《汽油机供给系统》PPT课件.ppt

第四章 汽油机供给系统,主要内容,概述 发动机运转工况对可燃混合气成分的要求 化油器式燃料供给系统 电控汽油喷射系统,第一节 概 述,汽油及其使用性能 汽油机供给系统的功用与组成,汽油,概述： 从石油中提炼出来的碳氢化合物、密度小、易挥发。 按提炼方法：直馏汽油、裂化汽油 使用性能指标： 蒸发性 热值 抗爆性,汽油的使用性能指标,(1) 汽油的蒸发性 馏程：10%(70)、50%(120)、90%(190)馏出温度，终馏点(205) 汽油机工作时其汽油管路温度升高，使汽油蒸汽压达到饱和值，将产生大量蒸汽泡，防碍流动，该故障称为“气阻”。 (2) 汽油的热值 1Kg汽油完全燃烧时所产生的热量，汽油热值约为44000kJ/kg。 (3) 汽油的抗爆性 抗爆性是指汽油在发动机气缸中燃烧时抵抗爆燃的能力，一般用辛烷值表示。 汽油的辛烷值有研究法辛烷值（RON）和马达法辛烷值（MON）之分，二者之和的一半为抗爆指数。 我国国家标准用RON划分车用汽油牌号。例如，代号为RQ93的汽油，其辛烷值不小于93。,汽油机供给系统的功用与组成,功用 根据发动机的不同工况的要求，配制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 三个要点： 可燃混合气（？）的来源： 供入多少可燃混合气？浓度？ 排除废气,汽油机供给系的组成,（1）燃油供给装置：汽油箱、汽油滤清器 、 汽油泵、油管 （2）空气供给装置：空气滤清器 （3）可燃混合气形成装置：化油器或汽油电控喷射装置 （4）可燃混合气供给和废气排出装置：进气管、排气管、排气消声器,空气供给装置,组成,可燃混合气形成装置,混合气供给与废气排出装置,燃油供给装置,可燃混合气形成装置,混合气供给与废气排出装置,燃油供给装置,空气供给装置,组成,汽油机供给系统的发展,第二节 发动机运转工况对可燃混合气成分的要求,可燃混合气 可燃混合气成分对发动机性能的影响 汽车发动机各种工况对混合气成分的要求,可燃混合气,指空气与燃料的混合物，其成分对发动机的动力性、经济性与排放特性有很大影响 可燃混合气的成分指标： 空燃比 过量空气系数,空燃比（）=（空气的质量）/（燃油的质量）,过量空气系数（ ）=（燃烧1kg燃料实际供给的空气质量）/（完全燃烧1kg燃料所需的理论空气质量）, 汽油机的理论空燃比为14.7kg,欧美等国采用,中苏等国采用, =14.7为理论混合气；14.7为稀混合气。,可燃混合气成分对发动机性能的影响,可燃混合气的成分对发动机性能的影响是通过试验显示的。 在发动机转速一定和节气门全开条件下，流入空气量为定值，通过改变供油量，即可得到过量空气系数不同的可燃混合气，并测得相应的发动机功率和燃油消耗率。,可燃混合气成分对发动机性能的影响,a =1.051.15：经济混合气， 有适量多的空气，满足完全燃烧的条件，be最小 a = 0.850.95 ，功率混合气，汽油含量较多，燃烧速度最快，Pe最大 a1.11：过稀混合气a0.88：过浓混合气 过稀过浓：Pe，be,混合气过稀，燃烧速度太低，损失热量多，造成发动机温度过高，严重过稀时，燃烧可延续到进气过程。 火焰传播下限：当混合气稀到a=1.4 以上，火焰无法传播 混合气过浓：燃烧不完全，产生大量的CO，造成气缸盖，活塞顶和火花塞积炭，排气管冒黑烟。 火焰传播上限：混合气浓到a=0.4以下，可燃混合气火焰无法传播。,在节气门全开： 最佳范围：0.81.2，动力性和经济性都比较好，即Pe较大，be较小。 0.850.95时，发动机可得到较大的功率。 1.051.15时，发动机可得到较好的燃油经济性。 节气门不同开度： 开度越小、发动机负荷越小，最大功率的值也小。,汽车用汽油机工作特点： 工况变化范围很大，负荷可从0100，转速可从最低稳定转速最高转速，而且有时工况变化非常迅速。 在汽车行驶的大部分时间内，发动机是在中等负荷下工作的。轿车：4060；货车：7080。,汽车发动机各种工况对可燃混合气成分的要求,汽车运行工况对可燃混合气的要求,（1） 稳定工况时所需的混合气 怠速和小负荷 中等负荷 大负荷和全负荷,怠速 指发动机在对外无功率输出的情况下以最低转速运转，混合气燃烧后所作的功，只用以克服发动机的内部阻力，使发动机保持最低转速稳定运转。 怠速运转一般为300700r/min，转速低，空气流速也低，汽油雾化不良，与空气的混合也很不均匀。节气门开度很小，吸入气缸的混合气量很少。混合气被残余废气严重稀释，燃烧速度减慢甚至熄火。 要求供给浓混合气（0.60.8）。 小负荷 节气门开度25以内,进入的混合气较少； 汽油雾化、蒸发条件有所改善，上一循环的残余废气占的比例相对较多，不利于燃烧。 为保证小负荷工况的工作稳定性，仍提供浓混合气（0.70.9）。,各种工况时混合气成分的要求,中负荷 发动机大部分时间在中负荷工作(节气门开度25 85) ，经济性要求为主，应供给耗油率小的混合气。 提供经济混合气（a1.0 1.15），保证较好的燃油经济性。功率损失不多，节油效果却很显著。 大负荷、全负荷 需要克服大阻力（如上陡坡）时，要求发出最大功率，驾驶员往往需要将加速踏板踩到底，使节气门全开，在全负荷下工作 。 尽量发挥其动力性，经济性要求居次要地位，由以满足经济性要求逐渐转到满足动力性要求为主。 提供功率混合气（a0.85 0.95）,各种工况时混合气成分的要求,汽车运行工况对可燃混合气的要求,（2） 过渡工况时所需的混合气 冷起动 加速,冷起动 温度低，汽油不易蒸发雾化；起动时转速低，空气流动速度很低，雾化条件差。 进入气缸的混合气中汽油蒸气太少，混合气过稀，不能着火。 要求供给很浓的混合气（a0.40.6），使进到气缸的混合气达到着火界限。 加速 当驾驶员猛踩踏板，节气门开度突然加大，以期发动机功率迅速增大。 空气流量和汽油供油量均随之增大，汽油惯性空气惯性，要滞后一段时间，混合气暂时过稀。 为防止混合气瞬间变稀，恶化加速性能，需额外供给燃油。,各种工况时混合气成分的要求,各种工况时混合气成分的要求,结论：通过上述分析，可以看出 发动机运转情况复杂，各种运转情况对可燃混合气的成分要求不同 。 从小负荷到中负荷供给由浓到稀的混合气，直至供给经济混合气，以保证发动机工作的经济性。 从大负荷到全负荷阶段，要求混合气由稀变浓，最后加浓到功率混合气，以保证发动机发出最大功率。,理想供油特性： 横坐标：发动机负荷 纵坐标：过量空气系数,实际上对于一定的发动机，相应于一定工况，汽油机只能供应一定a值的可燃混合气，该a值究竟要满足动力性，还是经济性，还是二者适当兼顾，这就要根据汽车及发动机的各种工况进行具体分析。,1.相对于最大功率的a值 2.相对于最小燃油消耗率的a值 3.理想化油器特性,第三节 化油器式燃料供给系统,简单化油器的组成与原理 化油器的基本结构 燃油供给装置,简单化油器的组成与原理,组成 浮子室、喷管、量孔 喉管、节气门 功能 将汽油与空气混合，经气管被分配到各个气缸。 空气流量：取决于喉管的形状与尺寸 汽油流量：取决于喉管的真空度,简单化油器,浮子室 汽油由进油口进入浮子室，浮子室油面高度影响喷出油量的多少，必须保持油面高度一定 浮子 保持油面高度一定，浮子上有针阀。用针阀来控制， 浮子室与大气相通,简单化油器,喷管： 喷出汽油 喷油管出口高出浮子室油面25mm，防止燃油从喷管自动溢出 量孔： 控制汽油的流量,简单化油器,喉管： 减小空气流通断面，提高空气流速， 产生适量的真空度，使流入的空气量与吸收的燃油相匹配。 节气门： 椭圆形片状阀门 由驾驶员操纵，改变进入气缸内的混合气量,简单化油器的工作原理,化油器工作原理： 汽油和空气的自动计量、雾化、混合装置。 关键部件是喉管（空气管中段 细腰管） 流体流经截面积较小的喉管时，流速增大，压力减小。 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,简单化油器的特性曲线,简单化油器特性曲线： 在转速一定时，简单化油器所供给的可燃混合气浓度随节气门开度变化的规律。当节气门开度逐步增大时，流经喉管的空气流量和流速也逐步增加，汽油与空气一同增加。 试验证明： 在节气门小开度的范围内，随着节气门开度的加大，汽油流量的增长率比空气流量的增长率大，因而可燃混合气明显地逐渐由稀变浓。 继续加大节气门开度，汽油流量和空气 流量的增长率逐渐接近，因而可燃混合气 的浓度也逐渐趋于稳定。,理想化油器特性与简单化油器的比较,简单化油器与理想化油器相反。为保证汽油机在各种工况下都能供给适当浓度的可燃混合气。 在现代化油器结构上，采用了一系列自动调配混合气浓度的装置，其中包括主供油系统、起动系统、怠速系统、大负荷加浓系统（省油器）和加速系统。,化油器的基本结构,主供油系统 怠速系统 加浓系统 加速系统 起动系统,主供油系统,功能 提供常用工况使用的可燃混合气（1.051.15）。 在除怠速和极小负荷以外的全部工况内，均参加工作。 改进方法（浓稀） 降低主量孔处真空度 结构：在喷管上加开一个通气管，其上设有控制渗入空气流量的空气量孔,主供油系统,空气量孔 引入少量空气，适当降低吸油真空度，抑制汽油流量的增长率，使混合气浓变稀，以符合理想化油器特性的要求。 燃油中渗入少量空气，喷出油液呈泡沫状，有助于燃油的雾化和蒸发。,演示,怠速系统,功能 保证在怠速和很小负荷时供给很浓的混合气（0.60.8），使发动机从怠速工况圆滑过渡到小负荷工况而不致造成混合气突然过稀，使发动机熄火。 采用方法分析 转速低，节气门接近全闭，喉管处的真空度低，油吸不出，节气门后的真空度高，因此可在此处加怠速油道来解决。,怠速系统,结构特点 怠速喷口与主喷口并联。 怠速空气量孔：功能与主空气量孔相同；还可防止虹吸作用。 怠速过渡孔：工况变化时，混合气浓度圆滑过渡,演示,加浓系统,功能： 主要针对大负荷全负荷工况 由于主供油系统的作用，使混合气随负荷的增加而变稀，故在大负荷下需要加浓，以保证发动机发出最大功率。 方式： 机械加浓 真空加浓,加浓系统,机械加浓 节气门开启时，摇臂转动，带动拉杆和推杆一起下行； 在节气门开度达到80 % 85%（大负荷），推杆才顶开加浓阀。汽油便从浮子室经加浓阀和加浓量孔流入主喷管，与从主量孔来的汽油汇合，一起由主喷管喷出。,演示,加浓装置,真空加浓 是否起作用（柱塞杆顶开加浓阀）取决于节气门之后的真空度。真空度较大时，加浓柱塞两端压力差克服弹簧力，使柱塞位于加浓气缸上部 大负荷时，节气门后的压力升高，弹簧伸张，推开加浓阀，真空加浓起作用。,演示,弹簧一般是压缩的,加速系统,功能 需要加速或超车时，急速的加大节气门开度，使发动机功率迅速增大，此时需要供给浓混合气。 加速系统的作用：在节气门突然开大时，及时将一定量的额外燃油一次性地喷入喉管，使混合气临时加浓，以适应发动机加速的需要。 方式 活塞式机械加速泵,加速系统,当节气门迅速开大时，由于活塞下移很快，泵腔油压迅速增大，使进油阀紧闭，同时顶开出油阀，泵腔内所存储的汽油便从加速量孔喷入喉管内，加浓混合气。,演示,起动系统,功能 冷起动时，在化油器内形成极浓的混合气（0.40.6)，使混合气中油足够多，保证发动机能够顺利起动。 工作特点 起动时，阻风门关闭，通过阻风门边缘的缝隙流入的空气量很少，在阻风门后方产生极大真空度。 主供油、怠速系统同时起作用。 真空度大到一定程度时，自动阀打开，进入部分空气，以免混合气过浓。,演示,化油器的操纵机构,节气门： 加速踏板 节气门拉扭 阻风门：阻风门拉扭,燃油供给装置,汽油供给装置由汽油箱、汽油滤清器和汽油泵等组成。,化油器式供给系辅助装置,汽油箱,功能 贮存汽油。一般普通汽车有一个油箱，越野军用车有两个油箱。油箱储备里程: 300 600km。 要求 密封性好 油箱盖一般带有空气阀和蒸汽阀 油面指示表传感器、出油开关和放油螺塞。,油箱,汽油滤清器,作用与工作原理 除去汽油中的杂质和水分。 水的密度大于汽油，故水分及较重的杂质颗粒沉淀于杯的底部，较轻的杂质随燃油流向滤芯被粘附在滤芯上，清洁的燃油通过纸滤芯渗入滤芯的内腔，然后从出油管流出。 型式 滤芯有：纸质滤芯、金属片缝隙式、多孔陶瓷滤芯。 纸质滤芯，效果好，成本低，制造和使用方便，采用最多。,汽油泵,功用 将汽油从油箱吸出，经管路和汽油滤清器，然后泵入化油器浮子室，保证连续不断地供油。 发动机大多采用机械驱动膜片式汽油泵，装在曲轴箱一侧，由凸轮轴上的偏心轮驱动。 构造： 由膜片、进出油阀、拉杆、摇臂、手摇臂、膜片弹簧、壳体等组成。,机械驱动膜片式汽油泵工作原理,手动泵：手摇臂 在发动机起动前，如果化油器浮子室内无油或储油不足时，就需要利用手摇臂泵油，将手摇臂上下摇动时，可带动半圆轴转动，通过内摇臂使膜片上下移动来实现泵油。,视频动画,第四节 电控汽油喷射系统,主要内容 概述 电控汽油喷射系统的基本类型 电控汽油喷射系统的组成与主要零部件,两种不同方式的比较,化油器式供给系特点,优点 工作可靠，不需消耗功率，使用维修方便，成本低廉。 缺点 结构越来越复杂，进气阻力大，充气效率低； 汽油雾化不良，混合气形成质量较差； 瞬态工况响应慢；各缸混合气不均匀，化油器难矫正； 不能保证理论空燃比排放。 1980年以前外国汽油机主要采用。国内2001年7月轿车禁用。,汽油喷射系统特点,优点 1）能根据发动机工况、使用场合的变化供给最佳浓度的可燃混合气。 2）进气管道中没有狭窄的喉管，进气阻力小，充气性能好。 3）多点燃油喷射系统的各缸可燃混合气量分配更加均匀。 缺点 系统复杂、价格昂贵、维修较难，对燃油的洁净度要求较高。 采用汽油喷射的发动机与传统的化油器式发动机相比，可使发动机的功率提高5%10%；油耗降低5%10%；有害废气减少15%20%。,汽油喷射系统分类,（2） 按喷射位置分 进气道、节气门体、 缸内喷射,（3） 按喷油方式分： 连续喷射、间歇喷射,（1）按喷射控制装置分 机械控制、机电混合控制、电控式,（4）按喷油器数量分 多点喷射、单点喷射,分类,喷射部位 节气门喷射：中央喷射或单点喷射 进气道喷射：主流系统、多点喷射 缸内喷射：要求压力高,分类,控制装置 机械控制：燃油计量通过机械传动与液力传动实现 机电混合控制：通过机械与液力控制喷射，设有电控单元、多个传感器和电液混合七调节器，提高了控制灵活性并扩展功能 电子控制：燃油计量由电控单元及电磁喷油器实现 喷射连续性 连续喷射：机械、机电混合控制 工作时，喷油器连续不断喷油，且大部分在进气门关闭时喷射的 间歇喷射：电控 同时喷射、分组喷射、顺序喷射,电控汽油喷射系统的基本类型,电控汽油喷射系统： 根据安装在发动机上的各种传感器检测到的发动机的各种状态，经判断、计算，精确控制喷油器的喷油量，使发动机在不同工况下，均能获得合适浓度的可燃混合气。 各类汽车上所采用的电控汽油喷射系统在结构上往往有较大的差别，在控制原理及工作过程方面也各具特点。本节介绍目前使用较多的、典型的电控汽油喷射系统 。,各种汽油喷射系统,L-Jetronic多点汽油喷射系统,特点： 采用空气流量传感器，以空气流量为控制基础 以空气流量与发动机转速作为控制基本喷油量的因素 接受节气门位置、冷却液温度、空气温度等传感器检测的表征发动机运行工况的信号作为喷油量的校正，以提高发动机的控制性能 组成： 燃油供给系统、空气供给系统、控制系统,L-Jetronic多点汽油喷射系统,燃油供给 燃油从燃油箱经电动汽油泵以一定的压力流经燃油滤清器，滤去杂质后，进入燃油分配管（又称燃油轨） 压力调节器：喷油器内燃油压力与进气管内气体压力之差保持恒定,电控L-Jetronic多点汽油喷射系统,空气供给： 测量和控制汽油燃烧所需的空气量 经空气滤清器过滤后，用空气流量计测量，通过节气门体进入进气总管，再分配到各进气歧管。,L型空气系统,L型叶片式空气流量计,电控L-Jetronic多点汽油喷射系统,控制系统：根据发动机运转状态和车辆运行状况确定汽油的最佳喷油量。 该系统由各传感器、ECU、各执行器组成。 各传感器信号:发动机转速、进气空气流量、起动信号、节气门位置、冷却液温度、进气温度； 主要传感器：空气流量计、 曲轴转角位置、冷却水温、 进气温度、 节气门位置、 氧传感器 ECU接收各种传感器传来的信号后，确定满足发动机运转状态的燃油喷射量，计算出控制喷油器的喷射时间，输出的各种控制指令由执行器执行,电控L-Jetronic多点汽油喷射系统,工作原理 根据进气量和发动机转速，计算基本喷油量； 根据进气温度和冷却水温，确定温度修正系数； 根据进气量变化率和冷却水温，确定突然加速修正系数； 根据氧传感器测得的空燃比，确定排气修正系数。 根据各修正系数，确定总修正系数和修正后得喷油量。 电子控制： 电控单元根据传感器信号进行计算、修正喷油器喷油的时间，使发动机获得该工况下所需的最佳可燃混合气浓度。,单点电控喷射系统,特点： 间歇喷射。燃油喷在节气门上 数字信息处理技术 利用节气门位置传感器提供负荷信息、负荷范围信息以及加速和减速信息 利用分电器的点火触发系统提供转速信息，并触发喷油脉冲 不再利用冷起动喷油器和温度时间开关实现冷起动加浓 利用节气门调节执行器进行怠速闭环控制 设有氧传感器闭环控制 中央喷射单元。,组成： 燃油供给、 空气供给、 电路控制,电控汽油喷射系统的组成与主要零部件,电控汽油喷射系统的组成,