汽車發(fā)動機(jī)構(gòu)造原理--發(fā)動機(jī)第4章--汽油機(jī)燃料供給與燃燒課件

1、教學(xué)目標(biāo)與要求 掌握汽油的牌號與選用 掌握汽油機(jī)對燃料供給系的基本要求 掌握電控燃油噴射的基本組成與工作原理 掌握電控燃油噴射主要裝置的構(gòu)造原理 學(xué)會汽油機(jī)燃料供給系的拆裝 理解汽油機(jī)正常燃燒過程與非正常燃燒現(xiàn)象 學(xué)會汽油機(jī)燃料供給系的維護(hù)141 汽油1.汽油的牌號劃分以辛烷值劃分：由于試驗方法的不同，汽油辛烷值有馬達(dá)法辛烷值和研究法辛烷值兩種2.汽油機(jī)牌號我國汽油分66、70、85（馬達(dá)法）和90、93、97（研究法）等牌號 4.1.1 汽油牌號 24.1.2 汽油的主要性能（1）汽油的抗爆性 ：汽油在發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)燃燒時抵抗爆燃的能力。汽油的辛烷值越高，其抗爆性就越好。（2）汽油的蒸發(fā)性：液

2、態(tài)汽油汽化的難易程度稱為汽油的蒸發(fā)性，以餾程作為評價汽油蒸發(fā)性的指標(biāo)。 （3）汽油的熱值：燃料的熱值是指1kg燃料完全燃燒后所產(chǎn)生的熱量。汽油的熱值約為44000KJ/kg。34.1.3 汽油的選用1.選擇汽油主要依據(jù)發(fā)動機(jī)的壓縮比。2.要求汽油必須具有良好的蒸發(fā)性。3.在不同的地區(qū)、不同的季節(jié)應(yīng)選用不同牌號的汽油。4.高檔汽車發(fā)動機(jī)壓縮比也較高，應(yīng)按使用說明書要求選用較高牌號的汽油 44.2 汽油機(jī)對混合氣的要求 4.2.1 發(fā)動機(jī)工況與混合氣1.發(fā)動機(jī)工況 發(fā)動機(jī)的工作狀況簡稱工況，通常用發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷來表示。2. 發(fā)動機(jī)負(fù)荷 是指發(fā)動機(jī)的外部載荷，發(fā)動機(jī)輸出的動力隨外部載荷而變化。5

3、3. 混合氣混合氣:是指進(jìn)入發(fā)動機(jī)的汽油機(jī)與空氣的混合氣體。發(fā)動機(jī)在不同的工況下工作要求供給不同濃度的混合氣?；旌蠚獾臐舛韧ǔＳ每杖急?來表示，空燃比是每工作循環(huán)充入氣缸的空氣量與燃油量的質(zhì)量比。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)，理論上可燃混合氣完全燃燒，其空燃比為14.7。6過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)：氣缸內(nèi)的實際空氣量與噴入氣缸內(nèi)的燃料完全燃燒所需的理論空氣量的質(zhì)量比，常用符號 來表示。理論混合氣： =1濃混合氣： 1經(jīng)濟(jì)混合氣：1.05 1.15，火焰?zhèn)鞑ド舷蓿?1.474.2.2 汽油機(jī)對混合氣的要求發(fā)動機(jī)工況空燃比（A/F）（過量空氣系數(shù)a）起動：（0）約2 （a=0.2）起動：（20）約5 （a=0.4

4、）怠速約11 （a=0.60.8）小負(fù)荷1213 （a=0.750.9）中等負(fù)荷（經(jīng)濟(jì)車速）1518 （a=1.01.15）大負(fù)荷1213 （a=0.850.95）加速8 （a=0.40.6）84.3 汽油機(jī)燃燒過程4.3.1 汽油機(jī)的正常燃燒 4.3.2 汽油機(jī)的非正常燃燒 94.3.1 汽油機(jī)的正常燃燒-著火延遲期 -火焰?zhèn)鞑テ?-補(bǔ)熱期 1-開始點火 2-形成火焰中心 3-最高壓力點10汽油機(jī)正常燃燒的三個階段1. 著火延遲期從點火開始 （1點）到火焰核心形成 （2點）。這一時期主要進(jìn)行物理、化學(xué)準(zhǔn)備。點火提前角：火花塞在跳火瞬時到活塞行至上止點時所轉(zhuǎn)過的曲軸轉(zhuǎn)角。 11點火提前角點火提

5、前角過大（點火過早），使最高燃燒壓力出現(xiàn)在壓縮行程的上止點以前，最高壓力及壓力升高率過大，活塞上行消耗的壓縮功增加，發(fā)動機(jī)容易過熱，有效功率下降，工作粗暴程度增加。12點火提前角點火提前角過?。c火過遲），燃燒開始時活塞已向下止點移動相當(dāng)距離，使混合氣的燃燒在較大容積下進(jìn)行，熾熱的燃?xì)馀c缸壁接觸面積大，散熱損失增多，最高壓力降低，且膨脹不充分，使排氣溫度過高，發(fā)動機(jī)過熱，功率下降，耗油量增多。有時還會造成化油器“回火”或排氣管“放炮”現(xiàn)象。排氣污染變大。使發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、功率大、油耗低、排污低的點火提前角稱為最佳點火提前角。發(fā)動機(jī)應(yīng)保持在最佳點火提前角下工作。132. 速燃期 （火焰?zhèn)鞑r期）

6、從火焰核心形成（2點）開始，到氣缸內(nèi)出現(xiàn)最高壓力點（3點）為止。在此時期內(nèi)，火焰由中心迅速向外傳播，直到燒遍整個燃燒室。3. 后燃期 從速燃期終到燃料基本燃燒完的這一段時期。144.3.2 汽油機(jī)的非正常燃燒1. 爆燃2. 表面點火151. 爆燃當(dāng)火花塞點火后，正?；鹧?zhèn)鱽碇埃炊嘶旌蠚饧醋匀疾⒓彼偃紵?，產(chǎn)生爆炸性沖擊波和尖銳的金屬敲擊聲的現(xiàn)象稱為爆燃。 爆燃時的-圖a）弱爆燃 b）強(qiáng)爆燃 16爆燃的外部特征（1）氣缸內(nèi)有金屬撞擊聲（敲缸）；（2）發(fā)動機(jī)過熱（水溫表顯示溫度過高）；（3）在輕微爆燃時，發(fā)動機(jī)功率略有增加。強(qiáng)烈爆燃時，發(fā)動機(jī)功率下降，油耗上升； （4）缸內(nèi)壓力線出現(xiàn)鋸齒形爆燃波

7、 。172. 表面點火 1.由燃燒室內(nèi)熾熱部分（排氣門盤端面、火花塞電極、金屬突出點或積炭等）點燃混合氣的現(xiàn)象稱為表面點火或熾熱點火。 2.表面點火發(fā)生在火花塞點火之前的現(xiàn)象稱為早火 3.后火是指表面點火發(fā)生在火花塞點火之后的現(xiàn)象。 18表面點火和爆燃的關(guān)系 表面點火和爆燃之間也會相互影響，強(qiáng)烈的爆燃，必然增加向氣缸壁的傳熱，從而促成燃燒室熾熱點的形成，導(dǎo)致表面點火。早火又使氣缸壓力升高率和最高燃燒壓力增大，使未燃混合氣受到較大的壓縮和傳熱，從而促使爆燃發(fā)生。 194.4 汽油供給系統(tǒng)構(gòu)造原理4.4.1 概述1. 汽油供給系統(tǒng)的發(fā)展汽油機(jī)燃料供給系統(tǒng)經(jīng)歷了化油器和電子控制噴射兩大階段。1892

8、年，美國人杜里埃發(fā)明喉管型噴霧化油器。1967年，德國Bosch（波許）公司推出電控燃油噴射裝置 。202. 電控汽油噴射的優(yōu)點與傳統(tǒng)化油器相比，電控汽油噴射系統(tǒng)能夠根據(jù)發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況，實現(xiàn)最佳空燃比及最佳點火提前角控制，反應(yīng)靈敏，排放污染物減少了50以上，最大功率提高9左右，加速時間縮短20，等速百公里油耗也有所下降。213. 電控汽油噴射系統(tǒng)的基本組成與工作原理（1）基本組成 22（2）基本工作原理發(fā)動機(jī)電控單元根據(jù)進(jìn)氣流量、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門位置等傳感器輸入的信號，確定在該狀態(tài)下發(fā)動機(jī)所需的噴油量、噴油正時和最佳點火提前角，并向燃油泵、噴油器、點火裝置等發(fā)出執(zhí)行指令，保證發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

9、 234. 電控汽油噴射的類型（1）按噴油器數(shù)量分 多點汽油噴射系統(tǒng)（MPI）單點汽油噴射系統(tǒng)（SPI） 24（2）按汽油噴射方式分可分為連續(xù)噴射系統(tǒng)和間歇噴射兩種。間歇噴射按照噴油時序的不同又可分為順序噴射、分組噴射和同時噴射. 25（3）按噴射裝置的控制方式分 可分為機(jī)械控制式（K型）機(jī)電結(jié)合控制式（KE型）電子控制式（EFI型（4）按進(jìn)氣量的檢測方法不同分類流量型（L型）壓力型（D型）264.4.2 汽油供給系統(tǒng)271. 汽油箱 28汽油箱的構(gòu)造圖1-油箱蓋 2-通氣軟管 3-回油管 4-油面?zhèn)鞲衅?5-出油管 6-燃油連接管 7-輔助油箱 8-放油螺塞 9-燃油泵 10-隔板 11-油

10、箱體 12-燃油進(jìn)口軟管29閉式汽油箱蓋密封墊圈 蓋殼 蒸氣閥彈簧 空氣閥 空氣閥彈簧 蒸氣閥 汽油箱加油管302. 電動汽油泵電動汽油泵的作用是給電控汽油噴射系統(tǒng)提供具有一定壓力（0.3MPa0.5Mpa）的汽油。電動汽油泵根據(jù)泵體結(jié)構(gòu)不同可以分為滾柱泵、齒輪泵和渦輪泵等。31（1）滾柱泵 結(jié)構(gòu)32工作原理33（2）齒輪泵 34（3）渦輪泵 35（4）雙級泵 363. 汽油濾清器 1.汽油濾清器的功用:濾除汽油中的水分和雜質(zhì)。 372. 汽油濾清器的分類 （1）可拆式汽油濾清器（貨車和客車上常用）（2）不可拆式汽油濾清器（轎車上常用） 38可拆式汽油濾清器結(jié)構(gòu)39可拆式汽油濾清器結(jié)構(gòu)原理 4

11、0不可拆式汽油濾清器結(jié)構(gòu)41不可拆式汽油濾清器結(jié)構(gòu)原理 424. 燃油分配管組件43（1）燃油分配管 容積較大，用于儲存燃油。（2）燃油壓力調(diào)節(jié)器 其作用是根據(jù)進(jìn)氣支管壓力的變化來調(diào)節(jié)進(jìn)入噴油器的汽油壓力，使兩者保持恒定的壓力差。44燃油壓力調(diào)節(jié)器 45（3）燃油壓力脈動阻尼器 作用是減小燃油管路中油壓的波動 。1汽油接頭2固定螺紋3膜片4彈簧5殼體6調(diào)節(jié)螺釘465.電磁噴油器電磁噴油器作用是電控燃油噴射系統(tǒng)的一個重要的執(zhí)行器，它根據(jù)ECU發(fā)來的噴油脈沖信號，精確地計量燃油噴射量。電磁噴油器分類 47（1）軸針式電磁噴油器 48（2）球閥式電磁噴油器 49（3）片閥式電磁噴油器 50 片閥式噴

12、油器工作過程516.冷起動噴油器 52熱限時開關(guān) 1-電接頭 2-殼體 3-雙金屬片 4-加熱線圈 4-觸點534.4.3 空氣供給系統(tǒng)空氣供給系統(tǒng)組成 1-節(jié)氣門 2-空氣流量計 3-進(jìn)氣溫度傳感器 4-空氣濾清器541.空氣計量裝置進(jìn)氣量是電控汽油發(fā)動機(jī)的一個關(guān)鍵參數(shù)，精確計量空氣量對準(zhǔn)確控制噴油量和點火正時十分重要。空氣量的計量方法有進(jìn)氣管絕對壓力傳感器式間接測量法和空氣流量傳感器式直接測量兩類，后者又可分為體積流量型和質(zhì)量流量型，體積流量型有葉片式和卡門旋渦式，質(zhì)量流量型有熱線式和熱膜式。55（1）葉片式空氣流量計 56葉片式空氣流量計57葉片式空氣流量計工作原理 58葉片式空氣流量計

13、工作原理59葉片式空氣流量計電路原理 60（2）卡門旋渦式空氣流量計 1-進(jìn)氣支管 2-壓力感應(yīng)板 3-發(fā)光二極管 4-光敏晶體管 4-板簧 6-反光鏡 7-渦流發(fā)生器 8-導(dǎo)壓孔 61空氣流量計算測出卡門旋渦的頻率f，按下式計算出空氣流速U。式中 St斯特羅巴系數(shù)； D渦流發(fā)生器外徑。再根據(jù)進(jìn)氣管道的有效面積，就能確定實際進(jìn)入氣缸的空氣量。 62超聲波檢測方式的卡門旋渦式空氣流量傳感器 1-超聲波信號發(fā)射器 2-渦流穩(wěn)定板 3-超聲波發(fā)生器 4-渦流發(fā)生器 4-流向發(fā)動機(jī) 6-卡門旋渦 7-受旋渦影響后的疏密波 8-接收器 9-接計算機(jī)63（3）熱線式空氣流量計構(gòu)造64熱線式空氣流量傳感器工

14、作原理 65（4）熱膜式空氣流量計 66（5）進(jìn)氣管絕對壓力傳感器 分類半導(dǎo)體壓敏電阻式電阻應(yīng)變片式電容式可變電感式表面彈性波可變電阻式等67壓敏電阻式進(jìn)氣壓力傳感器 682.怠速控制系統(tǒng)分類節(jié)氣門直動式旁通空氣式（常用的主要有雙金屬片式、石蠟式、電磁閥式和步進(jìn)電機(jī)式等） 69（1）節(jié)氣門直動式怠速控制a)結(jié)構(gòu) b)工作原理1-怠速節(jié)氣門位置傳感器 2-應(yīng)急彈簧 3-節(jié)氣門調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 3-怠速控制電機(jī) 4-節(jié)氣門位置傳感器 4-整體式怠速調(diào)節(jié)裝置 6-熱水進(jìn)口 7-怠速開關(guān) 8-熱水出口 9-節(jié)氣門70（2）旁通空氣式怠速控制 雙金屬片式怠速控制裝置 1-節(jié)氣門 2-葉片式空氣流量計 3-怠速空

15、氣控制閥 4-怠速調(diào)節(jié)螺釘 4-電接頭 6-電熱絲 7-雙金屬片 8-遮門 71石蠟式怠速控制裝置 1-節(jié)氣門 2-軟管 3-水套 4-石臘體 5-控制活塞 6-平衡彈簧72電磁閥式怠速控制裝置 1-閥 2-閥桿 3-線圈 4-彈簧 4-旋轉(zhuǎn)閥桿 6-旋轉(zhuǎn)閥 7-永久磁鐵 8-電樞 9-彈簧 10-電接頭 11-殼體 73步進(jìn)電機(jī)式怠速控制裝置 1-閥座 2-閥軸 3-定子繞組 4-軸承 5-進(jìn)給絲桿 6-轉(zhuǎn)子 7-閥芯 744.4.3 電子控制系統(tǒng) 751.發(fā)動機(jī)主要傳感器（1）發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器 電磁感應(yīng)式 1-永久磁鐵 2-接頭 3-發(fā)動機(jī)殼體 4-鐵心 5-感應(yīng)線圈 6-信號齒

16、盤76電磁感應(yīng)式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和曲軸位置傳感器（安裝在分電器內(nèi)） 1、7-曲軸位置信號線圈 2-曲軸位置傳感器轉(zhuǎn)子 3-轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)子 4-分電器軸 4-轉(zhuǎn)速信號線圈 6-分電器殼體 77曲軸位置信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及輸出信號波形 1-曲軸位置傳感器轉(zhuǎn)子 2-曲軸位置信號線圈B 3-曲軸位置信號線圈A78轉(zhuǎn)速傳感器信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及輸出信號波形 1-轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)子 2-轉(zhuǎn)速信號線圈79霍爾效應(yīng)式 霍爾效應(yīng)原理 UH=RHIB/d式中 UH-霍爾電壓 RH霍爾系數(shù)； I電流強(qiáng)度； B磁場強(qiáng)度； d基片厚度。80霍爾效應(yīng)式曲軸位置傳感器的信號觸發(fā)葉輪 1-外信號輪 2-內(nèi)信號輪81霍爾效應(yīng)式曲軸位置傳感器

17、輸出信號 82光電效應(yīng)式 1-控制電路 2-光敏三極管 3-發(fā)光二極管 4-分火頭 4-密封蓋 6-信號盤83（2）冷卻液溫度傳感器 1-電接頭 2-殼體 3-熱敏電阻84（3）進(jìn)氣溫度傳感器 85（4）氧傳感器 氧傳感器作用：進(jìn)行空燃比閉環(huán)控制，把空燃比控制在目標(biāo)空燃比的范圍內(nèi)；分類：氧化鋯式和氧化鈦式兩種。86氧化鋯式氧傳感器 1-導(dǎo)入排氣孔罩 2-鋯管 3-排氣管 4-電極 4-彈簧 6-線頭支架（絕緣） 7-導(dǎo)線 87 氧傳感器在排氣管中的安裝 1-氧化鋯陶瓷體 2-鉑電極 3-內(nèi)接線點 4-外接線點 4-排氣管 6-陶瓷防護(hù)層 88氧化鋯式氧傳感器輸出特性 a）輸出特性 b）輸出信號

18、波形 89氧化鈦式氧傳感器 1-二氧化鈦元件 2-金屬保護(hù)管 3-導(dǎo)線 4-金屬外殼 4-陶瓷絕緣材料 6-陶瓷元件 7-接線頭90氧化鈦式氧傳感器的工作原理 a）電路 b）阻值1-氧傳感器 2-ECU 3-基準(zhǔn)電壓 4-輸出信號電壓91（5）爆震傳感器 功用：檢測發(fā)動機(jī)有無爆震現(xiàn)象，并將信號送入發(fā)動機(jī)微機(jī)控制裝置。發(fā)動機(jī)爆震的檢測方法：氣缸壓力法、發(fā)動機(jī)機(jī)體振動法、燃燒噪聲法等。發(fā)動機(jī)機(jī)體振動檢測法的爆震傳感器有磁致伸縮式和壓電式兩種類型，壓電式又分共振型和非共振型的結(jié)構(gòu)。 92磁致伸縮式爆震傳感器 1-外殼 2-感應(yīng)線圈 3-磁芯 4-網(wǎng)蓋 4-永久磁鐵 6-彈簧 7絕緣體93非共振型壓電

19、式爆震傳感器 94非共振型壓電式爆震傳感器輸出電壓與頻率的關(guān)系 95共振型壓電式爆震傳感器 1-0型環(huán) 2-接頭 3-連接器 4-密封劑 4-O型環(huán) 6-基座 7-振蕩片 8-壓元件 9-引線端子 10-外殼 96（6）開關(guān)信號起動信號空擋起動開關(guān)信號空調(diào)開關(guān)信號 動力轉(zhuǎn)向開關(guān)信號972.電子控制器（ECU）98噴油器的控制電路 993.故障自診斷系統(tǒng)作用：當(dāng)控制電路信號的電壓（或電流）出現(xiàn)異常時，故障以代碼的形式存入內(nèi)部隨機(jī)存儲器，同時點亮警告燈，以顯示故障信息，為維修人員診斷故障原因提供參考。一般在儀表板下方或發(fā)動機(jī)艙內(nèi)設(shè)有一個專用接口，即故障診斷接口。100OBD- II故障診斷插座形狀及引腳編號 1014.安全保險功能和后備系統(tǒng)（1）安全保險功能 當(dāng)系統(tǒng)診斷出有故障出現(xiàn)時，一方面發(fā)出故障警告信號、保存故障代碼，另一方面ECU會自動啟用安全保險功能，按照存儲器內(nèi)設(shè)定的程序和數(shù)據(jù)，使控制系統(tǒng)繼續(xù)工作或強(qiáng)制停機(jī)。 102（2）后備系統(tǒng)當(dāng)ECU內(nèi)微機(jī)控制程序出現(xiàn)故障時，ECU把燃油噴射和點火正時控制在預(yù)定水平上，作為一種備用功能使車輛仍能繼續(xù)慢速行駛，回到修理廠，所以也稱之為回家（go home）模式。 103電控燃油噴射工作原理1044.5 電控汽油噴射系統(tǒng)的日常維護(hù)1.注意檢查電控汽油噴射系統(tǒng)各電纜、導(dǎo)線連接可靠、正確。2.注意檢查汽油噴射系統(tǒng)各油管、及墊片良好，連接可靠