发动机构造第四章-汽油机供给系

发动机不工作时，浮子室油面、 空气管内油面、主喷管内油面三者 相等。发动机工作时，空气管内油 面下降，对应一定节气门开度空气 管内油面有一定的高度；当节气门 开度很小时，空气管内油面没有降 到使主喷管入口露出，来自空气量 孔2的空气流速很慢，空气管内压力 pk 等于p0 ，此时化油器仍是简单化油 器，决定主量孔流量的压差是：
二、车用汽油机各种工况对可燃 混合气成分的要求： （一）稳定工况对可燃混合气成 分的要求： 稳定工况的定义：发动机已完成 预热，一定时间内没有转速和负 荷的突然变化。可分成怠速和小 负荷、中等负荷、大负荷和全负 荷三个范围。 1、怠速和小负荷工况 怠速是指发动机在对外无功率输 出的情况下以最低稳定转速运转。怠速时节气门开度最小，进气 阻力损失最大，流经化油器喉管的气体流速很低，即使吸出汽油 来汽油雾化质量很差，而且，由于进气管内真空度较高，气门叠 开期间废气极易倒流入进气管内，并在下一循环的进气行程期间 吸入气缸内，即怠速时废气稀释现象严重。因此要求化油器在怠 速时供给较浓的混合气（0.6~0.8）（注：非气缸内的混合气成 分）。
第二节 简单化油器及可燃混合气的形成
一、简单化油器的结构： 由浮子室部分和喉管部分组成。... 浮子室9内装有浮子3、进油针阀2、 主量孔8，浮子室上方连接进油管，并 开设大气孔。... 喉管部分装有喉管5、主喷管4、节 气门6，喉管上方称为进气室，喉管下 方称为混合室。... 节气门位于混合室之后、进气歧管7 之前，其作用是改变进入气缸中的可燃 混合气的数量以调节发动机的输出功率 大小，因而属“量”的调节。... 喉管5制成缩放管，最窄处称为喉 部。主喷管4插入其中，并高出浮子 室油面2-5mm，因此，发动机静止时， 汽油不可能自动吸出。
影响化油器喉部真空度的因素： （1）节气门开度：节气门开度增大，整个进气管内进气阻力 减小，流过化油器喉部的气体流速增加， 喉部真空度增大，吸出的汽油流量和流 经喉部的空气流量均增加，发动机功率 增大。 （2）发动机转速：发动机转速愈高，流过化油器喉部的气体 流速愈高，喉部真空度愈大。
如何精确控制空气流量和汽油流量？ （1）空气流量： 当气缸内真空度一定时，流经化油器喉部的空气流量决定于 化油器喉部形状和喉口尺寸。喉部形状一般设计成文氏管形状， 流量系数较高；发动机功率较大者喉口尺寸较大，发动机最高转 速较高者喉口尺寸较大。 （2）汽油流量： 当化油器喉部真空度一定时（假定浮子室中气体压力和油面 高度一定），汽油流量便决定于浮子室底部主量孔的几何形状和 尺寸。主量孔油道的几何形状一般设计成长径比在2：1以上，流 量系数较高。主量孔一般不在浮子室底部直接钻出，而是开在一 个铜制的螺塞中，加工精度较高，可以更换不同尺寸大小的主量 孔螺塞，改变可燃混合气浓度，也可以匹配不同功率大小的发动 机。
一、主供油系统 作用：保证发动机由小负荷到中负荷 时，化油器供给的混合气成分由浓逐 渐变稀，直至经济混合气成分。... 工作原理：采用空气节制法，即降低 主量孔出口处的真空度，抑制汽油流 量随节气门开大的增长速率。... 与简单化油器结构区别：
主量孔出口端与主喷管入口端串联一只 空气管，上有一个很小的空气量孔。
化油器的浮子室浮子机构： 其作用是发动机工作时维持 浮子室油面高度大致不变，这样 流经主量孔的汽油流量便唯一决 定于化油器喉部的真空度（浮子 室上方通大气）。... 浮子室油面下降时，浮子绕浮 子支承轴转动而下落，进油阀打开， 汽油经细滤网进入浮子室，直至油 面高度恢复，进油阀关闭。... 发动机工作时要消耗燃油，因此，进油阀始终开启，但 不同节气门开度时，进油阀开启的升程不一样，进油量就不一 样，显然，浮子的质量要轻，上下移动要灵活。经常的故障是 进油阀升程不能随节气门开度的变化而及时变化，造成发动机 油门响应性不好，加大油门有时转速下降甚至熄火。
随着节气门略开大而转入小 负荷工况时，废气对混合气的稀 释作用逐渐减弱，混合气浓度减 小至0.7~0.9。... 2、中等负荷工况
节气门中等开度，废气稀释 现象可以略去不记，汽油雾化较 好，发动机大部分时间处于中等 负荷工况，因此，要求化油器应 供给较稀的经济混合气成分 （0.9~1.1），与曲线2贴近。... 3、大负荷和全负荷工况 当汽车爬坡或追求高速时，需发动机发出最大功率，此时，节 气门全开，发动机处于全负荷工况，因此，大负荷和全负荷工况 时要求化油器供给浓混合气成分（0.85~0.95）（气缸内雾化良好， 此即气缸内混合气成分），从中等负荷工况到大负荷和全负荷工 况，化油器供给的混合气成分从贴近曲线2转换到与曲线1重合。
显然，简单化油器无法满足发动机过度工况的混合气成分要求。 传统化油器在简单化油器的基础上采用了一系列自动调配混 合气浓度的装置，如主供油系统、怠速系统、加浓系统、起动系 统、加速系统等。现代轿车化油器还加了一系列对过渡工况的自 动配剂装置，以提高发动机油门响应性和减少排放。...
第四节 化油器的各工作系统
总之，发动机稳定工况变化要 求化油器供给由浓变稀—由稀变浓 的混合气成分。这与简单化油器特 性曲线相反。 （二）过渡工况 1、冷起动：发动机在外力推动下起 动时，转速极低，汽油雾化质量很 差，要求化油器供给极浓混合气成 分（0.2~0.6）（注：非气缸内混合 气成分）。 2、暖机：发动机冷起动后开始自动继续运转，直至稳定的怠速运 转。这段过渡期间，由于发动机温度、转速上升，汽油雾化条件 改善，要求化油器供给的混合气成分由极浓逐渐变换到怠速工况 的较浓混合气成分。 3、加速：加速时，节气门开度骤然加大，由于燃料惯性大于空 气，气缸内混合气成分出现瞬间过稀，发动机功率下降，转速降 低，甚至会出现熄火现象，因此，要求化油器供给加浓混合气成 分（额外供给一部分燃料）。
（二）功率混合气： 从图中可以看出，=0.88左右时，发动机输出功率最大， 此时，燃烧速度最快，一则热效率最高，二则单位体积可燃混 合气燃烧时放出的热量最大，因而功率最高。过浓混合气由于 燃烧速度反而下降，输出功率降低，而且，由于燃烧不完全， 燃料经济性恶化，严重者，由于气缸中产生大量的CO和游离 的碳粒，造成排气门、火花塞裙部、活塞顶、气缸盖底部积碳， 排气管冒黑烟，废气中的CO还可能在排气管中被高温废气点 燃，发生排气管“放炮”现象。 （三）火焰传播界限： 当混合气加浓到<0.4时，由于燃烧过程中严重缺氧，将使火 焰无法传播，此值称为火焰传播上限；当混合气过稀到 >1.4时，燃料分子之间的距离将增大到火焰不能传播的程度， 此值称为火焰传播下限。 混合气成分必须在火焰传播界限内（ =0.4~1.4），否则， 发动机运转不稳定，直至熄火。
第三节 可燃混合气成分与汽油机性能的关系
可燃混合气成分即可燃混合气浓度，一般用空燃比或过量空气系 数来表示： 空燃比A/F=空气质量流量/燃料质量流量（欧美国家） 燃烧1kg燃料所实际供给的空气质量 过量空气系数= 完全燃烧1kg燃料所需的理论空气质量 1kg汽油完全燃烧需要空气14.7kg ，因此理论混合气的空燃 比=14.7，理论混合气的过量空气系数=1。A/F>14.7或 >1时的 可燃混合气称为稀混合气，A/F<14.7或 < 1时的可燃混合气称 为浓混合气。... 一、可燃混合气成分对发动机性能的影响： 试验确定：发动机转速一定，节气门全开的条件下（空气流量 自然一定），改变混合气浓度的方法是更换不同尺寸大小的主 量孔铜螺塞，分别测出对应的发动机功率和燃油消耗率的大小， 如图所示。
第四章 汽油机供给系
第一节 概述 一、汽油机供给系的组成：确切地分，应分为燃料供给系和进、 排气系两大部分。... 1、供给系的作用：根据发动机各工况的不同要求，配制出一定 浓度和数量的可燃混合气，供入气缸，最后 将燃烧作功后的废气排入大气。...
2、分类：传统化油器式燃料供给系和现代汽油喷射式燃料供给 系。... 3、组成： （1）燃油供给装置：油箱、 油管、液位指示器、汽油滤清器、 油水分离器及汽油泵等。... （2）空气供给装置：空气滤清器、进气消声器、进气预热设备、 进气管等。... （3）可燃混合气形成装置：传统汽车指化油器。... （4）废气排出装置：排气管及排气消声器、废气净化装置等。...
进油管7
二：汽油：
汽油的使用性能指标主要是蒸发性、热值和抗爆性。... 1、蒸发性：直接影响可燃混合气质量的好坏，可用蒸馏试验来测 定。蒸发性过强夏天会产生气阻现象，冬天会导致 化油器喉口结冰。 2、热值：指1kቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ燃料完全燃烧后所产生的热量。汽油的热值约 为44000kJ/kg。 3、抗爆性：指汽油在发动机气缸中燃烧时，避免产生爆燃的能力， 亦即抗自燃能力。一般用辛烷值表示。辛烷值愈高， 抗爆性愈好。 测定辛烷值的方法有马达法和研究法，相对应的辛烷值分 别叫马达法辛烷值（MON）和研究法辛烷值（RON）。 汽油的牌号根据汽油的辛烷值确定，我国现用研究法辛烷 值（RON），如RON-80号汽油指用研究法测定的辛烷值不小 于80。选择汽油牌号的主要根据是发动机压缩比的高低，显然， 压缩比愈高，相应选择的汽油牌号愈高。
二、简单化油器工作原理： 当活塞下移时，进气门打开，空气高速流经化油器喉部，产生 压降，造成对浮子室内汽油的真空吸力，汽油经浮子室底部的主量 孔、主喷管吸出，被高速气流粉碎成无数细小的油滴，大大增加了 蒸发表面积，在喉部下方的混合室内得到良好雾化，与空气混合成 成分较均匀的可燃混合气，由混合室下方的节气门控制流入气缸的 可燃混合气数量。因此，汽油机是气缸外部均匀混合气形成过程。 由于颗粒较大的油滴沉积在进气管底部壁面上，被气流缓慢带 动流向气缸内，对多缸机容易造成各缸进气不均匀（指浓度），各 缸发出功率差异较大，发动机转速波动较大，因此，化油器式汽油 机的进气管一般布置在同侧的排气管上方，加热进气管壁面，促使 壁面油膜尽可能多地蒸发，但造成发动机的充气效率下降。 总之，化油器的工作原理是利用吸入空气的动能实现汽油的雾 化，显然，发动机高速工况时汽油雾化质量较好，低速时汽油雾化 质量较差。
（四）有利的可燃混合气成 分随发动机负荷（节气门开 度）变化的关系（发动机转 速一定）： 对应于最大功率的可燃 混合气成分随着节气门开 度的变化而变化，如右图 所示曲线1。... 对应于最低燃料消耗率的 可燃混合气成分随着节气门 开度的变化而变化，如右图 所示曲线2。 ….
因此，前述功率混合气成 分（ =0.88）及经济混合气 成分（ =1.1）均指节气门 全开的条件下试验结果，包 括火焰传播界限 （0.4~0.5<<1.3~1.4）。
（一）经济混合气成分： 由于时间（燃烧速度有限）和 空间（不可能气缸内绝对混合均 匀）的限制，理论混合气不可能 完全燃烧。要想达到完全燃烧， 必须是稀混合气。从图中可以看 出，=1.1左右，燃料消耗率最低。
经济混合气成分一般在 1.05~1.15之间，过稀的混合气虽 然可使燃料完全燃烧，但燃烧速 度慢，后燃现象严重，一则有效 膨胀比降低，二则散热损失增加， 导致循环热效率降低，发动机燃 油经济性恶化，严重者会引起进 气管内回火现象（化油器回火）。
简单化油器特性曲线： 当节气门开度一定时，发 动机转速的变化引起的化油器 喉部真空度的变化，相对于发 动机转速一定时，节气门开度 的变化引起的化油器喉部真空 度的变化要小的多，因此，决 定化油器喉部真空度的变化的 影响因素一般只讨论节气门开 度变化的影响。…. 定义：发动机转速一定时，简单化油器所供给的可燃混合气成分 随节气门开度，亦即喉部真空度（P）而变化的关系，称为简单 h 化油器的特性曲线。... 解释：发动机怠速时，节气门开度最小，进气阻力损失很大，即 进气管内真空度很大，但节气门前的化油器喉部真空度很小，根 本吸不出汽油来，因此化油器供给的仅是空气，过量空气系数 。随着节气门开度的增大，混合气浓度逐渐变浓，并趋于 稳定。