89汽油机燃油供给系统

汽油机燃油供给系统汽油机燃油系统概述汽油及其使用性能汽油机对混合气浓度的要求化油器供油系统电控喷油系统汽油机管理系统•汽油机供给系统是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做功。最后，供给系统还应将废气排入大气中。•如何根据发动机工作的需求配制出不同浓度、不同数量的可燃混合气，是汽油供给系统所要解决的主要问题，因此，化油器是其中关键的部件。汽油机燃油系统概述（1）汽油机燃油系统概述（1）化油器缸内直接喷射（FSI）气道喷射（EFI）化油器式喷油器进气道喷油器喷出的油雾化油器汽油泵排气管进排气歧管汽油滤清器消声器汽油箱化油器式汽油机供给系统空气滤清器电子控制式汽油机供给系统汽油机燃油系统概述（2）空滤器喉管节气门进气歧管进气门浮子浮子室量孔喷管预热套化油器式利用流动时在喉管处产生的负压，把汽油吸向节气门上部的进气通道中。结构越来越复杂；汽油雾化不良，混合气形成质量较差；瞬态工况响应慢；进气阻力大，充气效率低；各缸混合气不均匀；电控化油器也很难从本质上改善化油器的性能。2001年7月，禁止生产化油器类轿车和五人座客车。燃油喷射单点汽油喷射（SPI,Single-PointInjection）多点汽油喷射（MPI,Multi-pointInjection）缸内直接喷射（GDI，GasolineDirectInjection）单点多点直喷气汽油喷油器节气门发动机汽油机燃油系统概述（4）空气单点汽油喷射（Single-pointInjection）在多缸机上的节气门体上布置一个（或并列的两个）喷油器，喷出的汽油与空气混合后，经进气歧管分配至各缸。也称节气门体喷射（TBI，ThrottleBodyInjection）或中央喷射（CFI，CentralFuelInjection）Multi-pointInjection）每缸用一个喷油器，进气道喷射。目前汽油机的主流燃油系统。汽油机燃油系统概述（5）空气多点汽油喷射（MPI,节气门汽油喷油器发动机进气道喷射PortFuelInjection节气门喷油器汽油机燃油系统概述（6）空气缸内直接喷射（GDI，GasolineDirectInjection）每缸用一个喷油器，在进气或压缩行程中将汽油喷入气缸。汽油发动机汽油机燃油供给系统汽油机燃油系统概述汽油及其使用性能汽油机对混合气浓度的要求化油器供油系统电控喷油系统汽油机管理系统汽油及其使用性能（1）汽油石油产品，汽油机燃料(密度小、易挥发)多种烃的混合物，主要成分C、H提炼方法：直馏法、列化法汽油在发动机内燃烧时氧气充足＋与汽油混合均匀，则完全燃烧，产物CO2和H2O氧气不足或混合不良，不完全燃烧；燃烧产物CO2、H2O之外，还有CO和HC（对环境和人体有害）高温下空气中的氮气氧化生成NOx汽油及其使用性能（2）蒸发性发动机在各种条件下迅速起动、加速和正常运转：汽油蒸发性好，在极短时间内完全蒸发汽化，并与空气形成均匀混合气，完全燃烧。蒸发性不好不能完全汽化，混合气不均匀，发动机燃油消耗量和有害排放增加；未蒸发的燃油冲掉气缸壁上的润滑油膜，加剧气缸壁和活塞磨损。蒸发性太好汽油在管路中就蒸发形成气泡，阻碍汽油流通（气阻），导致供油不畅馏程10%(馏出温度70℃)、50%(120℃)、90%(190℃)，终馏点(205℃)饱和蒸汽压：一般限定不得超过74～88kPa，否则容易“气阻”汽油及其使用性能（3）抗爆性爆燃：汽油机火花塞点火。正常燃烧情况下，火焰从火花塞端一直传播到燃烧室壁；若火焰传播过程中，远离火花塞的混合气自行发火燃烧，则缸内压力急剧增大，并发生强烈震荡，在缸内产生清脆的金属敲击声。汽油及其使用性能（4）抗爆性爆燃使发动机过热，功率下降，磨损加剧。汽油在气缸内燃烧时不发生爆燃的能力称为抗爆性。用抗爆性好的汽油，可提高发动机压缩比（热效率）而不发生爆燃。用辛烷值评定汽油抗爆性。辛烷值越高，抗爆性越好；通常将正庚烷（C7H16）（抗暴性差）与异辛烷（C8H18）（抗暴性好）按一定比例混合，构成不同体积百分比的异辛烷和正庚烷的标准汽油，其中异辛烷含量的百分数叫做辛烷值；汽油辛烷值试验测出，按试验条件不同，有马达法辛烷值（MON）和研究法辛烷值（RON）。国产汽油的牌号就是用辛烷值表示的（90＃、93＃、97＃、98＃）如90＃汽油表示用研究法测出的辛烷值不小于90。汽油及其使用性能（5）正庚烷（C7H16）（抗暴性差）异辛烷（C8H18）（抗暴性好）汽油机燃油供给系统汽油机燃油系统概述汽油及其使用性能汽油机对混合气浓度的要求化油器供油系统电控喷油系统汽油机管理系统汽油机对混合气浓度的要求－混合气浓度表示方法（1）可燃混合气浓度可燃混合气中空气和燃油的比例。用空燃比和过量空气系数表示按照化学反应方程式，1kg汽油完全燃烧需空气约为14.8kg。＝14.8，称为理论空燃比或化学计量空燃比。此混合气为理论混合气。14.8，浓混合气14.8，稀混合气空气质量燃油质量空燃比（Air/FuelRatio）可燃混合气中空气质量与燃油质量之比，=汽油机对混合气浓度的要求－混合气浓度表示方法（2）混合气过浓、过稀都不能着火燃烧。一般火焰传播上限＝5.9~7.4，火焰传播下限＝19.2~20.7。过量空气系数a1，浓混合气a=1,理论混合气a1，稀混合气燃烧1kg燃油实际供给的空气质量完全燃烧1kg燃油所需的理论空气质量a=8.910.411.813.314.816.317.819.220.7a0.60.70.80.91.01.11.21.31.4汽油机对混合气浓度的要求－混合气浓度表示方法（3）空燃比和过量空气系数的对应关系汽油机对混合气浓度的要求－对发动机性能的影响（1）混合气浓度对发动机性能的影响功率燃油消耗率排放实验条件发动机转速不变，节气门全开改变汽油量孔尺寸以改变供油量经济混合气功率混合气汽油机对混合气浓度的要求－对发动机性能的影响（2）混合气浓度发动机性能a=1（理论混合气）实际上，汽油不能完全燃烧a＞1汽油完全燃烧a=1.05~1.15油耗最低a＞1.15混合气可以完全燃烧，但燃烧速度慢，功率下降a＞1.3-1.4（火焰传播下限）火焰无法传播a=0.85-0.95燃烧速度快，热损失小，功率最大；但不完全燃烧，油耗大；冒黑烟；排气放炮a=0.43-0.85过浓，功率下降a＜0.4(火焰传播上限)空气量极少，无法燃烧三效催化转换器效率（%）80%转化效率窗口区汽油机对混合气浓度的要求－对发动机性能的影响（3）汽油机采用三效催化转换器，可将排放中CO、HC和NOx的80～90％转化为CO2、H2O和N2。三效催化器只有在理论空燃比时转化效率才比较高。a汽油机对混合气浓度的要求－稳定工况最佳混合气浓度（1）稳定工况汽油机工作特点1.工况变化范围很大：0-100%2.大部分时间发动机实在中等负荷下工作的：客车40%-60%货车70%80%1.怠速和小负荷工况φa=0.6-0.92.中等负荷工况φa=0.9-1.13.大负荷和全负荷工况φa=0.85-0.95供给方式部分负荷工况进气门接近全开及全开工况化油器供油大体接近于最经济混合气随负荷加大而逐渐加浓到进气门全开时的最大功率混合气电控汽油喷射，无三效催化转换器开环控制，按大体接近于最经济混合气供油开环控制，随负荷加大而逐渐加浓到进气门全开时的最大功率混合气电控汽油喷射，有三效催化转换器闭环控制，空燃比在化学计量空燃比附近汽油机对混合气浓度的要求－稳定工况最佳混合气浓度（2）汽油机对混合气浓度的要求－稳定工况最佳混合气浓度（3）热机怠速怠速：发动机无功率输出，只维持自身运转。热机怠速：汽车行驶中遇阻停车，离合器分离或自变速器空挡，发动机维持自身（及自动变速器的变器泵轮）并带发动机、空调压缩机和动力转向泵等汽车附件运转。供给方式进气量空燃比怠速转速r/min化油器供油节气门最小开度只能在发动机运行前调整a＝～0.8，使最小节气门开度下指示功率最大600～800，出于省油考虑电控汽油喷射，无三效催化转换器机械节气门：怠速进气通路面积自动变化，使怠速转速保持一定电动节气门：ECU控制节气门开度开环控制a略小于1闭环控制，有两个怠速控制目标值以适应不同情况：低：800～900高：1000～1200电控汽油喷射，有三效催化转换器闭环控制a1汽油机对混合气浓度的要求－稳定工况最佳混合气浓度（4）热机怠速汽油机对混合气浓度的要求－非稳定工况最佳混合气浓度（1）非稳定工况（过渡工况）冷起动暖机加速减速汽油机对混合气浓度的要求－非稳定工况最佳混合气浓度（2）冷机起动及暖机φa=0.4-0.6冷起动时进气管、进气道和气缸壁温度低，进气流速低，油、气混合不良，汽油不易蒸发，相当一部分积在进气管、进气道和气缸壁，使得缸内混合气稀至着火界限之外。冷起动时提供名义空燃比极浓的混合气。暖机过程中，随着冷却水温升高而逐渐减少供油量，直至发动机达到正常温度。汽油机对混合气浓度的要求－非稳定工况最佳混合气浓度（3）加、减速工况在加大节气门开度使发动机加速和关小进气门以减速的过程中，发动机进气量会随进气门开度变化而立即发生变化，进入气缸的油量也必须立即相应地改变。化油器发动机：汽油的流动惯性大于空气，吸入的汽油量变化比空气变化滞后，且节气门开度变化后，聚在进气管（道）内壁的油膜蒸发情况也不利于混合气浓度相应变化。电控汽油喷射发动机：获得变油量的信息滞后于空气量的变化。汽油机对混合气浓度的要求－非稳定工况最佳混合气浓度（4）加速进气管（道）内压力提高，汽油蒸发变差，沉积在进气管（道）的汽油油膜增厚，混合气暂时变稀；化油器还有进油惯性问题。比相应的稳定工况的空燃比更浓的混合气减速变稀。电控汽油机高速中突然关闭节气门时，停止供油，待转速降至稍高于怠速转速时再供油。汽油机燃油供给系统汽油机燃油系统概述汽油及其使用性能汽油机对混合气浓度的要求化油器供油系统电控喷油系统汽油机管理系统化油器式汽油机供给系统组成简单化油器工作原理化油器主要工作系统化油器供给系的特点供给系的辅助装置化油器式汽油机供给系统—组成（1）空气供给装置空气滤清器、消声器、节气门可燃混合气形成装置化油器可燃混合气供入和废气排出装置进气歧管、排气管、消声器功用根据发动机运转工况的需要，配制一定数量和浓度的可燃混合气供入气缸。组成燃油供给装置汽油箱汽油滤清器汽油泵化油器式汽油机供给系统—组成（2）空气滤清器汽油箱汽油泵消声器排气管油管汽油滤清器进气歧管化油器进气总管化油器汽油泵排气管进排气歧管汽油滤清器消声器汽油箱化油器式汽油机供给系统—组成（3）空气滤清器化油器化油器式汽油机供给系统——简单化油器工作原理（1）空气文丘里（Venturi）管原理简单化油器的组成理想化油器特性简单化油器工作特性混合气汽油化油器式汽油机供给系统——简单化油器工作原理（2）化油器利用吸入空气流的动能实现汽油雾化的装置。关键部件是喉管——文丘里管。文丘里（Venturi）管原理流体流经截面积较小的喉管时，流速增大，静压力减小（流体力学中伯努利方程描述）。若空气流经喉管，入口处为大气压，则喉口处形成一定真空度大气压力低于大气压力低速/压力高高速/压力低低速/压力高喉管：用以计量流入发动机的空气量，并产生为吸出和空气量相匹配的燃油所需的真空度。浮子室：用以保持为供给发动机以稳定的燃料量所需的一定的油面高度，及保持一定的燃油量。化油器式汽油机供给系统——简单化油器工作原理（3）空滤器简单化油器的组成喉管节气门进气歧管进气门浮子浮子室量孔喷管预热套化油器式汽油机供给系统——简单化油器工作原理（4）简单化油器的组成（续1）喷油管：准确地计量喷入气流中的燃料。喷油管出口高出浮子室油面5～10mm，以防止汽车停在斜坡路上燃油从喷油管溢出。节气门：由驾驶员操纵，用以改变进入发动机气缸内的混合气量。混合室：喷油管后的空腔，使流动的空气与吸出的燃油混合。空滤器喉管节气门进气歧管进气门