第二節(jié) 化油器式發(fā)動機燃油系統(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)動機運轉(zhuǎn)工況的需要，向發(fā)動機供給一定數(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，燃油系統(tǒng)還需要儲存相當數(shù)量的汽油，以保證汽車有相當遠的續(xù)駛里程?；推魇桨l(fā)動機燃油系統(tǒng)中最重要的部件是化油器，它是實現(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程 汽車發(fā)動機的可燃混合氣形成時間很短，從進氣過程開始算起到壓縮過程結(jié)束為止，總共也只有0.01～0.02s的時間。要在這樣短的時間內(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符合發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況的需要。因此，混合氣形成過程就是汽油霧化、蒸發(fā)以及與空氣配比和混合的過程。 |
| 第二節(jié) 化油器式發(fā)動機燃油系統(tǒng) 三、發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況對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為可燃混合氣成分或可燃混合氣濃度，通常用過量空氣系數(shù)和空燃比表示。 1.過量空氣系數(shù) 燃燒1kg燃油實際供給的空氣質(zhì)量與完全燃燒1kg燃油的化學計量空氣質(zhì)量之比為過量空氣系數(shù)，記作 φa。
φa=1的可燃混合氣稱為理論混合氣；φa＜1的稱為濃混合氣；φa＞1的則稱為稀混合氣。 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 。
按照化學反應方程式的當量關(guān)系，可求出1kg汽油完全燃燒所需空氣質(zhì)量即化學計量空氣質(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="auqkgwe" class="zimu">σ=14.8稱為理論空燃比或化學計量空燃比。 (二)發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況對可燃混合氣成分的要求及化油器特性 隨著汽車行駛速度和牽引功率的不斷變化，汽車發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負荷也在很大范圍內(nèi)頻繁變動。為適應發(fā)動機工況的這種變化，可燃混合氣成分應該隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷作相應的調(diào)整。 1.冷起動 發(fā)動機在冷起動時，因溫度低汽油不容易蒸發(fā)汽化，再加上起動時轉(zhuǎn)速低(50～100r/min)，空氣流過化油器的速度很低，汽油霧化不良，致使進入氣缸的混合氣中汽油蒸氣太少，混合氣過稀，不能著火燃燒。為使發(fā)動機能夠順利起動，要求化油器供給 φa 約為0.2～0.6的濃混合氣，以使進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)動機對外無功率輸出的工況。這時可燃混合氣燃燒后對活塞所作的功全部用來克服發(fā)動機內(nèi)部的阻力，使發(fā)動機以低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。目前，汽油機的怠速轉(zhuǎn)速為700～900r/min。在怠速工況，節(jié)氣門接近關(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)的殘余廢氣量相對增多，混合氣被廢氣嚴重稀釋，使燃燒速度減慢甚至熄火。為此要求供給 φa＝0.6～0.8的濃混合氣，以補償廢氣的稀釋作用。 3.小負荷 小負荷工況時，節(jié)氣門開度在25％以內(nèi)。隨著進入氣缸內(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，殘余廢氣對混合氣的稀釋作用相對減弱。因此，應該供給 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小負荷工況的穩(wěn)定性。 4.中等負荷 中等負荷工況節(jié)氣門的開度在25％～85％范圍內(nèi)。汽車發(fā)動機大部分時間在中等負荷下工作，因此應該供給 φa＝1.05～1.15的經(jīng)濟混合氣，以保證發(fā)動機有較好的燃油經(jīng)濟性。從小負荷到中等負荷，隨著負荷的增加，節(jié)氣門逐漸開大，混合氣逐漸變稀。 5.大負荷和全負荷 發(fā)動機在大負荷或全負荷工作時，節(jié)氣門接近或達到全開位置。這時需要發(fā)動機發(fā)出最大功率以克服較大的外界阻力或加速行駛。為此應該供給 φa＝0.85～0.95的功率混合氣。從中等負荷轉(zhuǎn)入大負荷時，混合氣由經(jīng)濟混合比加濃到功率混合比。 6.加速 汽車在行駛過程中，有時需要在短時間內(nèi)迅速提高車速。為此，駕駛員要猛踩加速踏板，使節(jié)氣門突然開大，以期迅速增加發(fā)動機功率。這時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，即汽油的流動慣性遠大于空氣的流動慣性，致使汽油流量的增加比空氣流量的增加滯后一段時間。另外，節(jié)氣門開大，進氣歧管的壓力增加，不利于汽油的蒸發(fā)汽化。因此，在節(jié)氣門突然開大時，將會出現(xiàn)混合氣瞬時變稀的現(xiàn)象。這不僅不能使發(fā)動機功率增加、汽車加速，反而有可能造成發(fā)動機熄火。 為了避免發(fā)生此種現(xiàn)象，保證汽車有良好的加速性能，在節(jié)氣門突然開大空氣流量迅速增加的同時，由化油器中附設的特殊裝置瞬時快速地供給一定數(shù)量的汽油，使變稀的混合氣得到重新加濃。 綜上所述，對于經(jīng)常在中等負荷下工作的汽車發(fā)動機，為了保持其正常的運轉(zhuǎn)，從小負荷到中等負荷要求化油器能隨著負荷的增加，供給由濃逐漸變稀的混合氣，直到供給經(jīng)濟混合氣，以保證發(fā)動機工作的經(jīng)濟性。從大負荷到全負荷階段，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)動機發(fā)出最大功率。滿足上述要求的化油器特性稱為理想化油器特性，即為理想化油器特性。 |
第二節(jié) 化油器式發(fā)動機燃油系統(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)動機任何轉(zhuǎn)速、任何負荷、任何大氣狀況下，向發(fā)動機供給一定數(shù)量且成分符合發(fā)動機工況要求的可燃混合氣。借助化油器的各工作系統(tǒng)及一些附加裝置來實現(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)動機供給濃混合氣。發(fā)動機在怠速時，轉(zhuǎn)速很低，節(jié)氣門接近關(guān)閉，流過化油器喉管的空氣量很少，流速也很低。這時喉管真空度很小，不足以將汽油從主噴管吸出。因此，發(fā)動機在怠速工況工作時須由另外設置的怠速系統(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)動機從小負荷到大負荷時，使 σ 隨節(jié)氣門開大而增大 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)稱非獨立怠速系統(tǒng)， 而把直接從浮子室吸油的怠速系統(tǒng)稱為獨立怠速系統(tǒng)。在非獨立系統(tǒng)中，由于主供油系統(tǒng)與怠速系統(tǒng)的油路相通，因此，一個系統(tǒng)將對另一個系統(tǒng)的工作產(chǎn)生影響。影響之一是延遲了主供油系統(tǒng)開始供油的時刻，因為在怠速系統(tǒng)供油時，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)氣門開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)的供油時間因此而遲后。第二個影響是當節(jié)氣門開度足夠大或喉管真空度足夠大時，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、怠速噴口和過渡噴口進入油井和主噴管。這一現(xiàn)象稱為怠速反流。當發(fā)生怠速反流時，由于進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，造成混合氣過稀。 5.加濃系統(tǒng) 當發(fā)動機由中等負荷轉(zhuǎn)入大負荷或全負荷工作時，通過加濃系統(tǒng)額外地供給部分燃油，使混合氣由經(jīng)濟混合氣加濃到功率混合氣，以保證發(fā)動機發(fā)出最大功率，滿足理想化油器特性在大負荷段的加濃要求。加濃系統(tǒng)按其控制方法的不同分為機械式和真空式兩種。
6.加速系統(tǒng) 加速系統(tǒng)又稱加速泵。其功用是當節(jié)氣門急速開大時將一定數(shù)量的汽油一次噴入喉管，維持一定的混合氣成分，以滿足汽車加速的需要。加速泵有活塞式和膜片式兩種?；钊郊铀俦靡驗榻Y(jié)構(gòu)簡單、傳動容易而應用較廣泛。 7.起動系 起動系統(tǒng)的功用是在發(fā)動機冷起動時，供給足夠多的汽油，以使進入氣缸內(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)，實現(xiàn)發(fā)動機的順利起動。最常用的起動系統(tǒng)是在化油器入口處裝設一個阻風門。起動時，將阻風門關(guān)閉，并使節(jié)氣門處于小開度位置。當發(fā)動機被起動機拖轉(zhuǎn)時，在阻風門后方產(chǎn)生極大的真空度，使主供油系統(tǒng)和怠速系統(tǒng)同時供油，這時通過阻風門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 化油器在降低汽車尾氣中有害排放物方面起著重要的作用。為了適應日益嚴格的排放法規(guī)，一方面要提高化油器的制造精度，以實現(xiàn)對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火時刻。這項措施有效地減少了CO、HC和NOx的排放量，但卻提高了發(fā)動機的溫度，使表面點火傾向增加。所謂表面點火是一種不正常燃燒現(xiàn)象，這里是指在關(guān)閉了點火開關(guān)之后，燃燒室內(nèi)的熾熱表面將氣缸內(nèi)的混合氣點燃，使發(fā)動機不能停轉(zhuǎn)。不過，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的排放量不但不會減少反而急劇增加，而且還將引起發(fā)動機振動和噪聲。2.強制怠速截止電磁閥 汽車下坡或滑行時，節(jié)氣門接近關(guān)閉，發(fā)動機被汽車傳動系拖動高速運轉(zhuǎn)，這種工況稱為強制怠速。在強制怠速工況，節(jié)氣門后的真空度很大，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，由于進氣歧管真空度高，在進排氣門重疊時期部分廢氣被吸入進氣歧管，并隨新鮮混合氣一起進入氣缸，造成氣缸內(nèi)殘余廢氣量增多，致使燃燒緩慢。以上兩個因素使強制怠速工況的CO和HC排放量增加。為了改善強制怠速工況的排放性，同時也為了節(jié)油的需要，通常采用主量孔截止電磁閥和進油管截止電磁閥，同時切斷主量孔和進油管的供油。
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第二節(jié) 化油器式發(fā)動機燃油系統(tǒng) 3.熱怠速補償閥 在炎熱季節(jié)，當汽車由高速行駛轉(zhuǎn)為低速行駛時，發(fā)動機罩下的溫度上升，化油器周圍的溫度很高，浮子室內(nèi)的汽油大量蒸發(fā)。汽油蒸氣經(jīng)浮子室平衡管進入進氣管，使混合氣過濃，造成燃燒不完全，CO的排放量增加。如果汽車在大負荷高速行駛后停車，則大量汽油蒸氣充塞進氣管，再起動時，吸入氣缸的幾乎都是汽油蒸發(fā)，造成發(fā)動機熱起動困難。
4.節(jié)氣門緩沖器 當汽車急減速時，駕駛員急松加速踏板，節(jié)氣門迅速關(guān)閉到怠速位置。這時，發(fā)動機在汽車傳動系的拖動下仍保持著較高的轉(zhuǎn)速，因而使節(jié)氣門后的真空度急劇增大，致使混合氣過濃，甚至超出火焰?zhèn)鞑ソ缦薅荒苤鹑紵?，導致排氣中HC的含量增加。為此在化油器上裝置節(jié)氣門緩沖器，以改善汽車急減速時的排放性。 |
第二節(jié) 化油器式發(fā)動機燃油系統(tǒng) 五、輔助裝置 (一)汽油箱 汽油箱的功用是儲存汽油。其數(shù)目、容量、形狀及安裝位置均隨車型而異。汽油箱的容量應使汽車的續(xù)駛里程達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，為的是減輕汽車行駛時汽油的振蕩。
(二)汽油濾清器 汽油從汽油箱進入汽油泵之前，先經(jīng)過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)果簡單，使用方便?，F(xiàn)代轎車發(fā)動機多采用一次性使用、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。汽車上采用的汽油泵有機械驅(qū)動式和電動式兩種。1.機械驅(qū)動式汽油泵 機械驅(qū)動式汽油泵由發(fā)動機配氣機構(gòu)凸輪軸或中間軸上的偏心輪驅(qū)動。不同型號的汽油泵，其結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。
2.電動式汽油泵 電動汽油泵的優(yōu)點是安裝位置不受發(fā)動機結(jié)構(gòu)的限制，可以安裝在遠離機體、排氣管等高溫機件而且通風良好的地方，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。電動汽油泵可以在發(fā)動機起動前先行工作，使化油器和管路中充滿汽油，以利發(fā)動機起動。在汽車下坡滑行時，可以將電動汽油泵電路開關(guān)斷開，停止向化油器供油，有利于節(jié)油。
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