粒随空气的流动很快蒸发混合；2、较大的油粒在进气和压缩过程中慢慢吸热蒸发混合；3、大油粒则沉积在进气管壁上，形成油膜，随着发动机的抖动慢慢流向气缸，在气缸内吸热蒸发。综上所述，化油器是油气混合的关键部件，但混合气并非全部在化油器内形成。三、可燃混合气浓度表示方法1、过量空气系数φa定义：燃烧1Kg燃料实际供给的空气量与完全燃烧1Kg燃料理论上所需空气量之比。2、空燃比A/F定义：可燃混合气中空气与燃料的质量比。四、简单化油器的特性（4-3）简单化油器的特性：转速不变，简单化油器的可燃混合气形成浓度随节气门开度的变化规律。随着节气门开度的增加，喉管处真空度增加，汽油量增加，虽然空气量也在不断地增加，但是由于空气所遇到的阻力也大大增加，导致空气的增长率低于汽油的增长率，所以混合气越来越浓；当节气门接近大开度时，油、气的增长率接近，所以混合气浓度趋于平衡。实际中，此种特性不能满足汽车发动机的要求，需要在原有简单化油器的基础上进行改进。第三节可燃混合气成分与汽油机性能的关系一、成分与性能之间的关系成分与性能之间的关系是通过试验确定的。试验条件：转速一定；节气门全开；用针阀调节量孔截面大小以调节油量，从而改变混合气的浓度。曲线：(4-4)曲线分析：1、φa＝1时，be不是最低，Pe不是最高。原因：1）油气不可能完全均匀混合；2）上一循环残余混合气对新鲜气体的稀释。2、φa1时，随着φa的增加，混合气变稀，燃料能够尽可能的燃烧完全，所以发动机的经济性变好，到约φa＝1.11时，be最低；但是，Pe不是最高。φa＝1.05～1.15的混合气为经济混合气。3、φa1后，发动机的经济性变差，而动力性变好，当φa＝0.88时，Pe达到最高。Φa＝0.85～0.95的混合气为功率混合气。4、φa≥1.3～1.4后，由于混合气过稀，火焰无法传播，称之为火焰传播下限。当φa≤0.4时，由于混合气过浓，火焰无法传播，称之为火焰传播上限。将节气门置于各种不同开度，重复上述试验，可以得出一系列的曲线。将这些曲线的Pemax和bemin分别连接起来，将此坐标对换，得到曲线（4-5）虚线1、2。从此曲线可以看出：在发动机的工作中，动力性和经济性不可能同时达到最佳。二、汽车发动机各种工况对可燃混合气成分（浓度）的要求（混合比特性）汽车发动机的工况在实际运行中是一个面工况：转速可以从最低转速（怠速）到高转速（可以上万转），负荷从0（怠速）到100％（节气门全开）。不同的工况，发动机对混合气的成分要求不同。正常情况下可以分成：1、稳定运行工况1）怠速小负荷工况怠速：一般指发动机对外无功率输出的情况下以最低转速运转。要求φa＝0.6～0.8，因为：（1）此时发动机温度低，燃油雾化质量差；（2）由于节气门开度很小，进入到气缸的新鲜气体量少，受到废气的稀释程度增加。小负荷：要求φa＝0.7～0.9。原因同上。只是稍微比怠速要好点。2）中等负荷工况（节气门开度25％～80％）φa＝0.95～1.15车用发动机大部分时间在此负荷工作。此时，发动机不需发出大功率，所以对发动机的经济性作为首要要求。3）大负荷、全负荷（节气门开度80％～全开）φa＝0.85～0.95此时发动机需要克服较大的阻力，需要发出较大的功率，驾驶员通常将油门踩到底，发动机处于全负荷工作。这样就要求供油系统供给相应的功率混合气。2、过渡工况1）冷启动（φa＝0.2～0.6）温度很低，能够雾化的燃油很少，并且进入气缸的新鲜气体也少。实际能够燃烧的燃料量很少。2）暖机（φa＝0.2～0.6到0.6～0.8）是发动机从冷启动到怠速的过渡阶段。3）加速（φa＝0.8左右）加速：指发动机节气门迅速开大，汽油机的转速和功率在较短时间内迅速提高的过程。4）急减速从以上分析可知：在发动机的不同工况，所要求的混合气浓度是不一样的。（曲线4-5），此种特性称为理想化油器特性。从简单化油器特性知道其是不能满足汽车发动机的需要的，所以应该对其进行改进，所以就出现了现代车用化油器：在简单化油器的基础上加上5个主要的工作系统，就能满足发动机实际工作的需要。如：（1）主供油系统满足发动机在中等负荷时发动机经济性的需求。（4-6）（2）怠速系统满足发动机在怠速时供油。（4-7）（3）加浓系统满足发动机在大负荷、全负荷对动力性的需求。（4-9）（4）加速系统满足发动机加速时需要。（4-12）（5）启动系统满足发动机启动时需要。（4-13）现在的电子控制发动机对混合气浓度的要求也是如图4-5，它是通过各种传感器来感知发动机的各种工况，从而将工况信号送给ECU，由ECU来确定此时的喷油量，以满足发动机的要求，其控制比化油器要更为精确一些。第四节电控汽油喷射系统一、汽油喷射的基本概念汽油喷射：是用喷油器将一定压力和数量的汽油喷入进气管、道或气缸内。其目的是提高汽油雾化质量，改进燃烧，改善汽油机性能。电控汽油喷射：是采用电动喷油器，根据发动机运行工况和使用条件将适当量的汽油喷入进气管、道或气缸内，实现对发动机油量的精确控制。二、汽油喷射的优点（P153）三、喷射系统的基本类型1、按控制原理分：1）机械控制式：喷油器的工作由供油管路中的油压来控制。又称K系统或连续喷射系统。2）电子控制式（4-37）：简称EFI。喷油器由电磁驱动，喷油量的大小和时机完全由电控单元控制。2、按喷油器的布置分：1）单点式汽油喷射（SPI）2）多点式汽油喷射（MPI）3、按喷油器工作时间来分1）连续喷射：整个发动机的工作循环都进行喷射。2）间歇喷射：（1）异步喷射：喷油器的开启时间与发动机各缸工作循环之间没有固定的关系。（2）同步喷射：喷油器的开启时间与发动机各缸工作循环之间保持一定的相对关系。Ⅰ、顺序喷射：各缸喷油器分别按各自的做功顺序进行喷射。用于精确控制。Ⅱ、同时喷射：发动机每转一周，所有的气缸喷油器同时喷射一次，每个工作循环喷射两次。Ⅲ、分组喷射：将气缸分成两组，发动机每转一周只有一组喷油器喷射，两组轮流喷射。4、按进气量的测量方式分：1)直接测量:利用空气流量计直接测量吸入进气管的空气流量。2)间接测量：（1）绝对压力测量法：用绝对压力传感器测量进气总管的绝对压力，并由此和发动机转速计算出进气量，从而确定汽油喷射量。（2）节气门开度测量法：用节气门传感器测定节气门开度，并由发动机的转速计算出进气流量，从而确定汽油喷射量。四、电控汽油喷射系统的基本组成(一)空气供给系统1、作用：为发动机提供其正常燃烧必需的空气量，并且能够通过电控单元对进气量进行测量和控制。2、组成：（4-43）1）进气总管和进气歧管2）节气门总成3）空气流量计(二)燃油供给系统（4-38）电动汽油泵、滤清器、燃油分配管、压力调节器、喷油器等。（三）电子控制部分电子控制燃油喷射系统主要由工况传感器、电子控制单元和电控执行元件组成。如下表：分类部件名称功能传感器进气管压力传感器检测发动机吸入的空气量空气流量传感器检测发动机吸入的空气量空气温度传感器检测进气温度，用以计算空气量冷却水温传感器检测发动机温度发动机转速与曲轴位置传感器检测发动机转速及曲轴位置节气门位置传感器检测节气门开度氧传感器检测空燃比车速传感器测量车速爆震传感器检测有没有爆震产生开关量及其信号发生装置向ECU提供各用电设备的开关状态分类部件名称功能电子控制单元ECU系统控制核心，根据由传感器确定的发动机运行工况，查表计算喷油量的大小，并对喷油器进行控制执行元件主继电器控制电控燃油喷射系统总电源断路继电器控制燃油泵电源冷启动喷油器定时开关控制冷启动喷油的喷油时间