汽油机供给系

宿州职业技术学院《汽车发动机构造与维修》电子教案授课题目（章、节）化油器式汽油机的燃油系统构造与维修授课类型理论+实训授课时间14学时教学目的及要求1.掌握汽油机燃油供给系的组成2.了解可燃混合气成分与汽油机性能的关系3.会分析汽油机的燃烧过程4.掌握现代化油器的结构和工作原理5.了解汽油供给装置结构与检测；6.了解进、排气装置结构与检测。重点难点1.汽油机燃油供给系的组成、结构与检测、拆装；2.汽油机的燃烧过程3.现代化油器的结构和工作原理教学方法及手段理论讲授法、启发式教学法、结合教学挂图、powerpoint演示、图片展示、小动画教学过程设计教学内容、步骤、方法、手段、板书设计等教学步骤：1、组织教学2、填写教学日志3、复习提问、引出本讲教学内容4、新课讲解5、穿插提问6、归纳总结7、布置作业教学内容：4.1汽油供给装置的组成4.2汽油4.3简单化油器与可燃混合气的形成4.4可燃混合气成分与汽油机性能的关系4.5化油器式汽油机燃油系统的构造和工作原理4.6现代化油器的基本结构4.7汽油供给装置4.8空气滤清器及进、排气装置备注作业及思考题1.汽油机燃烧过程是如何进行的？燃烧过程各时期各有何特点？2.可燃混合气成分对燃烧过程有何影响？回火原因何在？汽油机为什么有时在排气管放炮？3.汽油机不同工况对点火提前角有什么要求？4.压缩比对燃烧过程进行有何影响？对燃烧室设计有何要求？5.从减少排污物和节油的角度考虑，如何评价汽油机的燃烧室？6.汽缸尺寸、活塞、缸盖的材料，冷却强度对燃烧有何影响？7.燃料辛烷值与汽油机压缩比有什么关系？8.爆燃产生的原因是什么？有何内、外在现象？影响它的构造因素和使用因素是什么？9.汽油机不同工况对可燃混合气的浓度有何要求？10.什么是混合气的火焰传播界限？在汽油机中应如何扩大稀限以实现稳定燃烧？11.简述汽油机燃烧循环变动的理由，说明如何提高汽油机各缸混合气分配的均匀性？12.结合理想化油器特性曲线，说明现代化油器各供油装置的功用。13.说明主供油装置是在什么负荷范围内起作用？在此负荷范围内随着节气门开度的逐渐加大，混合气浓度怎样变化？它的构造和工作原理如何？14.怠速装置是在什么工况工作的？它的构造和工作原理如何？15.说明起动装置是在什么工况下工作的？它的构造和工作原理如何？16.加浓装置是在什么工况下起作用的？机械加浓装置和真空加浓装置的构造和工作原理如何？17.说明加速装置的功用，构造和工作原理.汽油机供给系理论教学内容和过程4.1汽油供给系的组成汽油机所用的燃料是汽油，在进入气缸之前，汽油和空气已形成可燃混合气。可燃混合气进入气缸内被压缩，在接近压缩终了时点火燃烧而膨胀作功。图4-1所示。可见汽油机进入气缸的是可燃混合气，压缩的也是可燃混合气，燃烧作功后将废气排出。因此汽油供给系的任务是根据发动机的不同情况的要求，配制出一定数量和浓度的可燃混合气，供入气缸，最后还要把燃烧后的废气排出气缸。所以它包括四个部分：①燃油供给装置：汽油油箱、汽油泵、汽油滤清器、油管②空气供给装置：空气滤清器③可燃混合气形成装置：化油器④废气排出装置：排气管道、排气消音器，三元崔化转换器4.2汽油汽油机所用燃料是汽油，有时也使用酒精、甲醇、液化石油气等作为替代燃料。汽油是从石油产品提炼出的密度小而又很容易挥发的液体燃料，汽油由多种碳氢化合物组成，基本成分是85%的碳和15%的氢。汽油的主要使用性能是蒸发性、热值和抗爆性。它们对发动机性能的影响很大。图4-1汽油机供给系的组成汽油的蒸发性可以通过燃料蒸馏实验测定，将汽油加热，分别测出蒸发10%、50%、90%馏分时的温度和终馏温度（分别称为10%馏出温度、50%馏出温度、90%馏出温度及干点）。10%馏出温度和汽油机冷态启动性能有关。50%馏出温度表明汽油的中间馏分蒸发性的好坏，此温度低，汽油中间馏分就易于蒸发，从而使汽油机的预热时间较短，暖机性能、加速性和工作稳定性都较好。90%馏出温度与干点用来判断汽油中难以蒸发的重质成分的含量。燃料的热值是1kg燃料完全燃烧后所产生的热量，汽油的热值约为44000kJ/kg。汽油的抗爆性是汽油重要的使用指标，它用来评价汽油在汽油机中燃烧时，防止产生不正常的爆震燃烧的能力。汽油的抗爆性用辛烷值来表示，它用对比实验的方法确定。目前国产汽油标号用辛烷值来表示，例如标号93的汽油其辛烷值不小于93。为了提高汽油的辛烷值，常常在燃料中添加少量的抗爆添加剂。选择汽油辛烷值的依据是汽油机的压缩比，压缩比高的汽油机，应选用辛烷值高的汽油，否则发动机容易发生爆燃。汽油机在气缸内压缩的是汽油和空气按一定比例所形成的可燃混合气，在临近压缩终了时点火燃烧而膨胀作功。按可燃混合气的形成方式不同，可分为化油器式汽油机和汽车直接喷射式汽油机。4.3简单化油器与可燃混合气的形成汽油和空气形成可燃混合气的过程叫做汽化完成汽化任务的设备叫做化油器。1．简单化油器的构造简单化油器由浮子室、喉管、量孔、喷管和节气门等组成（图4-2）。（1）浮子室和浮子汽油由进油口进入浮子室，浮子室油面高度影响喷出油量的多少，因此，必须保持油面高度一定，为此，设置了浮子，浮子由薄铜皮制成并为空心的，其上有针阀。当油面低时，浮子下沉，针阀将进油口打开，汽油进入浮子室，油面升高了，浮子上升，直到针阀将进油口封闭，油不再进入保持油面在规定的高度。为了保持浮子室内具有一定的气压，浮子室与大气相通，使油面在工作时始终承受大气压力。即浮子室内油面高度和压力始终不变。（2）量孔和喷管量孔是一个尺寸和形状都很精确的小孔，控制汽油的流量。出油图4-2简单化油器1-空气滤清器2-针阀3-浮子4-喷管5-喉管6-节气门7-进气管8-量孔9-浮子室10-进气预热套管11-进气门量只取决于量孔两端的压力差。喷管的功用是喷出汽油，装在喉管断面最狭窄处，为防止发动机不工作时，汽油从喷管中流出，喷管口一般较浮子室油面高出2～5mm.（3）喉管它的功用是减小空气流通断面，提高空气流速。（4）节气门（油门）节气门位于喉管后面，它的功用是控制进入气缸的可燃混合气的数量。节气门开度增大，进入气缸中的混合气量增多，反之，则减少。节气门通常是一个椭圆形的片状阀门，可以绕其轴转动一定角度，来改变节气门的开度。4.4可燃混合气成分与汽油机性能的关系1．可燃混合气成分可燃混合气是指空气与燃料的混合物，汽油机的可燃混合气汽油+空气在化油器内形成，其成分对发动机的动力性与经济性有很大的影响。可燃混合气成分的表示方法(1)用空燃比（A/F）表示空燃比（A/F）=空气质量（kg）/燃油质量（kg）理论上1kg汽油完全燃烧需14.7kg空气，即理论空燃比为14.7。(2)用过量空气系数α表示α=燃烧1kg燃料实际供给的空气质量/理论上完全燃烧时所需的空气质量=实际空燃比/理论空燃比。即燃烧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。由以上表示可见：A/F=14.7；α=1即为标准理论混合气。A/F14.7；α1即为浓混合气。A/F14.7；α1即为稀混合气。2．可燃混合气成分对发动机性能的影响（图4-3）可燃混合气的浓度对发动机的性能影响很大，直接影响动力性和经济性。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。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，因此，即使α=1，汽油也不可能完全燃烧，混合气α1才有可能完全燃烧。因为α1时混合气中，有适量较多的空气，正好满足完全燃烧的条件，此混合气称为经济混合气，对于不同的汽油机经济混合气成分不同，一般在α=1.05～1.15范围内。当α大于或小于1.05～1.15时，ge↑，经济性变坏。图4-3可燃混合气对汽车发动机性能的影响当α=0.88时，Pe最大，因为这种混合气中汽油含量较多，汽油分子密集，因此，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，此混合气称为功率混合气。对不同的汽油机来说，功率混合气一般在α=0.85～0.95之间。α1.11的混合气称为过稀混合气，α0.88的混合气称为过浓混合气，混合气无论过稀过浓都会使发动机功率降低Pe↓，耗油率增加ge↑。混合气过稀时，由于燃烧速度太低，损失热量很多，往往造成发动机温度过高，严重过稀时，燃烧可延续到进气过程的开始，进气门已经开启时还在进行，火焰将传到进气管，以至化油器喉管内，引起化油器回火并产生拍击声。当混合气稀到α=1.4以上时，混合气虽然能着火，但火焰无法传播，导致发动机熄火，所以α=1.4称为火焰传播下限。混合气过浓时，由于燃烧很不完全，产生大量的CO，造成气缸盖，活塞顶和火花塞积炭，排气管冒黑烟，甚至废气中的一氧化碳可能在排气管中被高温废气引燃，发生排气管放炮。混合气浓到α=0.4以下，可燃混合气虽然能着火，但火焰无法传播，发动机熄火，所以α=0.4称为火焰传播上限。从以上分析可知，发动机正常工作时，所用的可燃混合气α值，应该在获得最大功率和获得最低燃油消耗率之间，在节气门全开时，α值的最佳范围为0.85～1.15范围内，一般在节气门全开条件下，α=0.85～0.95时，发动机可得到较大的功率，当α=1.05～1.15时，发动机可得到较好的燃料经济性，所以当α在0.85～1.15范围内，动力性和经济性都比较好，即Pe较大，ge较小。实际上，对于一定的发动机，相应于一定工况，化油器只能供应一定α值的可燃混合气，该α值究竟要满足动力性，还是经济性，还是二者适当兼顾，这就要根据汽车及发动机的各种工况进行具体分析。3．汽油机各种工况对可燃混合气成份的要求作为车用汽油机，其工况（负荷和转速）是复杂的，例如，超车、刹车、高速行驶、汽车在红灯信号下，起步或怠速运转、汽车满载爬坡等，工况变化范围很大，负荷可以0→100%，转速可以最低→最高。不同工况对混合气的数量和浓度都有不同要求，具体要求如下：（1）小负荷工况-要求供给较浓混合气α=0.7～0.9量少，因为，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。（2）中负荷工况-要求经济性为主，混合气成分α=0.9～1.1，量多。发动机大部分工作时间处于中负荷工况，所以经济性要求为主。中负荷时，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，主要是α1的稀混合气，这样，功率损失不多，节油效果却很显著。（3）全负荷工况-要求发出最大功率Pemax，α=0.85～0.95量多。汽车需要克服很大阻力（如上陡坡或在艰难路上行驶）时，驾驶员往往需要将加速踏板踩到底，使节气门全开，发动机在全负荷下工作，显然要求发动机能发出尽可能大的功率，即尽量发挥其动力性，而经济性要求居次要地位。故要求化油器供给Pemax时的α值。（4）起动工况-要求供给极浓的混合气α=0.2～0.6量少。因为发动机起动时，由于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。同时，由于发动机曲轴被带动的转速低，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油，也不能受到强烈气流的冲击而雾化，绝大部分呈油粒状态。混合气中的油粒会因为与冷金属接触而凝结在进气管壁上，不能随气流进入气缸。因而使气缸内的混合气过稀，无法引燃，因此，要求化油器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，以保证发动机得以起动。（5）怠速是指发动机在对外无功率输出的情况下以最低转速运转，此时混合气燃烧后所作的功，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。汽油机怠速运转一般为300～700r/min，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