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汽车知识：电子控制汽油发动机的简介
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& 　汽油机是一种使汽油和空气的混合物在其汽缸内部燃烧产生热能，并将热能转换为机械能的动力装置。车用汽油机通常为四冲程汽油机，如图所示。我们把汽油机连续完成进气、压缩、膨胀做功和排气四个冲程叫作汽油机的一个工作循环。工作循环不断延续下去，汽油机就不断向外输出功率。&
&　　空燃比是指可燃混合气中空气与的质量之比。通常，汽油机在进气行程吸入的是燃料和空气的混合气，由于混合气是在汽缸外部形成的，燃料与空气的混合时间较长，所以进入汽缸内部之后混合已比较均匀。进入汽油机的可燃混合气在压缩行程后期由火花塞点燃，并在膨胀行程对外做功。汽油机的输出功率正比于进入汽油机内部的可燃混合气总数，进入的混合气越多，汽油机输出的功率越大。　　由汽油机的工作原理可知，可燃混合气的制备及其在缸内可靠、适时地点燃是决定汽油机运转稳定性及动力性、经济性等至关重要的因素。完成这两项功能的是汽油机的燃油供给系和点火系。
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什么叫空燃比?它的值是多少?过浓、过稀的范围是多少?
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空燃比:可燃混合气中空气质量与燃油质量之比,空燃比A/F(A：air-空气,F：fuel-燃料)表示空气和燃料的混合比.空燃比是发动机运转时的一个重要参数,它对尾气排放、发动机的动力性和经济性都有很大的影响.原理
为使废气催化率达到最佳(90％以上),必然在发动机排气管中安装氧传感器并实现闭环控制,其工作原理是氧传感器将测得废气中氧的浓度,转换成电信号后发送给ECU,使发动机的空燃比控制在一个狭小的、接近理想的区域内(14．7：1),若空燃比大时,虽然CO和HC的转化率略有提高,但NOx的转化率急剧下降为20％,因此必须保证最佳的空燃比,实现最佳的空燃比,关键是要保证氧传感器工作正常.如果燃油中含铅、硅就会造成氧传感器中毒.此外使用不当,还会造成氧传感器积碳、陶瓷碎裂、加热器电阻丝烧断、内部线路断脱等故障.氧传感器的失效会导致空燃比失准,排气状况恶化,催化转化器效率降低,长时间会使催化转化器的使用寿命降低.比值
发动机工作时,燃料必须和吸进的空气成适当的比例,才能形成可以燃烧的混合气,这就是空燃比.从理论上说,每克燃料完全燃烧所需的最少的空气克数,叫做理论空燃比.各种燃料的理论空燃比是不相同的：汽油为14.7,柴油为14.3.
空燃比空燃比大于理论值的混合气叫做稀混合气,气多油少,燃烧完全,油耗低,污染小,但功率较小.空燃比小于理论值的混合气叫做浓混合气,气少油多,功率较大,但燃烧不完全,油耗高,污染大.
汽油机的空燃比在12～13时功率最大,在16时油耗最低,在18左右污染物浓度最低.因此,为了降低油耗和减少污染,应当尽量使用空燃比大的稀混合气,只在需要时才提供浓混合气.这种做法,叫做稀薄燃烧,已为当今多数汽油发动机采用.
影响汽油发动机排放的最主要因素是混合气的空燃比, 理论上一公斤燃料完全燃烧时需要14.7公斤的空气.这种空气和燃料的比例称为化学当量比.空燃比小于化学当量比时供给浓混合气,此时发动机发出的功率大,但燃烧不完全,生成的CO、HC多；当混合气略大于化学当量比时,燃烧效率最高,燃油消耗量低,但生成的NOx也最多；供给稀混合气时,燃烧速度变慢,燃烧不稳定,使得HC增多.在电控汽油喷射系统中采用闭环控制的方式,将空燃比控制在化学当量比附近,并在排气系统中消声器前安装一个三元催化转化器,对发动机进行后处理,是当前减少汽车排气污染物的最有效方法.在化学当量比附近,转化器的净化效率最高.控制方式
为了满足发动机各种工况的要求,混合气的空燃比不能都采用闭环控制,而是采用闭环和开环相结合的策略.
主要分为三种控制方式：
冷起动和冷却水温度低时通常采用开环控制方式.
由于起动转速低、冷却水温度低、燃油挥发性差,需
对燃油进行一定的补偿.混合气空燃比与冷却水温
空燃比度有关,随着温度增加,空燃比逐渐变大.
部分负荷和怠速运行时此时可分为两种情况：
若为了获得最佳经济性,可采用开环控制方式,将
空燃比控制在比化学计量比大的稀混合气状态下工作.
为了获得低的排放,并有较好的燃油经济性,必须
采用电控汽油喷射系统加三元催化转化器,进行空燃
比闭环控制.
图中虚线部分为未加三元催化转化器时,CO、HC和NOx排放浓度与空燃比的关系.实线部分采用三元催化转化器后CO、HC和NOx与空燃比的关系.从图中可看出采用三元催化转化器时只有当空燃比在化学计量比附近很窄范围内HC、CO和NOx排出浓度均较小.装有电控汽油喷射发动机采用闭环控制方式,才能使混合气空燃比严格控制在化学计量比附近很窄的范围内,使三元催化转化器净化效率最高.
节气门全开（WOT）时：
为了获得最大的发动机功率和防止发动机过热,采用开环控制,将混合气空燃比控制在12.5～13.5范围内.此时发动机内混合气燃烧速度最快,燃烧压力最高,因而输出功率也就越大
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单项选择题理论上，1Kg汽油完全燃烧所需要的空气量为14.7Kg，所以空燃比为（）的混合气称为理论混合气，14.7被称为理论空燃比。
A、14.7：1
B、1：14.7
C、0.5：14.7
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化油器式汽油机燃料供给系4.doc
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文档介绍：
化油器式汽油机燃料供给系4
第4章化油器式汽油机燃料供给系的构造与检修
1. 了解汽油机的燃烧过程。
2.掌握汽油机可燃混合气的形成方法以及发动机各种工
况对混合气成分的要求。
3.掌握化油器式燃料供给系的分类和工作过程。
4.能正确描述化油器式燃料供给系组成、主要零部件构
造和作用。
5.能对化油器式燃料供给系主要零部件进行检修。
6.会进行化油器、汽油泵的装配和调整。
7. 了解空气滤清器及进、排气装置的构成和作用; 。
1、汽油机燃料供给系的功用
汽油机燃料供给系的作用是贮存、输送、清洁燃料,根据发动机不同工况的要求,配制一定数量和浓度的可燃混合气进入气缸,并在燃烧作功后,将燃烧产生的废气排至大气中。汽油在燃烧前必须与空气形成可燃混合气。可燃混合气是按一定比例混合的汽油与空气的混合物。可燃混合气中燃料含量的多少称为可燃混合气浓度。
可燃混合气浓度有两种表示方法:过量空气系数α和空燃比A/F。
过量空气系数是理论上燃烧1kg燃料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。由此可知,α=1的可燃混合气称为标准混合气;α&1的可燃混合气称为浓混合气;α&1的可燃混合气称为稀混合气。
空燃比是燃烧时空气质量与燃料质量之比。理论上,1kg汽油完全燃烧需要14.7kg空气,故空燃比A/F=14.7可燃混合气称为标准混合气;A/F&14.7可燃混合气称为浓混合气;A/F&14.7可燃混合气称为稀混合气。
2、汽油机燃料供给系的组成
汽油机燃料供给系如图4.1所示,主要由以下装置组成。
(1)燃料供给装置。包括汽油箱、汽油滤清器、汽油泵和油管等,完成汽油的贮存、输送、滤清任务。
(2)空气供给装置。即空气滤清器(某些发动机上还装有进气预热装置)。
(3)可燃混合气配制装置。即化油器。
(4)可燃混合气供给和废气排出装置。包括进气管、排气管和排气消声器。
汽油在汽油泵的泵吸作用下,从汽油箱经油管泵入化油器中。空气则经空气滤清器滤去所含灰尘后,进入化油器。在气缸吸气气流的作用下,汽油从化油器中喷出,与空气混合开始雾化,经进气管进一步蒸发,初步形成可燃混合气,进入各个气缸。混合气燃烧产生的废气,经排气管和消声器被排入大气。
1、简单化油器结构
图4.3所示为简单化油器结构简图。它由浮子机构、喷管、量孔、喉管、节气门、空气室和混合室等组成。
(1)浮子机构。由浮子、针阀和浮子室组成。浮子室用来贮存来自汽油泵的汽油,上部有孔与大气相通;浮子和针阀可一同随油面起落,用来保持浮子室油面高度恒定。
(2)喷管和量孔。喷管的出油口在喉管的附近。喷管口略高出浮子室液面,燃料不会自动流出。喷管另一端与浮子室相通。浮子室内装有油量孔,通过量孔的汽油流量大小取决于量孔的直径和量孔前后压力差的大小。
(3) 喉管。空气管中截面积沿轴向变化的细腰管,其面积最小处称喉部。喷管的喷口位于喉部。喉管的作用是改变气流流通截面。当流体在变截面管道中流动时,截面越小处其流速越大,而静压力越低。由于喉部截面最小,空气流速最大,静压力最低,可形成真空吸力,使汽油从喷管内喷出,利用空气流速将喷出的汽油吹散雾化。
(4) 空气室和混合室。喉管内喉部以上为空气室,喉部以下到节气门轴为混合室。混合室是汽油被空气初步粉碎并与之混合的场所。
(5) 节气门。通常为一椭圆形的片状阀门,可绕其短轴转动一定角度。节气门通过杆件与驾驶室内的加速踏板相连,可用来调节发动机功率。当节气门全开时,进气管路中阻力最小,喉部真空度最大,从喷管流出的油
量也最大,发动机在大功率下工作;随节气门关小,节气门处通过截面变小,阻力增大,进气量减少,喉部真空度也减小,从喷管流出的汽油也随之减少,发动机功率随之下降。
2、简单化油器工作原理
当发动机工作时,进气行程中活塞由上止点下行,气缸容积增大,压力下降,产生吸力。进气门开启,气缸中的吸力将空气经空气滤清器吸入化油器。当空气流经喉管时,由于喉管通道狭窄使空气流速加快,压力下降,在浮子室内和喉管口处产生压力差,即喉部真空度ΔPh=P0-Ph,在真空度作用下,浮子室中的汽油从喷管喷出,随即被高速空气流冲散,成为大小不等的雾状颗粒(雾化)。雾化的汽油在混合室中开始与空气混合,经进气管进入气缸形成混合气。在此期间,汽油与空气不停地进行吸热、蒸发汽化与混合,直至压缩行程接近终了,形成良好的可燃混合气。
3、简单化油器特性
在转速一定时,简单化油器的可燃混合气成分随节气门开度变化的关系称为简单化油器特性。
从以上分析可知,节气门开度变化时,进入气缸的混合气浓度和数量均会变化,当发动机转速一定,节气门开度逐渐增大时,其结果是空气流量与汽油流量一同增大。实验证明,对于简单化油器节气门在大开度范围内变化时,汽油流量的增加量比空气流量的增长率大得多、因而可燃混合气明显地由稀变浓。再继续加大节气门开度,两者的比率逐渐接近,可燃混合气浓度也趋于稳定,其变化规律如图
1、稳定工况对混合气成分的要求
(1)怠速工况
怠速是指发动机对外无功率输出,作功行程产生的动力只用以克服发动机的内部阻力,使发动机保持最低转速稳定运转。汽油机怠速转速一般为400~800r/mm,转速很低,化油器内空气流速也低,使得汽油雾化不良,与空气的混合也很不均匀。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,同时又受到气缸内残余废气的冲淡作用,使混合气的燃烧速度变慢,因而发动机动力不足、燃烧不良甚至熄火。因此要求提供较浓的混合气α=0.6~0.8 。
(2)小负荷工况
发动机负荷在25%以下称为汪负荷。小负荷时,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气占的比例相对较多,不利于燃烧,因此必须供给较浓的可燃混合气α=0.7~0.9。
(3)中等负荷工况
发动机负荷在25%~85%之间称为中等负荷。发动机大部分工作时间处于中等负荷工况,所以经济性要求为主。中等负荷时,节气门开度中等,故应供给接近于相应耗油率最小的α值的混合气,即经济混合气成分α=0.9~1.1,这样,功率损失不多,节油效果却很显著。
(4)大负荷及全负荷工况
发动机负荷在85%~100%之间称为大负荷及全负荷。此时应以动力性为前提,要求发出最大功率Pemax,故要求化油器供给Pemax时的混合气成分α=0.85~0.95。
2、过渡工况对混合气成分的要求
(1)冷起动工况
发动机冷起动时,混合气得不到足够地预热,汽油蒸发困难。同时,发动机曲轴转速低,因而被吸入化油器喉管内的空气流速较低,难以在喉管处产生足够的真空度使汽油喷出。既使是从喉管流出汽
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24--27 空燃比和点火时间对排放的影响
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