《汽车发动机》第六章 燃油供给系统

什么叫汽 油的辛烷 值？
辛烷值可以用对比试验方法确定：
在可变压缩比的单缸试验发动机上进行，找 一种被测汽油作为燃料，使发动机运转，试验中 逐步提高压缩比，直到产生标准强度的爆震燃烧 为止。然后在该压缩比下，换用标准燃料作对比 试验。直到用标准燃料也产生和原来一样的标准 强度的爆震燃烧为止。标准燃料是异辛烷和正庚 烷的混合燃料，异辛烷抗爆燃能力很强，规定辛 烷值100（平和温顺）；正庚烷抗爆燃能力很弱 ，规定辛烷值为（暴躁）。这时测标准燃料的异 辛烷的百分数，即为被测汽油的辛烷值。比如异 辛烷80%，该被测汽油的辛烷值是80。 汽油的号数就是辛烷值数，辛烷值是80，80 号汽油。号数越高，抗爆性越好。
三、 汽油机各种工况对可燃混合气成份的要求
作为车用汽油机，其工况（负荷和转速）是复杂的，例如，超车、 刹车、高速行驶、汽车在红灯信号下，起步或怠速运转、汽车满载爬 坡等，工况变化范围很大，负荷可以0→100%，转速可以最低→最高 。不同工况对混合气的数量和浓度都有不同要求，具体要求如下： （1）小负荷工况（负荷小于25％）-要求供给较浓混合气α=0.7～ 0.9量少，因为，小负荷时，节气门开度较小，进入气缸内的可燃混 合气量较少，而上一循环残留在气缸中的废气在气缸内气体中所占的 比例相对较多，不利于燃烧，因此必须供给较浓的混合气。 （2）中负荷工况（负荷在 25％—85％）-要求经济性为主，混合气 成分α=0.9～1.1，量多。 发动机节气门开度较大，混合气数量和品 质比怠速工况时有所提高，且大部分工作时间处于中负荷工况，所以 经济性要求为主。中负荷时，主要是α>1的稀混合气，这样，功率损 失不多，节油效果却很显著。 （3）大负荷工况和全负荷工况（负荷大于85％）-要求发出尽可能大 的功率Pe，α=0.85～0.95，量多。汽车需要克服很大阻力（如上陡 坡或在艰难路上行驶）时，驾驶员往往需要将加速踏板踩到底，使节 气门全开，发动机在全负荷下工作，显然要求发动机能发出尽可能大 的功率，即尽量发挥其动力性，而经济性要求居次要地位。
它利用各种传感器检测发动机的各种状态，经 微处理器的判断、计算，使发动机在不同工况下均 能获得合适在任何情况下都能获得精确的空燃比 混合气的各缸分配均匀性好 汽车的加速性能好 充气效率高 良好的启动性能和减速减油或断油
电控汽油喷射系统主要由下列四部分组成： 进气系统 供油系统 控制系统 点火系统
故要求化油器供给Pemax时的α值。 （4）冷起动工况-要求供给极浓的混合气α=0.2～0.6量少。 因为发动机起动时，由于发动机处于冷车状态，混合气得不到足 够地预热，汽油蒸发困难。同时，由于发动机曲轴被带动的转速低， 因而被吸入化油器喉管内的空气流速较低。难以在喉管处产生足够的 真空度使汽油喷出。既使是从喉管流出汽油，也不能受到强烈气流的 冲击而雾化，绝大部分呈油粒状态。混合气中的油粒会因为与冷金属 接触而凝结在进气管壁上，不能随气流进入气缸。因而使气缸内的混 合气过稀，无法引燃，因此，要求化油器供给极浓的混合气进行补偿 ，从而使进入气缸的混合气有足够的汽油蒸汽，以保证发动机得以起 动。 （5）怠速－是指发动机在对外无功率输出的情况下以最低转速运转 ，此时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。汽油机怠速运转一般为300～700r/min ，转速很低，化油器内空气流速也低，使得汽油雾化不良，与空气的 混合也很不均匀。另一方面，节气门开度很小，吸入气缸内的可燃混 合气量很少，同时又受到气缸内残余废气的冲淡作用，使混合气的燃 烧速度↓↓，因而发动机动力不足。因此要求提供较浓的混合气 α=0.6～0.8 。
混合气过稀时： 由于燃烧速度太低，损失热量很多，往往造成发动机温度过高， 严重过稀时，燃烧可延续到进气过程的开始，进气门已经开启时还 在进行，火焰将传到进气管，以至化油器喉管内，引起化油器“回 火”并产生拍击声。 当混合气稀到α=1.4 以上时，混合气虽然能着火，但火焰无法 传播，导致发动机熄火，所以α=1.4称为火焰传播下限。 混合气过浓时： 由于燃烧很不完全，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，甚至废气中的一氧化碳可能在排气管中被 高温废气引燃，发生排气管“放炮”。 混合气浓到α=0.4以下，可燃混合气虽然能着火，但火焰无法传 播，发动机熄火，所以α=0.4称为火焰传播上限。
空气供给系统
曼· 胡默尔针对商用车推出新型空气过滤技术 2008年10月7日，上海——全球领先的汽车和工业滤清器开发和制造商曼· 胡默 尔公司近日推出用于商用车空滤器的新型螺旋状胶线技术。该技术简单有效，用 特制的胶线替代了之前使用的金属、塑料和纸质外壳。这些胶线以不同的线轴宽 度缠绕在整个空气滤清器上，统一固定了所有高度上的滤纸间隔。此外，更高的 气流率优化了过滤能力，有助于降低燃油消耗。 曼· 胡默尔是第一家针对商用车空气滤清器推出新型螺旋状胶线技术的滤清器 生产商。新技术的研发优势在于过滤能力得到优化，无需使用金属、塑料和纸质 外壳，由此改善了能源、二氧化碳和原料之间的平衡关系。螺旋状胶线技术对独 立零部件市场上现有的空气滤清器起到了补充作用。 商用车空气滤清器 该螺旋状胶线技术还提高了滤清器的过滤强度，即便在雨中驾驶时渗入湿气 也不会影响其性能。采用新技术的滤清器亦可确保为发动机提供更佳质量的空气 ，在严苛的运行环境中也不例外。滤清器上方的胶线缠绕非常紧密，增强了防护 作用，有助于防止滤清器线圈在安装过程中受损。由于无需金属、塑料和纸质外 壳，可帮助滤清器专家节省资源，这对于在生产过程中节约能源起到了非常重要 的作用，此外，其对滤清器的散热也起到了积极的作用。空滤芯封条采用了防噪 音设计。
第六章 汽油机燃料供给系统
第一节 概述 第二节 电控燃油喷射（EFI）系统的功能 第三节 电控燃油喷射系统的组成与基本原理 第四节 空气供给系统主要元件的构造与检修 第五节 燃油供给系统主要元件的构造与检修 第六节 控制系统主要元件的构造与检修
第一节 概述
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。...
1）连续喷射：整个发动机的工作循环都进行喷射。 2）间歇喷射： （1）同步喷射：喷油器的开启时间与发动机各缸工作循 环之间保持一定的相对关系。 Ⅰ、顺序喷射：各缸喷油器分别按各自的做功顺序进 行喷射。用于精确控制。 Ⅱ、同时喷射：发动机每转一周，所有的气缸喷油器 同时喷射一次，每个工作循环喷射两次。 Ⅲ、分组喷射：将气缸分成两组，发动机每转一周只 有一组喷油器喷射，两组轮流喷射。 （2）异步喷射：喷油器的开启时间与发动机各缸工作循 环之间没有固定的关系。 Ⅰ、起动时异步喷射正时控制 Ⅱ、加速时异步喷油正时控制
（6）加速工况
发动机的加速是指负荷突然迅速增加的过程。要求混 合气量要突增，并保证浓度不下降。当驾驶员猛踩踏板时 ，节气门开度突然加大，以期发动机功率迅速增大。在这 种情况下，空气流量和流速以及喉管真空度均随之增大。 汽油供油量，也有所增大。但由于汽油的惯性>空气的惯 性，汽油来不及足够地以喷口喷出，所以瞬时汽油流量的 增加比空气的增加要小得多，致使混合气过稀。另外，在 节气门急开时，进气管内压力骤然升高，同时由于冷空气 来不及预热，使进气管内温度降低。不利于汽油的蒸发， 致使汽油的蒸发量减少，造成混合气过稀。结果就会导致 发动机不能实现立即加速，甚至有时还会发生熄火现象。 为了改善这种情况，就应该采取强制方法。在化油器 节气门突然开大时，强制多供油，额外增加供油量，及时 使混合气加浓到足够的程度。
第二节 电控汽油喷射系统
一、汽油喷射的基本概念 汽油喷射：是用喷油器将一定压力和数量 的汽油喷入进气管、道或气缸内。其目的是 提高汽油雾化质量，改进燃烧，改善汽油机 性能。 电控汽油喷射：是采用电动喷油器，根据 发动机运行工况和使用条件将适当量的汽油 喷入进气管、道或气缸内，实现对发动机油 量的精确控制。
4、按进气量的测量方式分： 1)直接测量:利用空气流量计直接测量吸入进气管的 空气流量。 2)间接测量： （1）绝对压力测量法：用绝对压力传感器测量进气 总管的绝对压力，并由此和发动机转速计算出进气量， 从而确定汽油喷射量。 （2）节气门开度测量法：用节气门传感器测定节气 门开度，并由发动机的转速计算出进气流量，从而确 定汽油喷射量。 直接测量比间接测量精确，而所用零部件少（除去了 绝对压力传感器和稳压箱），故现在广泛使用空气流 量计式。
一、汽油的性质 从地下或海底开采的石油，一般称为原油。原油脏， 不能直接作为非常精密的发动机燃料。把石油经过处理 ，制成各种制品的过程叫炼油。汽油、柴油就是石油的 炼制品。 石油的主要成分是碳、氢两种元素（97%-98%）,其他 还有少量的硫、氧、氮等。石油制品是以多种碳氢化合 物的混合物形式出现的，分子式CnHm（烃）。根据烃分 子中碳原子数不同，可以构成不同分子量不同沸点的物 质。炼制汽油和柴油最简单的方法是利用沸点不同直接 分馏，依次得到天然气——汽油——煤油——轻、重柴 油——渣油。
汽油的工业化生产是采用催化裂化法（用催化剂把大分子 烃——小分子烃） 主要性能指标：
蒸发性：汽油容易蒸发的程度。（液体——气体），一般地，蒸 发性越高，燃气质量就越好，尤其是低温环境下如果蒸发性好，会 对冷起动发动机有利。但是蒸发性也不能过高，因为这样汽油泵及 油管中会产生汽油蒸汽泡，阻碍汽油正常流动，使供油量↓，——“ 气阻”。 国产汽油质量指标规定了汽油的饱和蒸汽压力值。（按夏季、冬 季要求不同） 热值：1㎏燃料完全燃烧后所产生的热量。汽油的热值约为 4400kj/kg。 抗爆性：汽油在发动机气缸内燃烧时，避免产生爆燃的能力（抗 自燃的能力） 爆燃的后果是发动机过热，功率↓，油耗↑。采用抗爆性好的汽 油，可以采用比较高的压缩比。汽油抗爆性的好坏一般用辛烷值表 示。辛烷值越高，抗爆性越好。
二、喷射系统的基本类型 1、按控制原理分： 1）机械控制式：喷油器的工作由供油管路中 的油压来控制。又称K系统或连续喷射系统。 2）电子控制式：简称EFI。喷油器由电磁驱 动， 喷油量的大小和时机完全由电控单元控 制。 2、按喷油器的布置分： 1）单点式汽油喷射（SPI） 2）多点式汽油喷射（MPI） 3、按喷油器工作时间来分
结论： 通过上述分析，可以看出
①发动机的运转情况是复杂的，各种运转情况对可燃混 合气的成分要求不同。 ②起动、怠速、全负荷、加速运转时，要求供给浓混合 气α<1。 ③中负荷运转时，随着节气门开度由小变大，要求供给 由浓逐渐变稀的混合气α=0.85－1.115。 汽车正常行驶时，在大负荷、中负荷工况下，随着负荷 的增加，化油器供给由浓逐渐变稀的混合气α↑，当进入 大负荷范围内，混合气又由稀变浓，保证发动机发出最大 功率。
二、 可燃混合气的浓度对发动机的性能影响
通过试验证明，发动机的功率和耗油率都是随着过量空气系数 α变化而变化的。 理论上，对于α=1的标准混合气而言，所含空气中的氧正好足以 使汽油完全燃烧，但实际上，由于时间和空间条件的限制，汽油细 粒和蒸汽不可能及时地与空气绝对均匀地混合，因此， 即使α=1 ，汽油也不可能完全燃烧，混合气α>1才有可能完全燃烧。 因为α>1时混合气中，有适量较多的空气，正好满足完全燃烧的 条件，此混合气称为经济混合气，对于不同的汽油机经济混合气成 分不同，一般在α=1.05～1.15范围内。当α大于或小于1.05～ 1.15时，ge↑，经济性变坏。 当α= 0.88时，Pe最大，因为这种混合气中汽油含量较多，汽油 分子密集，因此，燃烧速度最高，热量损失最小，因而使得缸内平 均压力最高，功率最大，此混合气称为功率混合气。对不同的汽油 机来说，功率混合气一般在α=0.85～0.95 之间。 α>1.11的混合气称为过稀混合气，α<0.88的混合气称为过浓混 合气，混合气无论过稀过浓都会使发动机功率降低Pe↓，耗油率增 加ge↑。
从以上分析可知，发动机正常工作时，所用的可燃混合气α值，应该 在获得最大功率和获得最低燃油消耗率之间，在节气门全开时，α值的最 佳范围为0.85～1.15范围内。 一般在节气门全开条件下，α=0.85～0.95时，发动机可得到较大的功 率;当α=1.05～1.15时，发动机可得到较好的燃料经济性;所以当α在0.85 ～1.15范围内，动力性和经济性都比较好，即Pe较大，ge较小。