第6章 汽油机燃油系统

汽油机的正常燃烧过程分为着火延 迟期、急燃期和补燃期3个阶段，图6-1 所示为表示汽油机燃烧过程的展开示功 图。
图6-1 汽油机燃烧过程
（1）着火延迟期
从火花塞跳火（图6-1中点1）开始 到形成火焰中心（图6-1中点2）为止这 段时间，称为着火延迟期（图6-1中第Ⅰ 阶段）。
（2）急燃期
从火焰中心形成（图6-1中点2）到 气缸内出现最高压力（图6-1中点3）为 止这段时间称为急燃期（图6-1中第Ⅱ阶 段）。
6.3.3
电控式燃油系统的主要部件
2．电动汽油泵
常见的电动汽油泵是平板叶轮式电 动汽油泵。 叶轮式电动汽油泵的泵壳的一端是 进油口，另一端是出油口。 电源插头在出油口一侧。
进油口一侧的叶轮式油泵由泵壳中 间的直流电动机高速驱动。 油泵的转子是一块圆形平板，平板 圆周上开有小槽，形成泵油叶片（见图 6-13）。
（5）暖机工况
在暖机工况下，为保证发动机能稳 定运转，应提供足够浓的混合气。 随着发动机温度逐渐升高，混合气 浓度应逐渐减小，直至达到热车后正常 稳定怠速所要求的浓度为止。
（6）加速工况
由于汽油的运动惯性比空气大，其 雾化和蒸发也需要一定的时间，为保证 进入气缸的混合气不至于瞬时变稀，使 发动机的转速和功率能迅速增大，应在 节气门急剧开大的过程中，向进气管内 多供入一些汽油，以及时加浓混合气， 满足发动机加速的需要。
图6-21 油压调节器工作示意图
1—大气压力 2—进气管压力 3—燃油压力 4—喷油压力
近几年来，由于发动机电控系统的控 制方式和控制精度不断提高，燃油压力对 喷油量控制精度的影响越来越小。 为了降低成本、简化燃油管路结构， 许多新型轿车发动机的燃油系统采用无回 油管的形式（见图6-22）。
图6-22 无回油管的燃油系统
图6-17 喷油器的安装位置
当ECM使电磁线圈通电时，便产生磁力， 将衔铁和针阀吸起，打开喷孔，一定压力的燃 油经针阀头部的轴针与喷孔之间的环形间隙高 速喷出，并被粉碎成雾状，与空气混合，在进 气行程中被吸入气缸（见图6-18）。
图6-18
1—针阀
喷油器
2—衔铁 3—插头 4—进油口 5—电磁线圈 6—喷孔
电磁线圈不通电时，磁力消失，弹 簧将衔铁和针阀下压，关闭喷孔，停止 喷油。
喷油器按内部电磁线圈的电阻值可分 为高阻抗型和低阻抗型两种。 低阻抗型喷油器的电磁线圈的电阻较 小，为3～4；不能直接和12V电源连接， 否则会烧坏电磁线圈。 高阻抗型喷油器是用12V电压驱动； 其电磁线圈电阻较大，为12～16；在检 修时，可直接和12V电源连接。
过量空气系数是在燃烧过程中，实 际供给的空气质量与理论上燃料完全燃 烧时所需的空气质量之比，也等于实际 空燃比与理论空燃比之比，即 =燃烧过程中实际供给的空气质量/理论 上燃料完全燃烧时所需要的空气质量 =实际空燃比/理论空燃比
由上面的表达式可知：无论使用何种 燃料，凡过量空气系数=1的可燃混合气即 为理论混合气（又可称为标准混合气）； ＜1的为浓混合气；＞1的则为稀混合气。
A—进油口 B—出油口 C—真空接口
进气歧管真空度越大，所调节的燃 油压力就越低；相反，进气歧管真空度 越小，所调节的燃油压力就越大。
因此，不论进气歧管真空度如何变化， 油压调节器都能使燃油压力和进气歧管压力 之差（也就是喷油器喷孔内外的压力差）始 终保持不变（见图6-21），从而使喷油器的 喷油量唯一地取决于喷油时间的长短，保证 了发动机计算机控制喷油量的精确度。
第6章 汽油机燃油系统
6.1
汽油机燃油系统概述
6.3
电控式燃油系统
6.1 汽油机燃油系统概述
汽油机燃油系统的功用是：根据发 动机不同工况的要求，将一定量的汽油 送入发动机进气管或气缸，使之与进入 发动机的空气混合成浓度合适的可燃混 合气，以供燃烧。
6.1.2
汽油机的燃烧过程
1．汽油机的正常燃烧过程
图6-15 汽油泵和滤清器总成
4．分配油管
分配油管的作用是将燃油均匀、等压地输 送给各缸喷油器。（见图6-16（a））。 它能起到储油蓄压，防止燃油压力波动， 保证供给各喷油器等量燃油的作用。
图6-16 分配油管
1—分配油管 2—喷油器 3—油压调节器
5．喷油器
喷油器安装在各缸进气歧管上，头 部的喷嘴朝向进气门（见图6-17）。 喷油器内部有一个电磁线圈，经线 束与ECM连接。
此工况下，由于节气门有足够的开 度，进入气缸的混合气数量增多，燃烧 条件好，如果只考虑发动机的燃料经济 性，应供给较稀的经济混合气。
但在当前发动机压缩比较大的情况下，稀 混合气容易产生过多的氮氧化合物（NOx）排 放，为控制发动机的排放污染，同时保证排气 管中的三元催化转换器能正常发挥作用，在中 等负荷工况下也必须使用理论混合气。
2．可燃混合气浓度对发动机性能的影响
（1）理论混合气（=1）
理论混合气既不能实现最佳的燃油 经济性，也不能获得最高的动力性。 但理论混合气燃烧后的排气能在排 气管中的三元催化转化器中获得最佳的 综合净化效果。
（2）稀混合气（＞1）
使发动机的经济性最好的混合气称 为经济混合气。 经济混合气一般在=1.05～1.15的 范围内。 但这种混合气中由于氧气充分，剩 余的氧分子在燃烧过程中容易和空气中 的氮气产生反应，造成废气中氮氧化合 物（NOx）含量增多，不利于排放污染 的控制。
图6-23 安装在燃油箱内的油压调节器
1—自进油滤网 2—至输油管 3—阀 4—油压调节器 5—回油 6—燃油滤清器
7．脉动缓冲器
脉动缓冲器通常安装在进油管或分 配油管上，有些汽油喷射系统将油压缓 冲器安装在电动汽油泵出口处，其作用 是减小燃油管路中的压力波动，并抑制 喷油器或压力调节器在开启与关闭过程 中产生的压力脉动噪声（见图6-24）。
6.3.2
电控式燃油系统的工作过程
燃油箱内的汽油被电动汽油泵吸出 并加压至350kPa左右，压力燃油经汽油 滤清器滤去杂质后，被送至发动机上方 的分配油管。
分配油管与安装在各缸进气歧管上 的喷油器相通。 喷油器是一种电磁阀，由发动机电 控系统的计算机（又称ECU）控制。 通电时喷油器开启，压力燃油以雾 状喷入进气歧管内，与空气混合，在进 气行程中被吸进气缸。
（3）补燃期
从最高燃烧压力点（图6-1中点3） 开始到燃料基本上燃烧完全为止称为补 燃期。
2．汽油机的不正常燃烧
（1）爆燃
汽油机在燃烧过程中，如果在火焰 前锋未到达前，末端混合气温度达到了 自燃温度，则在其内部最适宜发火的部 位产生一个或数个新的火焰中心，引发 爆炸式的燃烧反应，发出尖锐的金属敲 击声，这种现象称爆燃。
6.3 电控式燃油系统
6.3.1
电控式燃油系统的组成
汽油机电控式燃油系统主要由汽油 箱、汽油泵、汽油滤清器、汽油管（进 油管和回油管）、喷油器、油压调节器 等组成（见图6-11）。
图6-11 汽油机燃油系统组成
1—燃油箱 2—电动汽油泵 3—汽油滤清器 4—回油管 5—喷油器 6—脉动缓冲器 7—分配油管 8—油压调节器 9—输油管
（3）大负荷和全负荷工况
当汽车上坡或加速时，驾驶员常将 加速踏板踩下，使节气门全开或接近全 开，这种工况称为大负荷或全负荷。 此时为保证发动机能发出尽可能大 的功率，应供给较浓的功率混合气。
（4）冷起动工况
在起动过程中，只有供给很浓混合 气，才能保证进入气缸内的混合气中有 足够的汽油蒸气，以利于发动机起动。 发动机温度越低，冷起动时所要求 的混合气越浓。
表面点火出现时，会使发动机运转不 平稳并发生沉闷的敲击声，容易使发动 机过热，有效功率下降，甚至在压缩过 程末期的高温高压下会引起机件损坏。
6.1.3
可燃混合气
汽油进入发动机进气管后必须先喷 散成雾状，并按一定的比例与空气均匀 混合，然后进入气缸燃烧。 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。 可燃混合气中燃料含量的多少称为 可燃混合气浓度。
1—喷油器 2—分配油管 3—输油管 4—油压调节器 5—燃油箱 6—燃油泵及燃油滤清器总成 7—进油滤网 8—电动汽油泵 9—燃油滤清器
这种燃油系统的油压调节器布置在 油箱内，所调节的燃油压力基本保持不 变。 由于没有回油管，发动机上方分配 油管中的燃油没有回流，为了防止发动 机的高温使燃油管路中的燃油蒸发而产 生气阻，这种油压调节器所调节的燃油 压力较高，通常为320～350kPa。
1．可燃混合气浓度的表示方法
可燃混合气浓度可以用空燃比（A/F） 或过量空气系数（）来表示。 空燃比就是可燃混合气中所含空气和燃 料的质量的比，即 A / F=空气质量/燃料质量
理论上，1kg汽油完全燃烧需要空气 14.7kg，因此，空燃比为14.7的可燃混合 气称为理论混合气。 若可燃混合气的空燃比小于14.7， 则称为浓混合气。 若可燃混合气的空燃比大于14.7， 则称为稀混合气。
在怠速工况下，由于进入气缸内的 混合气很少，而上一循环残留在气缸中 的废气（残余废气）在气缸内气体中所 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。
当节气门略开而转入小负荷工况时， 混合气数量逐渐增加，残余废气对混合气 的稀释作用逐渐减弱，因而混合气浓度可 以略为减小。
（2）中等负荷工况
分配油管的末端装有油压调节器，用 来调整分配油管中汽油的压力，使油压保 持某一定值（250～300kPa），多余的燃 油从油压调节器上的回油口经回油管返回 汽油箱。
混合气浓度由ECU控制。 ECU控制喷油器在每次进气行程开 始之前喷油一次，由每次喷油持续时间 的长短来控制喷油量。
ECU根据安装在发动机上的各种传 感器，测得发动机的进气量、冷却液温 度、进气温度、节气门开度、发动机转 速等运转参数，根据ECU中设定的控制 程序，在不同的工况下按不同的模式来 控制喷油量，使发动机在各种工况下都 能获得所需的最适宜浓度的混合气，以 达到既降低油耗，又保证发动机发出最 大功率，同时使发动机的排放污染尽可 能低的目的。