《汽车构造课件》汽油机燃料供给系统 (1)

混合气；α＞1的混合气称为稀混合气。
（2）空燃比R（A/F）
实际吸入发动机中空气的质量与燃料质量 比值。
理论上1kg汽油完全燃烧需要14.7kg空气。 故对汽油机而言，空燃比为14.7的可燃混合 气称为理论混合气，空燃比小于14.7的可燃 混合气称为浓混合气，空燃比大于14.7的可 燃混合气称为稀混合气。
4.1.2 汽油及其使用性能
汽油的主要性能指标： 蒸发性：汽油容易蒸发的程度（即由液体转化为气体）。
一般情况下，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，使供油量减少，产生“气阻”。 国产汽油质量指标规定了汽油的饱和蒸汽压力值。 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，功率下 降，油耗增加。采用抗爆性好的汽油，可 高，抗爆性越好。
（3）小负荷工况 要求供给量少而较浓的混合气 （α=0.7～0.9）。发动机小负荷运转时，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，所以需要供给较 浓的可燃混合气。
（4）中负荷工况 要求供给量大而稀的经济混合 气（α=0.9～1.1）。 发动机大部分工作时间处于 中负荷工况，强调燃油经济性。中负荷时，节气 门开度接近50%，故应供给接近于相应耗油率最 低的α值的可燃混合气，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。
图4-2 空气供给系统框图
在冷却水温度较低时，为加快发动机暖机 过程，设置了快怠速装置，由空气阀来控 制快怠速所需要的空气量。这时经空气流 量计计量后的空气，绕过节气门经空气阀 直接进入进气总管，可以通过怠速调整螺 钉调节怠速转速，用空气阀控制快怠速转 速，也可由ECU操纵怠速控制阀(ISC)控制怠 速与快怠速，如图4-3所示。
（3）浓混合气（α<1） 当α<1时，因可燃混合气中汽油分子较多 而使燃烧速度加快，热损失较少，发动机输出功率增大。将发动 机输出功率最大时的可燃混合气称为功率混合气。对于不同的汽 油机功率混合气浓度不同，一般在α=0.85～0.95范围内，混合气 中汽油含量较多，汽油分子密集，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，此范围内的混合气称为 功率混合气。 但这时可燃混合气中空气含量不足，燃烧不完全， 油耗率显著增大，经济性明显下降。当混合气过浓(α<0.85)，因 燃烧不完全，产生大量的一氧化碳，在高温高压的作用下产生大 量游离态的碳粒，致使燃烧室大量积碳，出现排气管冒黑烟和放 炮现象。
2. 空气供给系统
根据空气供给系统空气计量方式的不同，EFI系统 可以分为：L型EFI系统——通过空气流量计检测进 气量，D型EFI系统——通过进气歧管绝对压力传感 器与其他传感器一起检测进气量，如图4-2a所示。
以L型EFI系统为例，如图4-2b所示，空气经空气过 滤器过滤后，由空气流量计计量，通过节气门体 进入进气总管，再分配到各进气歧管。在进气歧 管内，从喷油器喷出的燃油与空气混合后被吸入 气缸内燃烧。
（2）稀混合气（α>1） 当 α>1时，有适量较多的空气，可燃混合 气中汽油分子才能获得足够的氧气而完全燃烧，对于燃料消耗率 最低时的可燃混合气称为经济混合气。对于不同的汽油机经济混 合气浓度不同，一般在α=1.05～1.15范围内。但是，空气过量后 导致燃烧速度变慢、热损失增加而使平均有效压力和功率略有下 降。当混合气过稀(α>1.1)，因燃烧速度进一步变慢而造成加速性 能变坏，发动机功率下降，严重时会发生进气管回火现象。
图4-3 空气供给系统
3. 电子控制系统
电子控制系统的功能是根据发动机运转状 况和车辆运行状况确定燃油的最佳喷射量。 该系统由传感器、ECU和执行器三部分组成， 如图4-4所示。
图4-4 电子控制系统
图4-1 电控汽油机燃油供给系统简图 A-接进气歧管
1-汽油滤清器 2-电动汽油泵 3-油箱；4-压力调节器 5-燃油分配管 6-喷油器
发动机工作时，电动汽油泵把汽油从油箱 中吸入并泵送出去，汽油经燃油管和滤清 器到达燃油分配管，然后分送到各个喷油 器。燃油分配管上装有压力调节器，对燃 油压力进行调整，多余的燃油经压力调节 器返回油箱。有些发动机在燃油输送通道 中还装有燃油压力脉动减振器，以减弱喷 油器喷油过程中油压脉动的传递，降低噪 声。
（3）燃空比（符号λ，日本工业标准JIS所采用） 空燃比的倒数，λ=1/R
2. 可燃混合气成分对发动机性能的影响
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。
（1）理论混合气（α=1） 当α=1时，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、气缸中残余废气的存在影响 火焰中心的形成和传播，因此，即使α=1，汽油也 不可能完全燃烧。
（5）全(满)负荷工况 要求供给量大而浓的功率混合气 （α=0.85～0.95）。 这种工况汽车需要克服很大阻力（如 上陡坡或在恶劣道路上行驶）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(满)负荷下工作， 要求发动机能发出尽可能大的功率，强调发挥其动力性，
而经济性要求居次要地位。故要求供给接近于相应最大功 率α值的可燃混合气，从而实现发动机输出强大的动力。
项目四 汽油机燃料供给系统
任务一 概述
4.1.1汽油机燃料供给系的作用
汽油机使用的燃料是汽油，汽油和新鲜空气在进 入气缸之前混合、雾化形成可燃混合气，可燃混 合气进入气缸后经过压缩，在压缩接近终了时由 火花塞跳火点燃燃烧并膨胀做功，燃烧做功后将 废气排出。汽油机燃料供给系的作用是根据发动 机运转工况的需要，向发动机提供一定数量、清 洁的、雾化良好的汽油，以便与一定数量的空气 混合形成可燃混合气，以及对其浓度进行有效的 控制，使发动机在各种工况下都能连续、稳定运 转。最后还要把燃烧后的废气排出气缸。
4.1.3发动机运转工况对可燃混合气成分 的要求
1.可燃混合气
（1）过量空气系数
过量空气系数（α） 燃料燃烧实际供给的空气质
量与理论上完全燃烧时所需要的空气质量之比。
即
燃料燃烧过程中实际供 给的空气质量
燃料理论上完全燃烧所 需的空气质量
由以上定义表达式可知，α＝1的可燃混合气称
为理论混合气（标准混合气）；α＜1的称为浓
（2）怠速工况 要求供给量少而很浓的可燃混合气 （α=0.6～0.8）。怠速工况是指发动机在对外无功率输出 的情况下以最低转速运转的情况。此时混合气燃烧所作的 功，只用来克服发动机的内部运转阻力，使发动机保持最 低转速稳定运转。一方面，汽油机怠速转速很低，空气流 速也低，使得汽油雾化不良，与空气混合也不均匀。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， 又受到气缸内残余废气的冲淡作用，使火焰传播速度和混 合气的燃烧速度大大降低，因而需要提供量少而较浓的可 燃混合气。
可用对比试验方法确定辛烷值：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0（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90%，该被测汽油的辛 烷值90。汽油的牌号数就是辛烷值数，辛烷值是 90，即为90号汽油。汽油牌号数越高，抗爆性越 好。
（4）燃烧极限 当混合气过稀（α>1.4）以及过浓（α<0.4）时， 混合气点燃后无法传播，致使发动机无法正常运转，直至熄火。 故称α=1.4为火焰传播下限，α=0.4为火焰传播上限。
3.汽车发动机不同工况对可燃混合气浓度的要求
（1）起动工况 要求供给量少而极浓的可燃混合气 （α=0.2～0.6）。因为发动机起动时，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，致使气缸 内的混合气过稀，无法燃烧，因此，要求供给极浓的混合 气进行补偿，从而使进入气缸的混合气有足够的汽油蒸汽， 以保证发动机顺利起动。
况对可燃混合气的成分要求不同。 第二：起动、怠速、全负荷、加速运转时，要求
供给浓混合气α<1。 第三：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=0.9～1.1。汽车 正常行驶时，在大负荷、中负荷工况下，随着负 荷的增加，应供给由浓逐渐变稀的混合气，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。
（6）加速工况 发动机的加速工况是指负荷突然迅速增加 的过程。要求供给混合气量突增而较浓的可燃混合气。当
驾驶员猛踩加速踏板时，节气门开度突然加大，要求发动
机功率迅速增大。在节气门急开时，须供给额外的燃油， 以防止混合气瞬间变稀，恶化加速性能。
结论：通过上述分析，可以看出 第一：发动机的运转情况是复杂的，各种运转情
4.1.4 汽油机燃料供给系的组成
我国从2001年7月起在新生产的轿车上全 部采用电控汽油喷射系统，电控汽油喷射 系统由汽油供给系统、空气供给系统及电 子控制系统组成。
1. 汽油供给系统
燃油供给系统的功能是向发动机精确提供 各种工况下所需要的燃油量。汽油供给系 统由油箱、电动汽油泵、燃油滤清器、燃 油分配管、喷油器、压力调节器、喷油器 等组成，如图4-1所示。