汽油机燃料供给系的构造与维修概要.pptx
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1、第一节 汽油机燃料供给系的组成和功用第1页/共88页汽油机燃油供给系统的作用汽油机使用的主要燃料是汽油。汽油要在汽缸内燃烧,需先喷成雾状(雾化)并进行蒸发,再与适量空气均匀混合。这种按一定比例混合的汽油与空气的混合物称为可燃混合气,可燃混合气中燃油含量的多少称为可燃混合气的浓度。汽油机燃油供给系统的作用是:不断地输送滤清的燃油和清洁的新鲜空气,根据发动机各种不同工作情况的要求,配制出一定数量和浓度的可燃混合气,供入汽缸,并在燃烧做功后将废气排入到大气中。第2页/共88页图4-1汽油机燃油供给系统的组成 图6-1 化油器式燃油供给系统 1汽油指示表;2空气滤清器;3化油器;4进气管;5排气管;6
2、汽油泵;7汽油滤清器;8排气消音器;9汽油箱;10油管第3页/共88页化油器式燃油供给系统由以下四部分组成:(1)汽油供给装置:包括汽油箱、汽油滤清器、汽油泵和油管,用以完成汽油的贮存、输送及滤清任务。(2)空气供给装置:空气滤清器,轿车上有时还装有进气消音器。(3)可燃混合气形成装置:化油器。(4)可燃混合气供给和废气排出装置:包括进气管、排气管及排气消音器。第4页/共88页简单化油器和可燃混合气的形成如图4-2所示,在进气过程中,进气门开启,空气经空气滤清器、化油器、进气歧管和进气门流进汽缸。在整个空气通道中,喉管的喉部截面积较小,空气流过时流速增大,静压力减小,从而造成喉部压力低于大气压
3、力。浮子室与大气相通,故浮子室液面上的压力基本上是大气压力。主喷管的出口位于喉管的喉部,因此其出口压力等于喉部压力。在大气压力与喉部压力之差(即喉管真空度)的作用下,汽油从浮子室经主量孔和主喷管喷入喉管中,并受到流经喉管的高速空气流的冲击,分散成细小的油滴。这些细小的油滴在随空气流动的过程中不断蒸发汽化并与空气混合,其中粒径较大的油滴将沉积在进气歧管的内壁上形成油膜,油膜在气流的推动下缓慢地流向汽缸。为了促使油膜在流进汽缸之前蒸发殆尽,在进气歧管外壁附设进气预热套管,其利用发动机排气或循环冷却液对进气歧管加热,以加速油膜蒸发。汽油蒸发并与空气混合形成均匀可燃混合气的过程将一直持续到压缩过程结束
4、。第5页/共88页图4-2 可燃混合气的形成过程 第6页/共88页汽车在行驶当中情况不断变化,要求发动机输出的功率也作相应的变化。改变发动机功率需改变供入汽缸内的可燃混合气数量,为此,化油器中设有节气门。当节气门开大时,空气流量增加,流速增大,其静压力进一步下降,喉管真空度相应增大,这时通过主喷管喷出的汽油数量增多。就是说,当节气门开大时,进入汽缸的混合气数量增多,发动机功率随之增加。节气门通过一系列杆件与驾驶室内的加速踏板相连,驾驶员通过踩踏加速踏板来改变节气门的开度。第7页/共88页为了保证可燃混合气中空气与汽油的比例符合发动机运转工况的要求,需控制空气流量和汽油流量。在汽缸真空度一定时,
5、空气流量取决于喉管的形状和尺寸;在喉管真空度一定时,汽油流量取决于主量孔的形状和尺寸。因此,这两个零件都是单独加工制成之后安装到化油器上的。应当指出,当主量孔的形状和尺寸一定时,通过主量孔的汽油流量取决于主量孔前后的压力差。主量孔前的压力基本恒定,主量孔后的压力取决于喉管真空度。换言之,通过主量孔的汽油流量取决于喉管真空度的大小。第8页/共88页可燃混合气浓度的表示法可燃混合气浓度的表示法可燃混合气中空气与燃油的比例称为可燃混合气浓度,通常用过量空气系数和空燃比表示。燃烧1 kg燃油实际供给的空气质量与完全燃烧1 kg燃油的化学计量空气质量之比为过量空气系数,记作a,即a=1时的可燃混合气称为
6、理论混合气;a1时的可燃混合气称为浓混合气;a1时的可燃混合气则称为稀混合气。第9页/共88页可燃混合气中空气质量与燃油质量的比值称为空燃比,记作A/F。按照化学反应方程式的当量关系,可求出1 kg汽油完全燃烧所需的空气质量即化学计量空气质量约为14.7 kg。显然,A/F=14.7时的可燃混合气为理论混合气;A/F14.7的为浓混合气;A/F14.7的为稀混合气。可燃混合气浓度直接影响发动机的性能及发动机能否正常运转,而且使用同一种浓度的混合气不可能同时获得最大功率和最低燃油消耗率。第10页/共88页发动机对混合气浓度的要求汽车在行使过程中,发动机的转速和负荷会在很大范围内频繁变动。为适应发
7、动机工况的这种变化,可燃混合气的成分应该随发动机的转速和负荷作相应的调整。因为转速改变时,混合气浓度的变化远不如负荷改变时那么大,所以其实际意义不大。因此,通常把混合气浓度随发动机负荷的变化关系称为化油器特性,如图4-5所示。图中曲线1、2分别代表在发动机各种负荷下或各种节气门开度下获得最大功率和最低燃油消耗率时的混合气浓度(a)。显然,欲获得最大功率,混合气应该较浓;欲获得最低燃油消耗率,混合气应该较前者稍稀。当发动机在一定的工况下运转时,化油器只能供应一定a值的可燃混合气,该a值究竟应该考虑最大功率的要求,还是照顾最低燃油消耗率的要求,或者在二者之间适当折中,这需要视汽车的类型及其工作情况
8、对发动机所提出的要求而定。第11页/共88页图4-5 化油器特性 第12页/共88页冷起动发动机在冷起动时,因温度低汽油不容易蒸发汽化,再加上起动时转速低(50100 r/min),空气流速很低,汽油雾化不良,致使进入汽缸的混合气中汽油蒸气太少,混合气过稀,不能着火燃烧。为使发动机能够顺利起动,要求供给a值约为0.20.6的浓混合气,才能使实际进入汽缸的混合气浓度在火焰传播界限之内。第13页/共88页怠速怠速是指发动机对外无功率输出的工况。在怠速工况下,节气门接近关闭,吸入汽缸内的混合气数量很少。在这种情况下汽缸内的残余废气量相对增多,混合气被废气严重稀释,使燃烧速度减慢甚至熄火。为此要求供给
9、a值为0.60.8的浓混合气,以补偿废气的稀释作用。第14页/共88页小负荷小负荷工况时,节气门开度在25%以内。随着进入汽缸内的混合气数量的增多,汽油雾化和蒸发的条件有所改善,残余废气对混合气的稀释作用相对减弱。因此,应该供给a值为0.70.9的混合气。中等负荷中等负荷工况下,节气门的开度在25%85%范围内。汽车发动机大部分时间在中等负荷下工作,因此应该供给a值为1.051.15的经济混合气,以保证发动机有较好的燃油经济性。从小负荷到中等负荷,随着负荷的增加,节气门逐渐开大,混合气逐渐变稀。第15页/共88页大负荷和全负荷发动机在大负荷或全负荷工作时,节气门接近或达到全开位置。这时需要发动
10、机输出最大功率以克服较大的外界阻力或加速行驶。为此应该供给a值为0.850.95的功率混合气。从中等负荷转入大负荷时,混合气由经济混合比加浓到功率混合比。第16页/共88页加速加速时,驾驶员要猛踩加速踏板,使节气门突然开大,以达到迅速增加发动机功率的目的。这时虽然空气流量迅速增加,但是由于汽油的密度比空气密度大得多,即汽油的流动惯性远大于空气的流动惯性,致使汽油流量的增加比空气流量的增加滞后一段时间。另外,节气门开大,进气歧管的压力增加,不利于汽油的蒸发汽化。因此,在节气门突然开大时,将会出现混合气瞬时变稀的现象。这不仅不能使发动机功率增加、汽车加速,反而有可能造成发动机熄火。为了避免发生此种
11、现象,保证汽车有良好的加速性能,在节气门突然开大、空气流量迅速增加的同时,由化油器中必须增设的特殊装置瞬时快速地供给一定量的汽油,使变稀的混合气得到重新加浓。第17页/共88页第二节 化油器的结构第18页/共88页主供油系统主供油系统的作用是在怠速以外的所有工况下都起供油作用,而且其供油量随发动机负荷的增加而增多,但可燃混合气却应随着负荷的增加而逐渐变稀,并在中等负荷时供给经济混合气,使之符合图4-5中所示的理想化油器特性曲线相应区段的要求。主供油系统由主喷管、主量孔、主空气量孔和油井等组成,如图4-6所示。第19页/共88页图4-6 带主空气量孔的主供油系统 1主喷管;2主空气量孔;3油井;
12、4主量孔;5浮子室 第20页/共88页怠速系统怠速系统的作用是向在怠速工况工作的发动机供给浓混合气。如图4-7(a)所示,怠速系统由怠速油道、怠速量孔、怠速喷口、怠速空气道、怠速空气量孔、过渡喷口、怠速调整螺钉和节气门最小开度限止螺钉等组成。第21页/共88页图4-7 怠速系统示意图(a)典型的怠速系统;(b)低怠速;(c)高怠速 第22页/共88页怠速系统的工作过程如下:当节气门接近关闭时,节气门后的真空度很大。将怠速喷口设置在节气门后,即可利用其较大的真空度将汽油从浮子室经怠速量孔吸入怠速油道。与此同时,有少量空气经怠速空气道和怠速空气量孔也被吸入怠速油道。汽油与空气在怠速油道内混合成泡沫
13、状经怠速喷口喷出,并受到高速流过节气门边缘的空气流的吹拂而雾化蒸发。在此期间,还有少量空气经过渡喷口进入怠速油道,起到增进汽油泡沫化的作用,如图4-7(b)所示。怠速系统供给的混合气浓度和数量,可通过旋进或旋出怠速调整螺钉和节气门最小开度限止螺钉来调节。怠速空气量孔和怠速量孔分别用来控制进入怠速系统的空气量和汽油量。第23页/共88页在怠速系统中设置怠速空气道和怠速空气量孔,既可以降低节气门后的真空度,使怠速供油量得到控制,又可以使汽油泡沫化,以利于汽油的雾化和蒸发。此外,它还可以防止发动机停转时汽油从浮子室经怠速喷口自动流出。在怠速喷口上方设置过渡喷口,当节气门稍微开大时,过渡喷口处的真空度
14、增大,这时由过渡喷口和怠速喷口同时喷油,既可增加混合气数量,又不使混合气变得过稀,如图4-11(c)所示。过渡喷口通常为狭长形孔,在一定的节气门开度内,过渡喷口都将持续喷油。第24页/共88页怠速截止电磁阀图4-9为怠速截止电磁阀的示意图。在怠速油道中安装锥形截止阀,截止阀的开闭受电磁线圈和弹簧的控制。电磁线圈与点火线圈并联,都受点火开关的控制。第25页/共88页图4-9 怠速截止电磁阀1锥形截止阀;2可动铁芯;3电磁线圈;4弹簧;第26页/共88页加浓系统当发动机由中等负荷转入大负荷或全负荷工作时,通过加浓系统额外地供给部分燃油,使混合气由经济混合气加浓到功率混合气,以保证发动机发出最大功率
15、,满足理想化油器特性在大负荷段的加浓要求。加浓系统按其控制方法的不同分为机械式和真空式。(1)机械式加浓系统。机械式加浓系统的结构示意图如图4-11a所示。它由加浓量孔、加浓阀、推杆、拉杆和摆臂等组成。加浓量孔与主量孔并联。加浓阀在加浓阀弹簧的作用下处于关闭状态。加浓阀上方的推杆与拉杆连接成一体,拉杆又通过摆臂与节气门轴相连。第27页/共88页图4-11a 机械式加浓系统1加浓量孔;2主喷管;3主量孔;4加浓阀;5推杆;6拉杆;7加浓阀弹簧;第28页/共88页图4-11b 真空式加浓系统 1加浓量孔;2主喷管;3主量孔;4加浓阀;5活塞杆;6活塞杆弹簧;7空气通道;8加浓汽缸;第29页/共88
16、页当节气门开度增大时,摆臂随同节气门轴一起转动,并带动拉杆和推杆一起向下移动。当节气门开度达到80%85%时,推杆开始顶开加浓阀,汽油从浮子室经加浓阀和加浓量孔流入主喷管,并与从主量孔流出的汽油一起由主喷管喷出。因此通过增加供油量使混合气得到加浓。只要加浓量孔的尺寸选择适当,就可保证大负荷范围内所需的混合气浓度。节气门关小时,拉杆与推杆向上移动,加浓阀在加浓阀弹簧的作用下关闭,终止加浓作用。显然,机械式加浓系统起作用的时刻只与节气门开度或发动机负荷有关,而与发动机转速无关,即不论发动机转速高低,机械式加浓系统只在确定的节气门开度起加浓作用。实际上,当发动机转速不同时,需要在不同时刻进行加浓,机
17、械式加浓系统无法满足加浓时刻随发动机转速而变化的要求。第30页/共88页真空式加浓系统。真空式加浓系统的结构示意图如图4-11b所示。在加浓阀的上方设有加浓汽缸,其中装有带活塞杆的加浓活塞。加浓汽缸的上部通过真空通道与节气门后面的空间相通,下部则借助空气通道与喉管前面的空间相通。活塞杆弹簧以一定的预紧力装在活塞杆上,它力图使活塞杆下移。加浓活塞与活塞杆是向上还是向下移动取决于加浓活塞两端的压力差、弹簧作用力以及加浓活塞与活塞杆的重量。第31页/共88页加速系统加速系统又称加速泵,其作用是当节气门急速开大时将一定数量的汽油一次喷入喉管,维持一定的混合气浓度,以满足汽车加速的需要。加速泵分为活塞式
18、和膜片式。活塞式加速泵因为结构简单、传动容易而应用较广泛,其结构示意图如图4-12所示。第32页/共88页图4-12 活塞式加速泵1加速泵缸;2加速泵活塞;3活塞杆;4加速泵弹簧;5出油阀;6加速量孔及加速喷口;7通气道;8加速油道;9连动板;10拉杆;11连接钩;12进油阀;13摆臂 第33页/共88页加速泵缸置于浮子室内,并通过进油阀与浮子室连通。加速泵缸内装有加速泵活塞,活塞与连动板之间装有加速泵弹簧,连动板套在活塞杆中,并能相对活塞杆上下运动。连动板与拉杆连接成一体,后者又通过连接钩、摆臂与节气门轴相连。在加速泵不工作时,进油阀和出油阀在其自身重力的作用下,前者保持常开,后者保持常闭。
19、第34页/共88页当节气门急速开大时,加速泵活塞迅速下移,加速泵缸的油压急剧增大,使进油阀关闭,同时顶开出油阀,加速泵缸内的汽油在加速泵活塞的推压下经出油阀从加速喷口喷入喉管中,一次喷完为止。当节气门缓慢开大时,节气门轴通过摆臂和连接钩带动拉杆和连动板向下,连动板压迫加速泵弹簧,弹簧推动加速泵活塞缓慢下移。这时加速泵缸内的油压增加很小,不足以使进油阀关闭,也不足以使出油阀开启,于是汽油从加速泵缸经进油阀流回浮子室,加速系统不起作用。当节气门关小时,节气门轴通过摆臂、连接钩带动拉杆和连动板,连动板又带动活塞杆和加速泵活塞一起向上缓慢移动,这时汽油从浮子室经进油阀充满加速泵缸。第35页/共88页加
20、速泵弹簧的作用是延长加速泵喷油时间,以利于改善发动机的加速性能。当连动板迅速下移时,加速泵活塞由于受到加速泵缸内汽油的阻力,其下移的速度比连动板慢,因此加速泵弹簧受到压缩。连动板停止下移后,加速泵弹簧开始伸长,推动活塞继续下移,从而使喷油时间增长。当发动机转速很高时,加速喷口处的真空度较大,可能吸开出油阀并将加速泵缸内的汽油吸出,使加速系统不适时地喷油。为避免发生这种现象,设置通气道,使加速油道与浮子室相通,从而削弱了加速喷口处真空度的影响。第36页/共88页起动系统起动系统的作用是在发动机冷起动时,供给足够多的汽油,以使进入汽缸内的混合气中有充足的汽油蒸气,保证其浓度在火焰传播界限之内,实现
21、发动机的顺利起动。最常用的起动系统是在化油器入口处装设一个阻风门,见图4-13。起动时,将阻风门关闭,在阻风门后方产生极大的真空度,使主供油系统和怠速系统同时供油,这时通过阻风门边缘的缝隙流入的空气量很少,致使混合气极浓。自动式阻风门上设有自动阀。当阻风门后方的真空度增大到一定程度时,自动阀克服弹簧作用力开启,进入部分空气,使阻风门后方的真空度降低,以避免混合气过浓。第37页/共88页图4-13 阻风门式起动系统1阻风门;2自动阀第38页/共88页在非起动工况下,阻风门保持全开。图4-14所示为一种自动阻风门系统。在阻风门轴上装有双金属圈簧,当发动机为冷态时,双金属圈簧卷紧使阻风门关闭。发动机
22、起动之后,起初由于温度很低,双金属圈簧仍处于卷紧状态。这时因为节气门后具有一定的真空度,将真空活塞吸下一定距离,使阻风门开启一定角度,从而可以避免混合气过浓。随着发动机温度逐渐升高,双金属圈簧受热舒张,使阻风门逐渐开启,直到全开为止。虽然双金属圈簧和真空活塞都对阻风门起控制作用,但真空活塞仅在发动机起动后几秒钟的短暂时间内起作用。第39页/共88页图4-14 自动阻风门系统示意图(a)自动阻风门系统;(b)自动阻风门机构 1阻风门;2双金属圈簧;3驱动杠杆;4梯形凸盘;5止动杠杆;6真空活塞;7真空通道;8节气门;9节气门轴;10阻风门轴;11怠速调整螺钉;12节气门杆 第40页/共88页浮子
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