第二節(jié) 化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng) 一、燃油系統(tǒng)的功用及組成 燃油系統(tǒng)的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況的需要，向發(fā)動(dòng)機(jī)供給一定數(shù)量的、清潔的、霧化良好的汽油，以便與一定數(shù)量的空氣混合形成可燃混合氣。同時(shí)，燃油系統(tǒng)還需要儲(chǔ)存相當(dāng)數(shù)量的汽油，以保證汽車(chē)有相當(dāng)遠(yuǎn)的續(xù)駛里程?；推魇桨l(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)中最重要的部件是化油器，它是實(shí)現(xiàn)燃油系統(tǒng)功用、完成可燃混合氣配制的主要裝置。此外，燃油系統(tǒng)還包括汽油箱、汽油濾清器、汽油泵、油氣分離器、油管和燃油表等輔助裝置。
二、可燃混合氣的形成過(guò)程 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的可燃混合氣形成時(shí)間很短，從進(jìn)氣過(guò)程開(kāi)始算起到壓縮過(guò)程結(jié)束為止，總共也只有0.01～0.02s的時(shí)間。要在這樣短的時(shí)間內(nèi)形成均勻的可燃混合氣，關(guān)鍵在于汽油的霧化和蒸發(fā)。所謂霧化就是將汽油分散成細(xì)小的油滴或油霧。良好的霧化可以大大增加汽油的蒸發(fā)表面積，從而提高汽油的蒸發(fā)速度。另外，混合氣中汽油與空氣的比例應(yīng)符合發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況的需要。因此，混合氣形成過(guò)程就是汽油霧化、蒸發(fā)以及與空氣配比和混合的過(guò)程。 |
| 第二節(jié) 化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng) 三、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況對(duì)可燃混合氣成分的要求 (一)可燃混合氣成分的表示法 可燃混合氣中空氣與燃油的比例稱(chēng)為可燃混合氣成分或可燃混合氣濃度，通常用過(guò)量空氣系數(shù)和空燃比表示。 1.過(guò)量空氣系數(shù) 燃燒1kg燃油實(shí)際供給的空氣質(zhì)量與完全燃燒1kg燃油的化學(xué)計(jì)量空氣質(zhì)量之比為過(guò)量空氣系數(shù)，記作 φa。
φa=1的可燃混合氣稱(chēng)為理論混合氣；φa＜1的稱(chēng)為濃混合氣；φa＞1的則稱(chēng)為稀混合氣。 2.空燃比 可燃混合氣中空氣質(zhì)量與燃油質(zhì)量之比為空燃比，記作 σ 。
按照化學(xué)反應(yīng)方程式的當(dāng)量關(guān)系，可求出1kg汽油完全燃燒所需空氣質(zhì)量即化學(xué)計(jì)量空氣質(zhì)量約為14.8kg。顯然，σ=14.8的可燃混合氣為理論混合氣；σ＜14.8的為濃混合氣；σ＞14.8的為稀混合氣?？杖急?span id="lh7lll1" class="zimu">σ=14.8稱(chēng)為理論空燃比或化學(xué)計(jì)量空燃比。 (二)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況對(duì)可燃混合氣成分的要求及化油器特性 隨著汽車(chē)行駛速度和牽引功率的不斷變化，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷也在很大范圍內(nèi)頻繁變動(dòng)。為適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況的這種變化，可燃混合氣成分應(yīng)該隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷作相應(yīng)的調(diào)整。 1.冷起動(dòng) 發(fā)動(dòng)機(jī)在冷起動(dòng)時(shí)，因溫度低汽油不容易蒸發(fā)汽化，再加上起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速低(50～100r/min)，空氣流過(guò)化油器的速度很低，汽油霧化不良，致使進(jìn)入氣缸的混合氣中汽油蒸氣太少，混合氣過(guò)稀，不能著火燃燒。為使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠順利起動(dòng)，要求化油器供給 φa 約為0.2～0.6的濃混合氣，以使進(jìn)入氣缸的混合氣在火焰?zhèn)鞑ソ缦拗畠?nèi)。 2.怠速 怠速是指發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外無(wú)功率輸出的工況。這時(shí)可燃混合氣燃燒后對(duì)活塞所作的功全部用來(lái)克服發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的阻力，使發(fā)動(dòng)機(jī)以低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。目前，汽油機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速為700～900r/min。在怠速工況，節(jié)氣門(mén)接近關(guān)閉，吸入氣缸內(nèi)的混合氣數(shù)量很少。在這種情況下氣缸內(nèi)的殘余廢氣量相對(duì)增多，混合氣被廢氣嚴(yán)重稀釋?zhuān)谷紵俣葴p慢甚至熄火。為此要求供給 φa＝0.6～0.8的濃混合氣，以補(bǔ)償廢氣的稀釋作用。 3.小負(fù)荷 小負(fù)荷工況時(shí)，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度在25％以?xún)?nèi)。隨著進(jìn)入氣缸內(nèi)的混合氣數(shù)量的增多，汽油霧化和蒸發(fā)的條件有所改善，殘余廢氣對(duì)混合氣的稀釋作用相對(duì)減弱。因此，應(yīng)該供給 φa＝0.7～0.9的混合氣。雖然，比怠速工況供給的混合氣稍稀，但仍為濃混合氣，這是為了保證汽油機(jī)小負(fù)荷工況的穩(wěn)定性。 4.中等負(fù)荷 中等負(fù)荷工況節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度在25％～85％范圍內(nèi)。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)大部分時(shí)間在中等負(fù)荷下工作，因此應(yīng)該供給 φa＝1.05～1.15的經(jīng)濟(jì)混合氣，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)有較好的燃油經(jīng)濟(jì)性。從小負(fù)荷到中等負(fù)荷，隨著負(fù)荷的增加，節(jié)氣門(mén)逐漸開(kāi)大，混合氣逐漸變稀。 5.大負(fù)荷和全負(fù)荷 發(fā)動(dòng)機(jī)在大負(fù)荷或全負(fù)荷工作時(shí)，節(jié)氣門(mén)接近或達(dá)到全開(kāi)位置。這時(shí)需要發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出最大功率以克服較大的外界阻力或加速行駛。為此應(yīng)該供給 φa＝0.85～0.95的功率混合氣。從中等負(fù)荷轉(zhuǎn)入大負(fù)荷時(shí)，混合氣由經(jīng)濟(jì)混合比加濃到功率混合比。 6.加速 汽車(chē)在行駛過(guò)程中，有時(shí)需要在短時(shí)間內(nèi)迅速提高車(chē)速。為此，駕駛員要猛踩加速踏板，使節(jié)氣門(mén)突然開(kāi)大，以期迅速增加發(fā)動(dòng)機(jī)功率。這時(shí)雖然空氣流量迅速增加，但是由于汽油的密度比空氣密度大得多，即汽油的流動(dòng)慣性遠(yuǎn)大于空氣的流動(dòng)慣性，致使汽油流量的增加比空氣流量的增加滯后一段時(shí)間。另外，節(jié)氣門(mén)開(kāi)大，進(jìn)氣歧管的壓力增加，不利于汽油的蒸發(fā)汽化。因此，在節(jié)氣門(mén)突然開(kāi)大時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)混合氣瞬時(shí)變稀的現(xiàn)象。這不僅不能使發(fā)動(dòng)機(jī)功率增加、汽車(chē)加速，反而有可能造成發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。 為了避免發(fā)生此種現(xiàn)象，保證汽車(chē)有良好的加速性能，在節(jié)氣門(mén)突然開(kāi)大空氣流量迅速增加的同時(shí)，由化油器中附設(shè)的特殊裝置瞬時(shí)快速地供給一定數(shù)量的汽油，使變稀的混合氣得到重新加濃。 綜上所述，對(duì)于經(jīng)常在中等負(fù)荷下工作的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，為了保持其正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，從小負(fù)荷到中等負(fù)荷要求化油器能隨著負(fù)荷的增加，供給由濃逐漸變稀的混合氣，直到供給經(jīng)濟(jì)混合氣，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作的經(jīng)濟(jì)性。從大負(fù)荷到全負(fù)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(dòng)機(jī)發(fā)出最大功率。滿(mǎn)足上述要求的化油器特性稱(chēng)為理想化油器特性，即為理想化油器特性。 |
第二節(jié) 化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng) 四、現(xiàn)代化油器的基本結(jié)構(gòu)及附加裝置 化油器的功用是在發(fā)動(dòng)機(jī)任何轉(zhuǎn)速、任何負(fù)荷、任何大氣狀況下，向發(fā)動(dòng)機(jī)供給一定數(shù)量且成分符合發(fā)動(dòng)機(jī)工況要求的可燃混合氣。借助化油器的各工作系統(tǒng)及一些附加裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。 (一)基本結(jié)構(gòu) 1.浮子系統(tǒng) 浮子系統(tǒng)是存儲(chǔ)汽油并使浮子室內(nèi)的油面保持恒定的裝置。它由浮子室、浮子和進(jìn)油針閥等組成。2.怠速系統(tǒng) 怠速系統(tǒng)的功用是向在怠速工況工作的發(fā)動(dòng)機(jī)供給濃混合氣。發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速時(shí)，轉(zhuǎn)速很低，節(jié)氣門(mén)接近關(guān)閉，流過(guò)化油器喉管的空氣量很少，流速也很低。這時(shí)喉管真空度很小，不足以將汽油從主噴管吸出。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速工況工作時(shí)須由另外設(shè)置的怠速系統(tǒng)供油。 3.主供油系統(tǒng) 主供油系統(tǒng)的功用是在怠速以外的所有工況都起供油作用。在發(fā)動(dòng)機(jī)從小負(fù)荷到大負(fù)荷時(shí)，使 σ 隨節(jié)氣門(mén)開(kāi)大而增大 φα↑，混合氣由濃變稀，φα 由0.8→1.1其原理是降低主量孔處真空度。4.主供油系統(tǒng)與怠速系統(tǒng)的相互作用 從主量孔后吸油的怠速系統(tǒng)稱(chēng)非獨(dú)立怠速系統(tǒng)， 而把直接從浮子室吸油的怠速系統(tǒng)稱(chēng)為獨(dú)立怠速系統(tǒng)。在非獨(dú)立系統(tǒng)中，由于主供油系統(tǒng)與怠速系統(tǒng)的油路相通，因此，一個(gè)系統(tǒng)將對(duì)另一個(gè)系統(tǒng)的工作產(chǎn)生影響。影響之一是延遲了主供油系統(tǒng)開(kāi)始供油的時(shí)刻，因?yàn)樵诘∷傧到y(tǒng)供油時(shí)，主供油系統(tǒng)油井中的汽油由于流向怠速系統(tǒng)而使油井中的液面下降。在主供油系統(tǒng)供油之前，只有在較大的節(jié)氣門(mén)開(kāi)度或較大的喉管真空度下，才能使油井中的液面回升，所以主供油系統(tǒng)的供油時(shí)間因此而遲后。第二個(gè)影響是當(dāng)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度足夠大或喉管真空度足夠大時(shí)，怠速油道中的汽油流向主供油系統(tǒng)。在怠速油道中的汽油被吸空之后，空氣經(jīng)怠速空氣量孔、怠速?lài)娍诤瓦^(guò)渡噴口進(jìn)入油井和主噴管。這一現(xiàn)象稱(chēng)為怠速反流。當(dāng)發(fā)生怠速反流時(shí)，由于進(jìn)一步降低了主量孔后的真空度，使主供油系統(tǒng)供油量減少，造成混合氣過(guò)稀。 5.加濃系統(tǒng) 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)由中等負(fù)荷轉(zhuǎn)入大負(fù)荷或全負(fù)荷工作時(shí)，通過(guò)加濃系統(tǒng)額外地供給部分燃油，使混合氣由經(jīng)濟(jì)混合氣加濃到功率混合氣，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出最大功率，滿(mǎn)足理想化油器特性在大負(fù)荷段的加濃要求。加濃系統(tǒng)按其控制方法的不同分為機(jī)械式和真空式兩種。
6.加速系統(tǒng) 加速系統(tǒng)又稱(chēng)加速泵。其功用是當(dāng)節(jié)氣門(mén)急速開(kāi)大時(shí)將一定數(shù)量的汽油一次噴入喉管，維持一定的混合氣成分，以滿(mǎn)足汽車(chē)加速的需要。加速泵有活塞式和膜片式兩種?；钊郊铀俦靡?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)容易而應(yīng)用較廣泛。 7.起動(dòng)系 起動(dòng)系統(tǒng)的功用是在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)，供給足夠多的汽油，以使進(jìn)入氣缸內(nèi)的混合氣中有充足的汽油蒸氣，保證其成分在火焰?zhèn)鞑ソ缦拗畠?nèi)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的順利起動(dòng)。最常用的起動(dòng)系統(tǒng)是在化油器入口處裝設(shè)一個(gè)阻風(fēng)門(mén)。起動(dòng)時(shí)，將阻風(fēng)門(mén)關(guān)閉，并使節(jié)氣門(mén)處于小開(kāi)度位置。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被起動(dòng)機(jī)拖轉(zhuǎn)時(shí)，在阻風(fēng)門(mén)后方產(chǎn)生極大的真空度，使主供油系統(tǒng)和怠速系統(tǒng)同時(shí)供油，這時(shí)通過(guò)阻風(fēng)門(mén)邊緣的縫隙流入的空氣量很少，致使混合氣極濃。 (二)附加裝置 化油器在降低汽車(chē)尾氣中有害排放物方面起著重要的作用。為了適應(yīng)日益嚴(yán)格的排放法規(guī)，一方面要提高化油器的制造精度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)混合氣成分的精確調(diào)整和控制；另一方面則需在化油器上加裝附加裝置，以減少在變工況時(shí)有害物質(zhì)的排放量。 1.怠速截止電磁閥 將怠速轉(zhuǎn)速提高之后，通常使用較稀的怠速混合氣并推遲點(diǎn)火時(shí)刻。這項(xiàng)措施有效地減少了CO、HC和NOx的排放量，但卻提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度，使表面點(diǎn)火傾向增加。所謂表面點(diǎn)火是一種不正常燃燒現(xiàn)象，這里是指在關(guān)閉了點(diǎn)火開(kāi)關(guān)之后，燃燒室內(nèi)的熾熱表面將氣缸內(nèi)的混合氣點(diǎn)燃，使發(fā)動(dòng)機(jī)不能停轉(zhuǎn)。不過(guò)，這種現(xiàn)象可能只在部分氣缸內(nèi)發(fā)生，也可能在同一氣缸內(nèi)間斷地發(fā)生，這就使HC的排放量不但不會(huì)減少反而急劇增加，而且還將引起發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)和噪聲。2.強(qiáng)制怠速截止電磁閥 汽車(chē)下坡或滑行時(shí)，節(jié)氣門(mén)接近關(guān)閉，發(fā)動(dòng)機(jī)被汽車(chē)傳動(dòng)系拖動(dòng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，這種工況稱(chēng)為強(qiáng)制怠速。在強(qiáng)制怠速工況，節(jié)氣門(mén)后的真空度很大，汽油及管壁上的油膜蒸發(fā)較快，致使混合氣成分較濃。另外，由于進(jìn)氣歧管真空度高，在進(jìn)排氣門(mén)重疊時(shí)期部分廢氣被吸入進(jìn)氣歧管，并隨新鮮混合氣一起進(jìn)入氣缸，造成氣缸內(nèi)殘余廢氣量增多，致使燃燒緩慢。以上兩個(gè)因素使強(qiáng)制怠速工況的CO和HC排放量增加。為了改善強(qiáng)制怠速工況的排放性，同時(shí)也為了節(jié)油的需要，通常采用主量孔截止電磁閥和進(jìn)油管截止電磁閥，同時(shí)切斷主量孔和進(jìn)油管的供油。
|
第二節(jié) 化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng) 3.熱怠速補(bǔ)償閥 在炎熱季節(jié)，當(dāng)汽車(chē)由高速行駛轉(zhuǎn)為低速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)罩下的溫度上升，化油器周?chē)臏囟群芨?，浮子室?nèi)的汽油大量蒸發(fā)。汽油蒸氣經(jīng)浮子室平衡管進(jìn)入進(jìn)氣管，使混合氣過(guò)濃，造成燃燒不完全，CO的排放量增加。如果汽車(chē)在大負(fù)荷高速行駛后停車(chē)，則大量汽油蒸氣充塞進(jìn)氣管，再起動(dòng)時(shí)，吸入氣缸的幾乎都是汽油蒸發(fā)，造成發(fā)動(dòng)機(jī)熱起動(dòng)困難。
4.節(jié)氣門(mén)緩沖器 當(dāng)汽車(chē)急減速時(shí)，駕駛員急松加速踏板，節(jié)氣門(mén)迅速關(guān)閉到怠速位置。這時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車(chē)傳動(dòng)系的拖動(dòng)下仍保持著較高的轉(zhuǎn)速，因而使節(jié)氣門(mén)后的真空度急劇增大，致使混合氣過(guò)濃，甚至超出火焰?zhèn)鞑ソ缦薅荒苤鹑紵?，?dǎo)致排氣中HC的含量增加。為此在化油器上裝置節(jié)氣門(mén)緩沖器，以改善汽車(chē)急減速時(shí)的排放性。 |
第二節(jié) 化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng) 五、輔助裝置 (一)汽油箱 汽油箱的功用是儲(chǔ)存汽油。其數(shù)目、容量、形狀及安裝位置均隨車(chē)型而異。汽油箱的容量應(yīng)使汽車(chē)的續(xù)駛里程達(dá)300～600km。汽油箱由鋼板或塑料制造。在汽油箱上還裝有油面指示表傳感器、出油開(kāi)關(guān)和放油螺塞等。汽油箱內(nèi)通常有擋油板，為的是減輕汽車(chē)行駛時(shí)汽油的振蕩。
(二)汽油濾清器 汽油從汽油箱進(jìn)入汽油泵之前，先經(jīng)過(guò)汽油濾清器除去其中的雜質(zhì)和水分，以減少汽油泵和化油器等部件的故障。濾芯多用多孔陶瓷或微孔濾紙制造。陶瓷濾芯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不消耗金屬，濾清效果較好，但濾芯不易清洗干凈，使用壽命短。紙質(zhì)濾芯濾清效果好，結(jié)果簡(jiǎn)單，使用方便。現(xiàn)代轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)多采用一次性使用、不可拆式紙質(zhì)濾芯汽油濾清器，一般每行駛30000km整體更換一次。
(三)汽油泵 汽油泵的功用是將汽油從汽油箱吸出，經(jīng)油管和汽油濾清器泵入化油器浮子室。汽車(chē)上采用的汽油泵有機(jī)械驅(qū)動(dòng)式和電動(dòng)式兩種。1.機(jī)械驅(qū)動(dòng)式汽油泵 機(jī)械驅(qū)動(dòng)式汽油泵由發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)凸輪軸或中間軸上的偏心輪驅(qū)動(dòng)。不同型號(hào)的汽油泵，其結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。
2.電動(dòng)式汽油泵 電動(dòng)汽油泵的優(yōu)點(diǎn)是安裝位置不受發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的限制，可以安裝在遠(yuǎn)離機(jī)體、排氣管等高溫機(jī)件而且通風(fēng)良好的地方，這有利于降低油管中汽油的溫度，減小產(chǎn)生汽阻的可能性。電動(dòng)汽油泵可以在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)前先行工作，使化油器和管路中充滿(mǎn)汽油，以利發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。在汽車(chē)下坡滑行時(shí)，可以將電動(dòng)汽油泵電路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，停止向化油器供油，有利于節(jié)油。
|
