第4章-汽油机燃油系统

1第四章汽油机供给系统2第一节汽油及其使用性能汽油机所用的燃料是汽油，在进入气缸之前，汽油和空气已形成可燃混合气。可燃混合气进入气缸内被压缩，在接近压缩终了时点火燃烧而膨胀作功。可见汽油机进入气缸的是可燃混合气，压缩的也是可燃混合气，燃烧作功后将废气排出。因此汽油供给系的任务是根据发动机的不同情况的要求，配制出一定数量和浓度的可燃混合气，供入气缸，最后还要把燃烧后的废气排出气缸。汽油是汽油机的燃料。汽油是石油制品，它是多种烃的混合物，其主要化学成分是碳(C)和氢(H)。汽油使用性能的好坏对发动机的动力性、经济性、可靠性和使用寿命都有很大的影响。因此，车用汽油需要满足许多要求。见表4-1.馏程：燃油在规定条件下蒸馏出某一百分比的温度范围。保和蒸汽压：在规定条件下燃油和燃油蒸汽达到平衡状态时，燃油蒸汽的压力。思考题1：何谓汽油的抗爆性？汽油的抗爆性用何种参数评价？汽油的牌号与其抗爆性有何关系？可燃混合气在压缩过程终了时利用火花塞点燃。在正常燃烧的情况下，火焰从火花一直传播到远离火花塞的末端。若在火焰传播过程中，末端混合气自行发火燃烧，这时气缸内的压力急剧增高，并发生强烈的振荡，在气缸内产生清脆的金属敲击声，称这种不正常燃烧现象为爆燃。汽油在发动机气缸内燃烧时不发生爆燃的能力称为汽油的抗爆性。汽油的抗爆性用辛烷值评定。辛烷值越高，抗爆性越好。我国用研究法辛烷值划分车用汽油牌号。因此汽油的牌号与其抗爆性有直接关系。汽油标号：90#93#97#指汽油的辛烷值，不同号数的汽油，其含碳量也不一样。汽油排号越高辛烷值就高抗爆性就越好盲目使用高标号汽油，不仅会在行驶中产生加速无力的现象，而且其高抗爆性的优势无法发挥出来，还会造成金钱的浪费。柴油标号：0#-20#-30#-35#指柴油的凝固点，温度过低，容易结蜡。根据温度不同，选择不同型号的柴油。补充小知识闪点（flashpoint）定义：燃油在规定结构的容器中加热挥发出可燃气体与液面附近的空气混合，达到一定浓度时可被火星点燃时的燃油温度。危险等级：油品的危险等级是根据闪点来划分的，闪点在45℃以下的叫易燃品；45℃以上的为可燃品。从闪点可判断油品组成的轻重，鉴定油品发生火灾的危险性。6安全性质：闪点是表示石油产品蒸发倾向和安全性质的项目，闪点越高越安全。在储存使用中禁止将油品加热到它的闪点，加热的最高温度，一般应低于闪点20~30℃。区分液体：根据消防工程设计及应用，根据闪点的不同将可燃液体为了三大种类。即：甲类液体：闪点小于28℃的液体。（如原油、汽油等）乙类液体：闪点大于或等于28℃但小于60℃的液体。（如喷气燃料、灯用煤油）丙类液体：闪点大于60℃以上的液体。（重油、柴油、润滑油等）7测闪点的方法（国标）开口闪点：用规定的开口闪点测定器所测得的结果叫做开口闪点，以℃表示。常用于测定润滑油。按GB/T267-88标准方法测开杯闪点时，把试样装入内坩埚到规定的刻度线。首先迅速升高试样温度，然后缓慢升温，当接近闪点时，恒速升温，在规定的温度间隔，用一个小的点火器火焰按规定速度通过试样表面，以点火器的火焰使试样表面上的蒸汽发生闪火的最低温度，作为开杯闪点。继续进行试验，直到用点火器火焰使试样发生点燃并至少燃烧5s时的最低温度，作为开杯法燃点。为了测准闪点，必须严格控制操作条件，尤其是升温速度。该方法重复性（同一操作者用同一台仪器重复试验）结果之差不得大于8℃；再现性（两个实验室对同一个样品进行检测）结果之差不得大于16℃。闭杯法的精密度则高一些，其重复性结果之差不得大于2℃/5.5℃（闪点﹥104℃）；再现性结果之差不得大于3.5℃/8.5℃（闪点﹥104℃）。8闭口闪点：用规定的闭口闪点测定器所测得的结果叫做闭口闪点，以℃表示。常用以测定煤油、柴油、变压器油等。按GB/T261-2008标准方法测闭杯闪点时，将样品倒入试验杯中，在规定的速率下连续搅拌，并以恒定速率加热样品。以规定的温度间隔，在中断搅拌的情况下，将火源引入试验杯开口处，使样品蒸汽发生瞬间闪火，且蔓延至液体表面的最低温度，此温度为环境大气压下的闪点，再用公式修正到标准大气压下的闪点。该方法重复性结果之差不得大于0.029X（X为两次试验平均值）；再现性结果之差不得大于0.071X。910第二节汽油发动机燃油系统一、燃油系统的功用及组成燃油系统的功用：a)根据发动机运转工况的需要，向发动机供给一定数量的、清洁的、雾化良好的汽油，以便与一定数量的空气混合形成可燃混合气。b)燃油系统还需要储存相当数量的汽油，以保证汽车有相当远的续驶里程。组成：燃油系统主要有油箱、电动燃油泵、燃油滤清器、燃油分配管、燃油压力调节器和喷油器等辅助装置。第二节汽油发动机燃油系统组成汽油供给装置：油箱、电动燃油泵、燃油滤清器和油管。空气供给装置：空气滤清器。可燃混合气准备装置：喷油器（化油器）。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（减少噪声和消除废气中的火焰及火星）。燃料供给方式化油器方式汽油喷射方式12空气滤清器化油器汽油泵汽油滤清器油管油箱13当空气流经喉管时，由于喉管通道狭窄，空气流速加快，压力下降，在浮子室和喉管口处产生压力差，汽油从量孔中喷出。针阀浮子浮子室喷管进气预热装置进气歧管量孔量孔节气门喉管二、可燃混合气的形成过程14二、可燃混合气的形成过程三、发动机运转工况对可燃混合气成分的要求(一)可燃混合气成分的表示法可燃混合气中空气与燃油的比例称为可燃混合气成分或可燃混合气浓度，通常用过量空气系数和空燃比表示。1.过量空气系数燃烧1kg燃油实际供给的空气质量与完全燃烧1kg燃油的化学计量空气质量之比为过量空气系数，记作φa。即φa=1的可燃混合气称为理论混合气；φa＜1的称为浓混合气；φa＞1的则称为稀混合气。16三、发动机运转工况对可燃混合气成分的要求2.空燃比可燃混合气中空气质量与燃油质量之比为空燃比，记作σ。即按照化学反应方程式的当量关系，可求出1kg汽油完全燃烧所需空气质量即化学计量空气质量约为14.8kg。显然，σ=14.8的可燃混合气为理论混合气；σ＜14.8的为浓混合气；σ＞14.8的为稀混合气。空燃比σ=14.8称为理论空燃比或化学计量空燃比。σ=14.8对应空燃比为φa=1书中表4-2为σ和φa的对应关系表。混合气的浓度对发动机性能的影响混合气种类空气过量系数发动机功率耗油率性能火焰传播上限0.4混合气不燃烧，发动机不工作过浓混合气0.43~0.87减小激增燃烧室积炭、排气管冒黑烟，放炮功率混合气0.88最大增大10~15%输出最大功率标准混合气1.0减小2%增大4%经济混合气1.11减小8%最小过稀混合气1.13~1.33显著减小显著增大回火、发动机过热、加速性变坏火焰传播下限1.4混合气不燃烧，发动机不工作18思考题2：汽车发动机运转工况对可燃混合气成分有何要求？各种运行工况对可燃混合气成分有何要求如下：1）稳定工况对混合气的要求工况混合气浓度怠速和小负荷少量浓混合气，=0.6~0.8中等负荷=1.05~1.15大负荷和全负荷质浓量多的混合气，=0.85~0.95思考题2：汽车发动机运转工况对可燃混合气成分有何要求？2）过渡工况对混合气的要求工况混合气冷起动（发动机由静止到运动）极浓=0.2~0.6暖机随温度而升高加速及时加浓20四、辅助装置(一)汽油箱汽油箱的功用是储存汽油。其数目、容量、形状及安装位置均随车型而异。汽油箱的容量应使汽车的续驶里程达300～600km。汽油箱由钢板或塑料制造。在汽油箱上还装有油面指示表传感器、出油开关和放油螺塞等。汽油箱内通常有挡油板，为的是减轻汽车行驶时汽油的振荡。汽油滤清器汽油箱支架加油管汽油箱盖滤网加油延伸管油面指示表传感器浮子出油开关放油螺栓油箱1.汽油输出，液面降低，形成真空度，汽油泵吸油困难，甚至无法工作。（吸饮料）2.温度升高，汽油蒸汽过多，压力变大。过大可引发爆炸。（高压锅）解决办法：空气阀和蒸汽阀汽油机的油箱盖装有空气阀和蒸汽阀，当油平面下降，油箱内压力低于大气压力0.098MPa，空气阀打开，使空气进入油箱。当油箱内汽油挥发，蒸汽压力高于大气压力0.11MPa时，蒸汽阀打开，使油气泄入大气。油箱盖作用：密封汽油箱。结构：蒸汽阀弹簧弹簧空气阀(二)汽油滤清器汽油从汽油箱进入汽油泵之前，先经过汽油滤清器除去其中的杂质和水分，以减少汽油泵和化油器等部件的故障。滤芯多用多孔陶瓷或微孔滤纸制造。陶瓷滤芯结构简单，不消耗金属，滤清效果较好，但滤芯不易清洗干净，使用寿命短。纸质滤芯滤清效果好，结果简单，使用方便。现代轿车发动机多采用一次性使用、不可拆式纸质滤芯汽油滤清器，一般每行驶30000km整体更换一次。(二)汽油滤清器功用：除去汽油中的水分和杂质，使汽油能达到发动机工作的需要。类别：可拆式、不可拆式结构：进、出油口不可装反纸质汽油滤清器中央多孔筒折叠纸滤芯多孔滤纸外筒五、辅助装置(三)汽油泵汽油泵的功用是将汽油从汽油箱吸出，经油管和汽油滤清器泵入化油器浮子室。汽车上采用的汽油泵有机械驱动式和电动式两种。1.机械驱动式汽油泵机械驱动式汽油泵由发动机配气机构凸轮轴或中间轴上的偏心轮驱动。不同型号的汽油泵，其结构和工作原理基本相同。1.机械驱动式汽油泵1、功用：将汽油从油箱中吸出，经管路和汽油滤清器，然后泵入化油器浮子式。2、结构：回位弹簧泵膜出油单向阀出油口进油口进油单向阀摇臂汽油泵工作演示汽油泵的最大供油量比汽油机最大耗油量大2.5～3.5倍。当泵油量大于耗油量，油泵出油管路中的压力提高，反应到油泵，使膜片行程缩短或停止工作。桑塔纳发动机汽油泵进油口出油口滤网回位弹簧摇臂3、工作原理正是由于有了汽油泵，汽油箱才能安放到远离发动机的汽车尾部，并低于发动机电动汽油泵电动式汽油泵，不靠凸轮轴带动，而靠电磁力带动。这种电动泵，可自由选择安装位置，并能防止气阻现象汽油泵装在油箱内，浸在燃油中，即电动燃油泵。电动汽油泵工作原理第三节电子控制汽油喷射系统一、汽油喷射系统的分类汽油喷射式发动机的燃油系统简称汽油喷射系统，它是在恒定的压力下，利用喷油器将一定数量的汽油直接喷入气缸或进气管道内的汽油机燃油供给装置。与化油器相比，汽油喷射系统具有下列优点：1)能根据发动机工况的变化供给最佳空燃比的混合气；2)供入各气缸内的混合气，其空燃比相同，数量相等；3)由于进气管道中没有狭窄的喉管，因此进气阻力小，充气性能好。因此，汽油喷射式发动机具有较高的动力性和经济性，良好的排放性。此外，发动机的振动有所减轻，汽车的加速性也有显著改善。一、汽油喷射系统的分类电控汽油喷射系统类型：节气门体燃油喷射----单点电喷气道燃油喷射—--多点电喷缸内直接喷射燃油电控汽油喷射系统类型汽油喷射汽油节气门体空气喷油器节气门发动机进气道空气汽油节气门喷油器发动机发动机节气门喷油器汽油缸内直喷空气气道喷射汽油机电控喷油系统比较电控汽油喷射系统类型气道燃油喷射节气门体燃油喷射缸内直接喷射燃油气道喷射燃油系统－组成（1）喷油器油管油轨燃油滤清器油压调节器油箱燃油泵燃油系统组成油箱电动燃油泵燃油滤清器燃油压力调节器燃油管路喷油器（电控系统的执行器）喷油器油箱油压调节器燃油滤清器燃油泵气道喷射燃油系统－组成（2）油轨无回油管供油系统油压调节器装在油箱内或其附近流经油轨的汽油都是要喷入发动机的，回流的汽油温度低（未经发动机仓气缸盖附近加热），有利于蒸发污染控制。无回油管或很短限压阀及压力传感器油箱电动燃油泵（带燃油滤清器）喷油器时钟模块气道喷射燃油系统－组成（3）油轨按需供油系统系统提供发动机需要的油量和油压取消了压力调节器，ECU闭环控制输出油压；改变油泵电机的驱动电压，从而控制油量气道喷射燃油系统－喷油时序（1）同时喷射——各缸喷油器同时喷射。有时一些油喷到了缸内。气道喷射燃油系统－喷油时序（2）分组喷射——将喷油器分成几组，各组喷油器轮流交替喷射气道喷射燃油系统－喷油时序