清华大学_课件_汽车构造I(7)_汽油机燃油供给系统

热机怠速 供给方式
化油器供油
进气量
空燃比
怠速转速 r/min
600～800，出 于省油考虑 闭环控制，有两 个怠速控制目标 值以适应不同情 况： 低：800～900
高：1000～1200
节气门最小开度 a＝～ 0.8，使 只能在发动机运 最小节气门开度 行前调整 下指示功率最大 电控汽油喷射， 机械节气门：怠速 开环控制 无三效催化转换 进气通路面积自动 a略小于1 变化，使怠速转速 器 保持一定
功率 燃油消耗率 排放
汽油机对混合气浓度的要求
－稳定工况最佳混合气浓度 （2）
％
170
最大功率
过量空气系数 0.85～0.95
160 140 120 100 80 功率 燃油消耗率
最小燃油消耗 率
过量空气系数 1.05～1.15
60
50 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
a
汽油机对混合气浓度的要求
氧气充足＋与汽油混合均匀，则完全燃烧，产物CO2和 H2O 氧气不足或混合不良，不完全燃烧；燃烧产物CO2、H2O 之外，还有CO和HC（对环境和人体有害） 高温下空气中的氮气氧化生成NOx
汽油及其使用性能（2）
蒸发性
发动机在各种条件下迅速起动、加速和正常运转：汽油蒸发性 好，在极短时间内完全蒸发汽化，并与空气形成均匀混合气， 完全燃烧。 蒸发性不好
汽车构造I 造I
（7）
赵雨东
清华大学汽车工程系
主要内容和学时安排
汽车发动机基本知识 （4 学时） 发动机机体（2学时） 曲柄连杆机构（ 3学时） 气门机构（ 3学时） 进排气、增压系统及排放 控制装臵（ 3学时） 汽油机燃油供给系统（4 学时） 柴油机燃油供给系统（4 学时） 汽油机点火系统（2学时） 发动机冷却系统（2学时） 发动机润滑系统（2学时） 发动机起动系统与电源 （1学时） 发动机管理系统（2学时）
汽油及其使用性能（5）
正庚烷（C7H16） （抗暴性差）
异辛烷（C8H18） （抗暴性好）
汽油机燃油供给系统
汽油机燃油系统概述 汽油及其使用性能 汽油机对混合气浓度的要求 化油器供油系统 电控喷油系统 汽油机管理系统
汽油机对混合气浓度的要求
－混合气浓度表示方法（1 ）
可燃混合气浓度
可燃混合气中空气和燃油的比例。 用空燃比和过量空气系数表示
喉管：用以计量流入 发动机的空气量，并 产生为吸出和空气量 相匹配的燃油所需的 真空度。 浮子室：用以保持为 供给发动机以稳定的 燃料量所需的一定的 油面高度，及保持一 定的燃油量。
浮子
喉管 节气门 浮子室 量孔 进气歧管
喷管
预热套
进气门
化油器式汽油机供给系统
——简单化油器工作原理（4）
简单化油器的组发动机
汽油机燃油系统概述（5 ）空气
多点汽油喷射（MPI, Multi-point Injection）
每缸用一个喷油器， 进气道喷射。 目前汽油机的主流燃 油系统。
节气门
汽油 喷油器
发动机
进气道喷射 Port Fuel Injection
汽油机燃油系统概述（6 ）
空气
缸内直接喷射 （ GDI，Gasoline Direct Injection ）
汽油机对混合气浓度的要求
－ 非稳定工况最佳混合气浓度 （3）
加、减速工况
在加大节气门开度使发动机加速和关小进气门以减速 的过程中，发动机进气量会随进气门开度变化而立即 发生变化，进入气缸的油量也必须立即相应地改变。 化油器发动机：汽油的流动惯性大于空气，吸入的汽 油量变化比空气变化滞后，且节气门开度变化后， 聚在进气管（道）内壁的油膜蒸发情况也不利于混合 气浓度相应变化。 电控汽油喷射发动机：获得变油量的信息滞后于空气 量的变化。
空滤器 喉管
浮子
节气门
浮子室 量孔 喷管 预热套 进气门 进气歧管
气
燃油喷射
单点汽油喷射（SPI, Single-Point Injection） 多点汽油喷射（MPI, Multi-point Injection） 缸内直接喷射（GDI， Gasoline Direct Injection）
单点
汽油机燃油供给系统
汽油机燃油系统概述 汽油及其使用性能 汽油机对混合气浓度的要求 化油器供油系统 电控喷油系统 汽油机管理系统
汽油机燃油系统概述（1 ）
化油器 喷油器 喷油器
进气道
缸内直接喷射 （GDI）
喷出的油雾
气道喷射（多点） 化油器式
汽油机燃油系统概述（2 ）
化油器式
利用流动时在喉管处产生 的负压，把汽油吸向节气 门上部的进气通道中。 结构越来越复杂；汽油雾 化不良，混合气形成质量 较差；瞬态工况响应慢； 进气阻力大，充气效率 低；各缸混合气不均匀； 电控化油器也很难从本质 上改善化油器的性能。 2001年7月，禁止生产化油 器类轿车和五人座客车。
－稳定工况最佳混合气浓度 （3）
汽油机采用三效 催化转换器，可 将排放中CO、 HC和NOx的80～ 90％转化为 CO2、 H2O和N2。 三效催化器只有 在理论空燃比时 转化效率才比较 高。
三效催化转换器效率（%） 80%转化 效率窗口 区
a
汽油机对混合气浓度的要求
－稳定工况最佳混合气浓度 （4）
电控汽油喷射， 闭环控制 有三效催化转换 电动节气门： ECU a1 器 控制节气门开度
汽油机对混合气浓度的要求
－ 非稳定工况最佳混合气浓度 （1）
非稳定工况（过渡工况）
冷起动 暖机 加速 减速
汽油机对混合气浓度的要求
－ 非稳定工况最佳混合气浓度 （2）
冷机起动及暖机
冷起动时进气管、进气道和气缸壁温度低，进气流速 低，油、气混合不良，汽油不易蒸发，相当一部分 积在进气管、进气道和气缸壁，使得缸内混合气稀至 着火界限之外。 冷起动时提供名义空燃比极浓的混合气。 暖机过程中，随着冷却水温升高而逐渐减少供油量， 直至发动机达到正常温度。
汽油机对混合气浓度的要求
－混合气浓度表示方法（3）
空燃比和过量空气系数的对应关系

8.9 10.4 11.8 13.3 14.8 16.3 17.8 19.2 20.7
a
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
汽油机对混合气浓度的要求
－稳定工况最佳混合气浓度 （1 ）
混合气浓度对发动机性能的影响
多点
直 喷
汽油机燃油系统概述（4 ）
空气
单点汽油喷射（ Singlepoint Injection）
在多缸机上的节气门体 上布臵一个（或并列的 两个）喷油器，喷出的 汽油与空气混合后，经 进气歧管分配至各缸。 也称节气门体喷射 （TBI，Throttle Body Injection）或中央喷射 （CFI，Central Fuel Injection）
空燃比（Air/Fuel Ratio）
可燃混合气中空气质量与燃油质量之比，=
空气质量 燃油质量
按照化学反应方程式，1kg汽油完全燃烧需空气约为 14.8kg。 ＝14.8，称为理论空燃比或化学计量空燃比。此混合气为理 论混合气。 <14.8，浓混合气 >14.8，稀混合气
汽油机对混合气浓度的要求
汽油及其使用性能（3）
抗爆性
爆燃：汽油机火花塞点 火。正常燃烧情况下， 火焰从火花塞端一直传 播到燃烧室壁；若火焰 传播过程中，远离火花 塞的混合气自行发火燃 烧，则缸内压力急剧增 大，并发生强烈震荡， 在缸内产生清脆的金属 敲击声。
汽油及其使用性能（4）
抗爆性
爆燃使发动机过热，功率下降，磨损加剧。 汽油在气缸内燃烧时不发生爆燃的能力称为抗爆性。用抗爆性 好的汽油，可提高发动机压缩比（热效率）而不发生爆燃。 用辛烷值评定汽油抗爆性。
排气管
汽油泵
化油器式汽油机供给系统
——简单化油器工作原理（1）
空气 汽油 化油器 文丘里（ Venturi ） 管原理 简单化油器的组成 理想化油器特性 简单化油器工作特性
混合气
化油器式汽油机供给系统
——简单化油器工作原理（2）
化油器
汽油和空气的自动计量、雾化、 混合装臵。 关键部件是喉管——文丘里管。
大气压力
低速/压力高
文丘里（ Venturi ）管原理
流体流经截面积较小的喉管 时，流速增大，静压力减小 （流体力学中伯努利方程描 述）。 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
高速/压力低
低速/压力高
低于大气压力
化油器式汽油机供给系统
——简单化油器工作原理（3）
空滤器
简单化油器的组成
组成
空气量调节
节气门
可燃混合气形成
化油器
组成
燃油供给
汽油箱 汽油滤清器 汽油泵
可燃混合气供入气缸
进气歧管
化油器式汽油机供给系统— 组成（2）
进气总管 进气歧管 化油器 汽油箱 空气滤清器
排气管
油管 汽油滤清器
消声器
汽油泵
化油器式汽油机供给系统— 组成（3）
空气滤清器 化油器 进排气歧管
汽油箱
汽油滤清器 消声器
辛烷值越高，抗爆性越好； 通常将正庚烷（C7H16）（抗暴性差）与异辛烷（C8H18）（抗暴性好）按一定 比例混合，构成不同体积百分比的异辛烷和正庚烷的标准汽油，其中异辛烷含量 的百分数叫做辛烷值； 汽油辛烷值试验测出，按试验条件不同，有马达法辛烷值（MON）和研究法辛 烷值（RON）。
国产汽油的牌号就是用辛烷值表示的（90＃、93 ＃ 、 97 ＃ 、 98 ＃ ）如90＃汽油表示用研究法测出的辛烷值不小于 90。