汽车构造 发动机部分 教学课件 PPT 作者 惠有利 单元四 汽油机燃料供给系统

单元四 汽油机燃料供给系统,教学目标 1.熟悉汽油机燃料供给系统的功用 2.熟悉可燃混合气浓度的表示方法及各种不同工况对混合气浓度的要求 3.熟悉汽油机电控燃油喷射系统的类型 4.掌握空气供给系统、燃油供给系统及控制系统的功用、工作过程、各主要部件的结构及原理,汽油机燃料供给系统,功能： 根据发动机各种工况的不同要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供往气缸，并在做功行程完成后，将燃烧废气排出气缸。 类型： 化油器式燃料供给系统：结构简单、使用方便、价格便宜，但燃料分配不均匀，混合气浓度控制质量差，难以实施反馈控制以及排气污染严重等。 电控燃油喷射式燃料供给系统：由空气供给系统、燃油供给系统和控制系统组成。,一、可燃混合气浓度对发动机性能的影响 一）可燃混合气浓度表示方法 可燃混合气浓度：可燃混合气中燃油占混合气的比例。通常用过量空气系数或空燃比来表示。 1.过量空气系数（） ： 当=1-理论或标准混合气；当1-稀混合气。 2.空燃比（A/F）： 1kg汽油理论上完全燃烧时所需的空气为14.7kg 。 当/F=14.7-理论或标准混合气；当A/F14.7-稀混合气。,4.1 概述,4.1 概述,二）可燃混合气浓度对汽油机工作的影响 0.850.95功率混合气。 =1.051.15经济混合气。 0.850.95过浓混合气。 1.051.15过稀混合气。 0.40.5火焰传播上限。 1.31.4火焰传播下限。,4.1 概述,三）发动机各种工况对混合气浓度的要求 发动机工况是发动机工作状况的简称，包括发动机转速的高低和负荷的大小。根据其运行特点，分冷启动、怠速、小负荷、中等负荷、大负荷和全负荷、加速和暖机7种工况。 1.冷启动工况 冷启动：发动机由静止到正常运转的过程，或当熄火时间较长、发动机温度已下降至环境温度时的启动过程称为冷启动。 冷起动时：=0.20.6 极浓混合气 原因：转速低，不利于燃油雾化；温度低，蒸发困难。目的是保证进入汽缸内的混合气中有足够的燃油蒸汽。,4.1 概述,三）发动机各种工况对混合气浓度的要求 2.怠速工况 怠速：发动机对外无动力输出，做功行程产生的动力只用来克服发动机的内部阻力，维持发动机以最低转速稳定运转。汽油机怠速转速一般为700900r/min。 怠速时：=0.60.8 浓混合气 原因：在怠速工况下，节气门开度最小，进入气缸内的混合气很少，气缸内残余废气对混合气稀释严重；而且转速低，空气流速小，汽油雾化和蒸发不良，混合气形成不均匀。,4.1 概述,三）发动机各种工况对混合气浓度的要求 3.小负荷工况：负荷在25%以下。 小负荷时：=0.70.9 较浓混合气 原因：由于小负荷工况时，节气门略开，混合气的数量和品质比怠速工况时有所提高，废气对混合气的稀释作用也相对减弱，所以混合气浓度可以略为减小。,4.1 概述,三）发动机各种工况对混合气浓度的要求 4.中等负荷工况：负荷在25%85%之间。 中等负荷时： =1.051.15 较稀混合气 原因：由于节气门开度较大，汽缸的混合气数量增多，燃烧条件较好。此外，发动机大部分的时间处在中等负荷工况下工作，为提高其经济性，应供给较稀的经济混合气。,4.1 概述,三）发动机各种工况对混合气浓度的要求 5.大负荷工况和全负荷工况 大负荷工况：负荷在85%- 100%之间。 全负荷工况：负荷为100。 大负荷和全负荷时： =0.850.95 功率混合气 原因：为了克服较大的外部阻力，要求发动机发出尽可能大的功率。因此，应供给质浓量多的混合气。,4.1 概述,三）发动机各种工况对混合气浓度的要求 6.加速工况 加速是指发动机负荷增加的过程。急加速时，油门迅速开大，要求发动机的动力迅速提高；但在急加速瞬间，由于汽油的惯性比空气惯性大，汽油流量的增加比空气流量的增加要慢，使混合气暂时过稀，容易引起发动机的动力下降甚至熄火。因此，在急加速时，必须采用专门的装置额外供油，加浓混合气，以满足发动机急加速的要求。,4.1 概述,三）发动机各种工况对混合气浓度的要求 7.暖机工况 暖机一般是指发动机冷启动后，发动机的温度逐渐升高到正常工作温度的过程。在暖机过程中，混合气的浓度应随温度升高而减小，从启动时的极浓减小到稳定怠速运转所要求的浓度为止。 结论：通过以上分析，车用汽油机在小负荷和中等负荷工况运转时，要求燃料供给系统能随着负荷的增加，供给由浓逐渐变稀的混合气。当进入大负荷直到全负荷工况运转时，又要求混合气由稀变浓，最后加浓到保证发动机发出最大功率。,4.1 概述,二、汽油机电控燃油喷射系统的类型 1.按喷射装置的控制方式：机械控制式（K型）、机电混合控制式（KE型）及电子控制式（EFI型）。,4.1 概述,二、汽油机电控燃油喷射系统的类型 2.按喷射方式：连续喷射方式和间歇喷射方式 （1）连续喷射：喷油量多少只取决于燃油分配器中燃油计量槽的开度或进出油口间的压力差。多用于K型及KE型喷射系统。 （2）间歇喷射：喷油量取决于喷油器开启时间的长短。 按各缸喷油器的喷射顺序：同时喷射、分组喷射和顺序喷射。,4.1 概述,二、汽油机电控燃油喷射系统的类型 3.按对进气量的计量方式： D型和L型 D型： “D”是德语“压力”的第一个字母。 L型： “L”是德语“空气”的第一个字母。 D型和L型喷射系统的基本工作原理 L型又可分为质量流量测量方式和体积流量测量方式两种。,4.1 概述,二、汽油机电控燃油喷射系统的类型 4.按喷射位置：缸内直接喷射和进气管喷射 （1）缸内直接喷射 它是将喷油器安装在汽缸盖上，把燃油直接喷入汽缸内，配合汽缸内的气体流动形成可燃混合气。容易实现分层燃烧和稀混合气燃烧。 1喷油器 2节气门体,4.1 概述,二、汽油机电控燃油喷射系统的类型 （2）进气管喷射 按喷油器的数量：多点喷射系统和单点喷射系统。 多点喷射系统:每一个气缸有一个喷油器,多点喷射系统 1进气管 2节气门 3喷油器,4.1 概述,二、汽油机电控燃油喷射系统的类型 单点喷射系统:几个缸共用一个喷油器(节气门体喷射或中央喷射系统。,单点喷射系统 1进气歧管 2喷油器 3节气门,4.1 概述,二、汽油机电控燃油喷射系统的类型 5.按有无反馈信号：开环控制系统和闭环控制系统 （1）开环控制系统（无氧传感器） 将通过实验确定的发动机各工况的最佳供油参数预先存入ECU，在发动机工作时，ECU根据系统中各传感器的输入信号，判断自身所处的运行工况，并计算出最佳喷油量，通过对喷油器喷射持续时间的控制来控制混合气的浓度。 （2）闭环控制系统（有氧传感器） 在闭环控制系统中，发动机排气管上加装了氧传感器，根据排气中含氧量的变化，判断实际进入汽缸的混合气空燃比，再通过ECU与设定的目标空燃比值进行比较，并根据误差修正喷油器喷油量，使空燃比保持在设定的目标值（A/F=14.7）附近。,4.2 空气供给系统,一、功用： 根据发动机各工况不同的要求，将一定量的空气经过滤、计量后引入发动机汽缸，以控制发动机正常工作时的进气量。 二、组成及工作过程 1.组成：包括空气滤清器、节气门体和进气管等。此外，怠速控制系统的怠速控制阀和控制系统的进气温度传感器、节气门位置传感器、进气管绝对压力传感器或空气流量计也安装在空气供给系统中。,4.2 空气供给系统,1空气滤清器 2空气流量计 3进气软管 4节气门体 5进气总管,2. L型喷射系统的工作过程,L型,4.2 空气供给系统,1空气滤清器2稳压室 3节气门体4进气控制阀 5进气总管6真空罐 7真空控制电磁阀 8真空气室9怠速控制阀,D型,3. D型喷射系统的工作过程,4.2 空气供给系统,三、各主要零部件的结构及原理 一）节气门体 1.功用：节气门体安装在进气管中，用以控制发动机正常运行工况下的进气量。 2.组成：由节气门和怠速空气道等组成。 节气门位置传感器装在节气门轴上，来检测节气门的开度。,4.3 燃油供给系统,一、功用 储存并滤清汽油，并根据发动机各工况的要求，向发动机提供清洁的、压力与进气歧管气压相匹配的、数量经精确计量的汽油。 二、组成及工作过程 1.组成：油箱、电动燃油泵、燃油滤清器、燃油分配管、燃油压力调节器、连接油管等。,4.3 燃油供给系统,2.工作过程,燃油供给系统的工作原理图,4.3 燃油供给系统,三、各主要零部件的结构及原理 一）油箱 油箱用以存储汽油，油箱的数目及容量随车型不同而不同。一般油箱的储备里程为300600km。 二）燃油滤清器,安装在燃油泵之后的高压油路中，其功用是滤除燃油中的杂质和水分，防止燃油系统堵塞，减小机械磨损。 采用纸质滤心。一般汽车每行驶2000040000或12年应更换，安装时应注意方向（箭头标记），不能装反。,燃油滤清器的结构图 1入口 2出口 3滤芯,4.3 燃油供给系统,三、各主要零部件的结构及原理 三）电动燃油泵 1.功用：为电控燃油喷射系统提供具有一定压力的燃油。 2.类型： 按安装位置不同分： 内置式安装在油箱中，具有噪声小、不易产生气阻、不 易泄漏、安装管路较简单。 外置式串接在油箱外部的输油管路中，优点是容易布置，安装自由度大，但噪声大，易产生气阻。 按其结构不同：涡轮式、滚柱式、转子式。,4.3 燃油供给系统,三、各主要零部件的结构及原理 三）电动燃油泵 3.涡轮式电动燃油泵 （1）结构及原理：主要由油泵电动机、涡轮泵、出油阀、卸压阀等组成。,4.3 燃油供给系统,涡轮式电动燃油泵工作原理,4.3 燃油供给系统,三、各主要零部件的结构及原理 三）电动燃油泵 3.涡轮式电动燃油泵 （2）出油阀（单向阀）的功用：燃油泵不工作时，出油阀关闭，使油管内保持一定的残余压力，以便发动机启动和防止产生气阻。 （3）卸压阀（安全阀）的功用：卸压阀安装壳体一端，当燃油泵出油口的燃油压力达到0.4MPa时，卸压阀开启，使燃油泵内的燃油流回油箱，以防止输油压力过高。 （4）特点：泵油量大、泵油压力较高、供油压力稳定、运转噪声小、使用寿命长等。,4.3 燃油供给系统,三、各主要零部件的结构及原理 三）电动燃油泵 4.滚柱式电动燃油泵 （1）结构及原理：主要由油泵电动机、滚柱泵、出油阀、卸压阀等组成。,滚柱式电动燃油泵 1卸压阀 2滚柱泵 3油泵电动机 4出油阀 5进油口 6出油口,工作原理图 1泵壳体 2滚柱 3转子轴 4转子,4.3 燃油供给系统,三、各主要零部件的结构及原理 四）燃油分配管 1.功用：燃油分配管安装在发动机进气歧管上部，其功用是固定喷油器和燃油压力调节器，并将燃油分配到各缸喷油器。 2.结构：,1卡簧 2“O”形圈 3与进气管相连 4燃油压力调节器 5喷油器 6燃油分配管,4.3 燃油供给系统,三、各主要零部件的结构及原理 五）燃油压力调节器 1.功用：调节燃油分配管内的燃油压力，使之与进气歧管内的气体压力之差（喷油压差）保持恒定（250300kPa）。 2.结构：主要由膜片、弹簧、回油阀等组成。 3.原理：,1弹簧室 2弹簧 3膜片 4燃油室 5回油阀 6壳体 7真空管接头,4.4 控制系统,一、功用： 根据发动机的运行工况和车辆运行状况确定并执行发动机的最佳控制方案（控制最佳空燃比），保证发动机的动力性、经济性和排放性能在各种工况下都处于最佳的工作状态。 二、组成及工作过程： 1.组成：由传感器、电控单元（ECU）和执行元件组成。 2.工作过程：,控制系统的工作原理图,4.4 控制系统,三、传感器的结构及原理 1.空气流量计： （1）功用：测量发动机的进气量，将空气流量转换成电信号送给ECU ，作为燃油喷射的主控信号。用于L型EFI。 （2）类型： 根据测量原理不同：叶片式、卡门旋涡式和热式。 热式空气流量计按测量元件不同