汽车原理与结构-燃油系统

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④催化转换器 在排气系统中设计专用装置，利用催化剂（ 在排气系统中设计专用装置，利用催化剂（铂、 钯、铑等）的作用，将排放废气中的CO、HC、 NOX 铑等）的作用，将排放废气中的CO、HC、 CO 转化成对人体无害的气体再排除。 转化成对人体无害的气体再排除。 ●二效催化转换器（氧化） 二效催化转换器（氧化） 在催化剂的作用下，加入新鲜空气为氧化剂， 在催化剂的作用下，加入新鲜空气为氧化剂， 仅将CO、HC氧化成二氧化碳和水。 仅将CO、HC氧化成二氧化碳和水。 CO 氧化成二氧化碳和水 ●三效催化转换器（还原） 三效催化转换器（还原） 在催化剂的作用下， CO、HC作还原剂， 在催化剂的作用下，把CO、HC作还原剂，将排 作还原剂 放中的NO 还原成氮（ 和氧（ ），而CO、 放中的NOX还原成氮（N2）和氧（O2），而CO、HC 在还原反映中被氧化成CO 在还原反映中被氧化成CO2和H2O。
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小结： 小结： ●混合比例直接影响发动机性能及能否正常工作； 混合比例直接影响发动机性能及能否正常工作； 经济耗油与最大功率输出对应不同的混合比例； ●经济耗油与最大功率输出对应不同的混合比例； 混合比例存在上下限，燃油浓度不易过大或过稀； ●混合比例存在上下限，燃油浓度不易过大或过稀； 汽车实际行驶速度和牵引功率的变化范围都很大， ●汽车实际行驶速度和牵引功率的变化范围都很大， 发动机正常工作的混合比例应作相应的调整。 发动机正常工作的混合比例应作相应的调整。 一般化油器只能提供一定范围的φ ●一般化油器只能提供一定范围的φa值。
有害 物质
促进空气较稀时油气混合物充分汽化和燃烧。 促进空气较稀时油气混合物充分汽化和燃烧。
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②二次空气喷射系统 本装置安装在排气歧管， 本装置安装在排气歧管，加强对排放气体的港 外再次氧化。 外再次氧化。 具体方法： 具体方法：用压缩空气泵将新鲜空气直接经专 门的空气喷管喷入气缸排气门附近。 门的空气喷管喷入气缸排气门附近。部分发动机在 排气系统配有催化转换器，则喷入转换器。 排气系统配有催化转换器，则喷入转换器。 目的：排气时在排气门增加氧气，使排除的CO 目的：排气时在排气门增加氧气，使排除的CO 和HC（碳氢化合物）进一步氧化，生成CO2和H2O。 HC（碳氢化合物）进一步氧化，生成CO
接泵ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ器
油 气 混 合 原 理 图
气流产生负压 将汽油吸入并雾化
一般需要 预热
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四、理想化油器 理想化油器将在发动机 任何转速、任何负荷， 任何转速、任何负荷，任何 大气状况下， 大气状况下，供给一定数量 且成分符合发动机工况要求 的可燃混合气体。 的可燃混合气体。 1、怠速系统 化油器浮子原理图 为怠速工况下工作的发动机提供浓混合气。 为怠速工况下工作的发动机提供浓混合气。 由于怠速转速低、节气门接近关闭， 由于怠速转速低、节气门接近关闭，空气流量少流速 主喷管无法提供过量的汽油。 慢，主喷管无法提供过量的汽油。 由构件10 10、 由构件10、8、3构成的怠速供油通道将大量补充雾化 汽油，维持浓度较大汽油比例。 汽油，维持浓度较大汽油比例。
空 气
完全燃 烧 14.8： 14.8：1
汽 油
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3、混合气燃烧效果 大量的研究和实验结果表明， 大量的研究和实验结果表明，混合气在气缸内 过量空气系数φ 空然比α 的燃烧效果与过量空气系数 的燃烧效果与过量空气系数φa、空然比α存在一 定的规律。 定的规律。 1.05～1.15， ●φa＝1.05～1.15，称为经济混合比 该比例的混合气体，在气缸中燃烧最完全， 该比例的混合气体，在气缸中燃烧最完全，发 动机油耗量最低。 动机油耗量最低。 0.85～0.95， ● φa＝0.85～0.95，称为功率混合比 该比例的混合气体燃烧速度最快，热损失最 该比例的混合气体燃烧速度最快， 低，发动机有效功率最大。 发动机有效功率最大。
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2、空燃比α 空燃比α 可燃混合气体中空气质量与燃油质量之比。 可燃混合气体中空气质量与燃油质量之比。 α＝空气质量/燃油质量 空气质量/ 按化学方程式的当量关系，1kg汽油完全燃 按化学方程式的当量关系，1kg汽油完全燃 烧需14.8kg空气，即理想混合气体α 14.8。 烧需14.8kg空气，即理想混合气体α＝14.8。 14.8kg空气
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使用催化转换器相关的问题： 使用催化转换器相关的问题： ★发动机应使用无铅汽油； 发动机应使用无铅汽油； ★催化转换器工作环境350℃（排气岐管之后）； 催化转换器工作环境350℃（排气岐管之后）； 350℃ ★正确把握输入混合气体（氧化剂或还原剂）比 正确把握输入混合气体（氧化剂或还原剂） 例的合理性； 例的合理性； ★较高的使用成本（昂贵的稀有金属）； 较高的使用成本（昂贵的稀有金属）； ★相关工艺。 相关工艺。
上次课内容回顾： 上次课内容回顾： 一、配气机构的布局的基本形式 ●顶置式 ●侧置式 二、气门组 ●气门形状及结构 ●工作条件 ●常用材料 三、气门传动组 ●凸轮及其相位 ●配气定时 ●气门间隙 四、进气系统、排气系统 进气系统、 ●空气滤清器 ◆油浴式空气滤清器 ◆纸芯空气滤清器 ◆复合式空气滤清器 进气岐管、 ●进气岐管、消声器
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③排气再循环系统 本装置将气缸排除的部分废气通过专门管道再输 入到进气管，适度增加可燃气体的CO 含量。 入到进气管，适度增加可燃气体的CO2含量。 大量的CO 介入导致缸内燃烧缓解， 大量的CO2介入导致缸内燃烧缓解，温度相对下 降，从而减少燃烧过程氮化物（NOX）的产生。 的产生。 从而减少燃烧过程氮化物（ 排气再循环是目前发动机净化氮化物的主要方 法，关键问题是把握输入的CO2量。 关键问题是把握输入的CO
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3、主供油系统 满足中小负荷工况下发动机需要的不同浓度的混合气。 满足中小负荷工况下发动机需要的不同浓度的混合气。 （随负荷加大，油量增加，但混合气变稀） 随负荷加大，油量增加，但混合气变稀） 关键问题：控制供油增量小与空气增量。 关键问题：控制供油增量小与空气增量。 ●节气门加大，空气流量、 节气门加大，空气流量、 供油量随之加大； 供油量随之加大； ●供油量增加速率小于空气 增加速率时，混合气逐渐变稀， 增加速率时，混合气逐渐变稀， 符合中小负荷的理想状态； 符合中小负荷的理想状态； ●供油量增加速率大于空气 增加速率时， 渐变浓， 增加速率时，混合气逐 渐变浓， 不符合中小负荷的理想状态。 不符合中小负荷的理想状态。
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化油器
进油孔
回油通道 供油通道
1燃油箱 2汽油滤清器 3汽油泵 4油气分离器 5化油器 6燃油箱盖 7油量传感器
化油器式燃油系统示意图
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二、可燃混合气 空气与雾状汽油按一定比例混合的混合物。 空气与雾状汽油按一定比例混合的混合物。其 相对比例直接影响发动机效率，常用两项指标。 相对比例直接影响发动机效率，常用两项指标。 1、过量空气系数φa 过量空气系数φ 以完全燃烧1kg汽油为前提： 以完全燃烧1kg汽油为前提： 1kg汽油为前提 φa＝实际供给空气质量/理论化学计量空气质量 实际供给空气质量/ 反映了可燃混合气中空气含量的多少： φa反映了可燃混合气中空气含量的多少： ●φa ＝1，称为理论混合气 称为浓混合气（汽油过剩） ●φa ＜1，称为浓混合气（汽油过剩） 称为稀混合气（空气过剩） ●φa ＞1，称为稀混合气（空气过剩）
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2、燃油系统主要组成部分 常规化油器系统包括 ●燃油箱 ●汽油滤清器 ●化油器 ●油气分离器 ●汽油泵 ●油管 ●燃油表等 上述所有组成部件中， 上述所有组成部件中，化油器是系统中最重 要的部件，是实现系统功能、完成油气混合的关 要的部件，是实现系统功能、 键装置。 键装置。 注：21世纪以来，沉寂多年的汽油喷射技术获 21世纪以来， 世纪以来 得实质行突破。在中国， 得实质行突破。在中国，通过技术引进和自主开 发，目前已广泛用于中、小型汽油发动机。 目前已广泛用于中、小型汽油发动机。
过量空气系数与空燃比关系表 φa α 0.6 8.9 0.7 10.4 0.8 11.8 0.9 13.3 1.0 14.8 1.1 16.3 1.2 17.8 1.3 19.2 1.4 20.7
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4、发动机工况与φa、α的经验值 发动机工况与φ 0.2～0.6； ●冷启动 φa ＝0.2～0.6； 0.6～0.8； ●怠速 φa ＝0.6～0.8； 节气门25 25％） 0.7～0.9； ●小负荷 （节气门25％） φa ＝0.7～0.9； 中等负荷（节气门25 85％） 25～ ％）φ 1.05～1.15； ●中等负荷（节气门25～85％）φa ＝1.05～1.15； 0.85～0.95； ●大、全负荷 φa＝0.85～0.95； 加速（迅速加大输出功率） ●加速（迅速加大输出功率）化油器设置专门的补 油通道以加大燃油比例。 油通道以加大燃油比例。 小结： 小结： 冷启动、怠速等特殊短时工况，混合气浓度大； ●冷启动、怠速等特殊短时工况，混合气浓度大； 从小负荷到中等负荷，混合气由浓变稀， ●从小负荷到中等负荷，混合气由浓变稀，直降到 经济混合比例； 经济混合比例； 从大负荷到全负荷，混合气由稀变浓， ●从大负荷到全负荷，混合气由稀变浓，直升到功 率混合比例。 率混合比例。
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三、简单化油器 简单化油器是实 用型化油器的雏形， 用型化油器的雏形， 现代车用化油器则是 在此基础上借助一些 附属装置来实现调整 燃气混合比。 燃气混合比。
1空气滤清器 2简单化油器 3进油针阀 4喉管 5浮子 6浮子室 7、8喷油管道 10进气岐管 9预热 10进气岐管 11进气门 12燃烧室 11进气门 12燃烧室 13节气门 14油气混合室 13节气门 14油气混合室
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2、怠速转入小负荷 此过程节气门加大， 此过程节气门加大， 怠速喷口3的真空度下降， 怠速喷口3的真空度下降， 进油量减少， 进油量减少，流过节气门 的空气增加， 的空气增加，混合气将变 得过稀，造成熄火，无法 得过稀，造成熄火， 完成这一过渡。 完成这一过渡。 在怠速喷口3 在怠速喷口3的上方设 置过渡喷口5，过渡时间 置过渡喷口5 两孔同时喷油， 两孔同时喷油，增加汽油 浓度。 浓度。
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0.5， ●φa＜0.5，称为火焰传播上限 该状态汽油浓度达到最高， 该状态汽油浓度达到最高，由于氧气的缺乏已 严重影响缸内燃烧的持续。 严重影响缸内燃烧的持续。 1.3， ●φa ＞1.3，称为火焰传播下限 该状态汽油浓度达到最低，由于汽油的缺乏缸 该状态汽油浓度达到最低， 内燃烧同样面临间断。 内燃烧同样面临间断。 由此可见，燃油浓度过大或过稀， 由此可见，燃油浓度过大或过稀，都能导致火 焰在燃池中不能正常传播，更严重时， 焰在燃池中不能正常传播，更严重时，将导致不能 点火，发动机工作中断。 点火，发动机工作中断。
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4、排气净化装置 排气净化系统将汽车排放的有害物控制在 最低水平。 最低水平。这是控制汽车排放危害强制性要 求，目前国内已启动相关管理措施。根据方式、 目前国内已启动相关管理措施。根据方式、 目的不同，有下述主要手段： 目的不同，有下述主要手段： ①恒温进气系统 本机构安装在进气门前方， 本机构安装在进气门前方，为发动机冷启动 时提供加热的空气。 时提供加热的空气。 启动 条件 室温 低压 燃烧不完全 排 放
根据国情 平衡利弊
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§4.4
发动机燃油系统
目前发动机燃油系统主要有化油器式燃油系统、 目前发动机燃油系统主要有化油器式燃油系统、 汽油喷射式燃油系统、柴油机燃油系统等。 汽油喷射式燃油系统、柴油机燃油系统等。 本节只限于介绍汽油机燃油系统。 本节只限于介绍汽油机燃油系统。 目前小型发动机大量采用喷射式， 目前小型发动机大量采用喷射式，随着电子技术 的飞速发展，经典的化油器面临淘汰。 的飞速发展，经典的化油器面临淘汰。 一、燃油系统的功用和组成 1、功能 ●向发动机稳定、持续地提供一定数量、洁净、 向发动机稳定、持续地提供一定数量、洁净、 雾化良好的汽油 ●存储一定数量的汽油以维持汽车的续行。 存储一定数量的汽油以维持汽车的续行。