摩托车发动机的燃油供给系统

《摩托车发动机的燃油供给系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《摩托车发动机的燃油供给系统（46页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第六章第六章 摩托车发动机的燃油供给系统摩托车发动机的燃油供给系统7/14/20221 化油器的功能和缺点化油器的功能和缺点 7/14/20222 化油器在提供燃油的同时，还对燃油进行定量，以适应发动机在不同工况（包括冷起动、暖机、怠速、部分负荷、加速、倒拖及全负荷等工况）下对空气/燃油混合比的各种特殊要求。化油器的功能包括两个方面：化油器的功能包括两个方面：，即使燃油雾化、汽化、扩散并与空气混合，形成混合气；，即控制空气/燃油混合比（简称空燃空燃比比）。对于汽油燃料，1kg的燃料完全燃烧需要14.7kg的空气，故将14.7定为汽油的理论当量空燃比汽油的理论当量空燃比。化油器的功能化油器的功能

2、7/14/20223 =实际吸入的空气质量/(14.7*输入的燃油质量)=空燃比/14.7 理论上，能表征混合气完全燃烧后空气过剩的程度（完全燃烧的程度）1，则空气过剩，称为稀混合气稀混合气 1，则空气不足，称为浓混合气浓混合气 化油器能随着发动机工况的变化自动调整，以满足对混合气的要求。但化油器在形成可燃混合气的过程中存在一定的局限性。过量空气系数过量空气系数7/14/20224化油器的缺点化油器的缺点 化油器可看作一个按速度型雾化器原理工作的雾化按速度型雾化器原理工作的雾化装置装置，它主要依靠燃油和它周围气流之间的相对速度将燃油粉碎、雾化。对于汽油这种粘度很小的液体，可以利用下式计算气流中

3、形成的油液的最大半径：rmax10a/（A02）空气密度的降低将使气流中形成的油滴尺寸增大，即雾化情况恶化，所以车用汽油机在高原行驶时或航空汽油机在高空飞行时，由于空气稀薄，雾化受到影响。7/14/20225化油器的缺点化油器的缺点 在发动机部分负荷下，化油器生成的混合气空燃比化油器生成的混合气空燃比与空气密度的平方根成反比与空气密度的平方根成反比。所以，在航空发动机上随着飞行高度的增加混合气会变浓。汽车发动机在高原或在盛夏高温季节行驶时也会出现同样的问题。7/14/20226化油器的缺点化油器的缺点 各缸混合气分配不均匀包括三个方面（1）各缸混合气总量不一致；（2）各缸混合气浓度不一致；（3

4、）各缸混合气中燃料组分不一致。各缸混合气总量的不一致不是化油器造成的，各缸混合气浓度不一致和燃料组分不一致的问题与化油器有关。7/14/20227（1）在化油器之后的进气管中，燃油滴被空气流加速，使两者之间的相对速度0迅速减小，油滴的最大半径值迅速增大，油滴油滴呈合并合并的趋势；（2）由于进气管流道的弯曲和气缸的交替吸气，流道中各点速度的大小和方向都不一样，而且随着时间的推移而急剧变化。已经汽化的燃油和较细的油雾，比之雾化较差的油滴更快地加速和减速。于是，进气歧管中各处混进气歧管中各处混合气趋于不均匀合气趋于不均匀；（3）化油器中已经汽化的燃油会凝结燃油会凝结在进气歧管壁上；7/14/2022

5、8（4）较大的油滴会逐渐滞留在进气歧管壁上，特别是当管壁粗糙、有毛刺，或从流体力学角度来看设计不当时，情况更为严重。例如气流急转弯时混合气中油滴就可能因离心惯性力而被甩出，落在管壁上，与凝结的燃油一起形成燃油膜，积聚成小股燃油流，在气流的带动下流往气缸。这些油流只流入其中的一个或几个气缸，引起各缸混合气浓各缸混合气浓度不一致度不一致；（5）在流往气缸的过程中，油流中的易挥发组分可能比难挥发组分更多地汽化。所以流入气缸的燃油流中难挥发组分浓度较高，造成各缸混合气燃油组分不一致各缸混合气燃油组分不一致。化油器只能使多缸机中的一个或少数几个缸达到最佳空燃比，因而使整机的动力性、经济性和排放等恶化。7

6、/14/20229化油器的缺点化油器的缺点 由于化油器发动机的进气歧管壁上有燃油膜积聚。进气歧管的压力高则燃油不易蒸发，油膜增厚。反之亦然。发动机负荷增大、节气门开度增大时，由于进气歧管的压力升高，混合气中一部分燃油进入油膜，使混合气变稀。这一方面影响了发动机对变工况快速响应的能力，另一方面使油膜增厚。增厚的油膜在发动机负荷减小、节气门开度减小时因为进气歧管的压力降低而迅速蒸发，给进入气缸的混合气增添了额外的燃油，使原本应当减少的燃油量反而增多，混合气过浓，燃烧不完全，既增大了油耗，又恶化了排放。7/14/202210化油器的缺点化油器的缺点化油器式发动机由于两种原因使得体积效率降低。v首先是

7、因为喉管使流动损失增加，降低了吸气流量。v其次是因为化油器发动机中为了避免在进气歧管管壁上生成油膜而往往将进气歧管与排气岐管置于同侧，令排气歧管加热进气歧管（进气加热），这样一来降低了吸入气缸的充量的密度，进而降低体积效率。7/14/202211化油器的缺点化油器的缺点 化油器在工作过程中有两个原因会造成降温。v燃油蒸发时吸收汽化潜热v喉管中流速升高，压力和温度下降 燃油汽化速率主要取决于当地的压力和气流速度。凡是压力低、气流速度高的地方，只要有足够的燃油便会因汽化而形成大的温降。7/14/202212化油器的缺点化油器的缺点 浮子式化油器喉管中的燃油喷嘴出口应比浮于室中的油面高出一定高度方能

8、正常工作。当发动机姿势偏离正常的工作位置时，化油器的工作会受到影响甚至漏油、起火。如果说在某些偏差不太大的场合，如汽车上、下坡时这种影响尚能接受的话，那么在航空发动机中当飞机作不同的飞行动作时这种影响就不能不考虑了。浮于式化油器的构造决定了它不能适应飞机在竖直平面内翻筋斗或作翻滚、大坡度爬升等飞行动作的要求。7/14/202213化油器的缺点化油器的缺点 当发动机被倒拖，即点火关闭、离合器接台、变速箱挂上前进档，汽车因惯性而带动发动机继续运转，借此对汽车实施制动作用时，如不采取专门措施，则化油器依旧将燃油送入气缸。这些燃油不经燃烧便从发动机排出，既增加油耗，又污染环境。7/14/202214化

9、油器的特性化油器的特性 化油器特性是指混合气成分随流经化油器化油器特性是指混合气成分随流经化油器的空气量或喉管真空度的变化关系。的空气量或喉管真空度的变化关系。在汽油机运行时，各工况对混合比的要求是不同的。例如:汽油机在各种转速下全负荷运 行时，节气门全开，化油器应提供适当加浓的功率混合气。空燃比 =1214；当汽油机按中等负荷运行即节气门部分开度时，应有最好的经济性，空燃比 =17左右；当汽油机怠速运转时，节气门接近全关，为保证稳定运转，需供给更浓的混合气，空燃比。=1012.4。理想化油器应是能全面满足上述各工况混合比特性要求的化油器。7/14/202215一、理想化油器特性 理想化油器特

10、性在满足最佳性能要求的前提下，混合气成分随负荷（或充气流量）的变化关系如图5-14所示。由图可知，随负荷增加，混合气逐渐变稀，小负荷范围内变化较陡，中等负荷范围内曲线变化较平缓，当接近满负荷时，混合气变浓。7/14/202216二、简单化油器特性图5-15为简单化油器示意图。它仅有一根由油量孔控制的主喷管，插在喉管截面最小处，由空气流经喉管时压力下降所造成的真空度将燃油吸出。该处的真空度大小取决于喉管尺寸、发动机转速和节气门开度。若发动机用简单化油器并运行怠速及小负荷时，混合气太稀；在大负荷时混合气过浓，其特性如图5-16所示。简单化油器特性与理想化油器特性差别很大，不能满足使用要求。7/14

11、/202217v摩托车用化油器绝大多数为柱塞式可变喉管柱塞式可变喉管化油器化油器v拉线柱塞式（亦称滑阀活塞式）拉线柱塞式（亦称滑阀活塞式）拉线柱塞式化油器是人力拉线带动作为喉管一部分的柱塞，使柱塞作上、下移动而形成可变喉管（见下图），同时也控制了进入汽缸的混合气数量以控制发动机的负荷。7/14/202218v真空自动控制柱塞式（亦称恒速式）真空自动控制柱塞式（亦称恒速式）是利用喉管真空度自动控制柱塞上下移动以改变喉管通过面积，使喉管真空度保持基本不变。7/14/202219v图三种化油器喉管真空度比较图三种化油器喉管真空度比较 曲线1为固定式喉管真空度；曲线2为拉线柱塞式喉管真空度；曲线3为真

12、空自动控制柱塞式喉管真空度7/14/202220三、理想化油器特性的实现 为使简单化油器特性接近理想化油器特性，必须对简单化油器进行校正。（一）主供油系的校正由简单化油器结构可知，燃料流出量单纯受喉管真空的限制。随喉管真空度增加，燃料流量增加的速率超过空气流量增加的速率，使混合气变浓。不符合理想化油器特性，因而，应采取抑制燃料流量的增长速率或增大空气流量增长速率的措施。目前最广泛采用的校正措施是渗入空气法校正（补偿）系统渗入空气法校正（补偿）系统。此外，还有定流量化油器校正（补偿）和可变喉管校正（补偿）法。7/14/202221 图5-17为渗入空气法校正的主供油系统。它在简单化油器的基础上，

13、在主量孔1后的主油井3中插入了通空气的泡沫管6,泡沫管上部有空气量孔5限制空气的流人，中下部有几排与主油井相通的泡沫孔2。校正的原理是:当化油器开始工作时，主喷口4处存在压差，使油井中液面上升，油井里充满燃油，而泡沫管中的液面下降，同时空气自量孔5也进人空气室，同简单化油器一样，最初供油阶段是混合气逐渐变浓。随着喉管真空度增大，泡沫管中液面继续下降至露出第一排泡沫孔，空气流入主油井3。在油井中与燃油混合，形成泡沫状燃油从主管喷出，由于空气渗入受空气量孔限制，使主量孔处的压力低于大气压力而高于喉管处压力，降低了主量孔1处的真空度，也就降低了燃油的流速和流量，使混合气变稀。相当于降低了喉管真空度的

14、简单化油器工作情况，使化油器沿较小斜率的特性工作（图5-18中曲线1）7/14/202222 当喉管真空度继续增大，泡沫管液面进一步下降并依次露出第二排、第三排泡沫管时，由于空气的不断渗入，主量孔处的真空度进一步减小，使得随喉管真空度的增大，燃油流量的增长速率小于空气流量的增长速率，通过泡沫管的逐级作用，实现补偿过程。分别得到图5-18中曲线2、曲线3。采用空气量孔及泡沫管的渗入空气法，不仅可达到化油器校正的目的，而且它是以燃油混合状态喷人喉管的，还可以促进燃油的喷散与雾化。通过主供油系的校正，化油器可在部分负荷情况符合要求。7/14/202223v定流量化油器补偿法定流量化油器补偿法v可变喉

15、管补偿法可变喉管补偿法 在摩托车用可变喉管化油器上，都在柱塞上加装一个带锥度的油针，其锥部插入喷管中。图6-26油针上升与主喷管出油口环形面积变化。对主供油系统进行反校正。7/14/202224（二）满负荷加浓与怠速加浓 1、满负荷加浓、满负荷加浓发动机全负荷运行时，为获得最大功率，化油器需要提供浓的功率混合气，通常需要另设加浓系统，保证必要时加浓混合气，为了满足要求，在主量孔之后引入旁路加浓燃油，并通过主量孔一起喷入喉管，加浓量由加浓阀行程及加浓量孔控制。7/14/202225 加浓装置有两类，一类是机械加浓装置，它靠节气门开度位置控制加浓装置起作用。不论发动机在什么转速下工作，均在接近满负

16、荷时才开始加浓，其开始作用点约在节气门全开前10%左右。另一类是真空加浓装置，它是当发动机转速下降或节气门开度加大，使进气管真空度减至某值后，开始实现加浓。图5-19为节气门开度、转速与进气管真空度的关系，图中示出了两类加浓装置起作用的时间。7/14/2022262.怠速加浓发动机怠速运转时，节气门开度很小，节气门之后的真空度很大，因此，设置在节气门之后的怠速油孔可保证在怠速和小负荷时获得所需的浓混合气（图5-20）7/14/202227 为了保证怠速油系供油延长到节气门较大的开度，使之与主油系更好地衔接，在怠速油孔之上还设有过度孔（图5-21）在主供油系上设置加浓装置和怠速油系以后，化油器便

17、可按理想供油特性在稳态工况下工作。7/14/202228（三）变工况下化油器的校正 当发动机处于变工况（加速、减速、起动）下工作时，由于节气门开度和转速的不断变化，使化油器进气管压力及温度、进气管中燃料的汽化条件、混合气数量及成分都会引起剧烈的变化，为保证发动机变工况下正常工作，化油器供给的混合气成分应能适应这种变化。7/14/2022291.加速过程加速时，节气门突然开大，油量增加滞后于空气量增加，加之进气管真空度降低，燃料汽化条件变差，使混合气成分瞬时变稀，发动机扭矩上升滞后，各点扭矩值较稳定工况下降很多，如图5-22所示，这将造成发动机动力性下降，可能会出现缺火与放炮。7/14/2022

18、30 为此，设置加速泵向喉管额外供应适量的加速油量。当节气门缓开时，加速泵下的燃油经进油阀返回浮子室，不起加浓作用（图5-23）。7/14/2022312.起动过程起动时，发动机转速极低，流经喉管的气流速度较低，在主喷口处油不易吸出，加之进气管温度较低，即使吸出油，油蒸气蒸发量也很少，使发动机难以起动。为此，设置起动系统，供给更多的汽油使总的混合气成分大大加浓，保证汽油机在低温下着火。图5-24所示为常用阻风门装置。阻风门设置在喉管之前，当阻风门关闭后，化油器的喉管，混合室均处于高真空度之下，使主油系、怠速油系、加速油系都可能供油，以满足起动需要的混合气浓度。7/14/202232四、化油器的

19、结构参数对发动机性能的影响v喉管直径Dnv主量孔尺寸v油针锥度及粗细v主喷嘴v主空气量孔v柱塞切角高度v主喷套舌7/14/202233五、汽油喷射系统理想供油特性 汽油喷射系统与化油器混合气形成方式不同。其进入气缸的混合气成分既取决于吸入空气量，又取决于喷油泵喷射的燃料量，电子控制的汽油喷射系统以发动机转速和空气量为依据。由电子控制器接受转速、空气流量、节气门开度、机器热状态及排气含氧量等传感器的信号，经处理后将控制信号输送至喷嘴，通过控制喷嘴启闭时间长短改变供油量（即控制了混合气的浓度），使喷油量兼顾到各种变化因素，可以做到随负荷变化按理想混合比供油。7/14/202234化油器和电控汽油喷

20、射在混合气形成方式的优化油器和电控汽油喷射在混合气形成方式的优缺点的比较缺点的比较 v1）汽油喷射系统用电脑控制，通电时间计算准确，并在油汽油喷射系统用电脑控制，通电时间计算准确，并在油量计量中进行包括空气流量、转速在内的多因素修正，提高量计量中进行包括空气流量、转速在内的多因素修正，提高了油量计量与控制的精度。了油量计量与控制的精度。v2）供油系统采用正压力输送及喷射，雾化质量好，改善了）供油系统采用正压力输送及喷射，雾化质量好，改善了燃烧过程，有利于提高整机经济性。燃烧过程，有利于提高整机经济性。v3）电控技术的应用有利于改养瞬态响应性能，实现反馈控）电控技术的应用有利于改养瞬态响应性能，

21、实现反馈控制，这对改善整机加速性能及排放性能都是有利的。制，这对改善整机加速性能及排放性能都是有利的。v4）采用多点顺序喷射，改善了各缸分配的均匀性，避免燃）采用多点顺序喷射，改善了各缸分配的均匀性，避免燃油在进气管中沉积。油在进气管中沉积。v5）取消了化油器喉管，提高了充气效率，有利于改善整机）取消了化油器喉管，提高了充气效率，有利于改善整机动力性。动力性。7/14/202235（七）汽油机的燃烧室（七）汽油机的燃烧室 一、燃烧室设计原则汽油机燃烧室的设计对发动机动力性、经济性、工作稳定性及排 放特性有很大影响，为此，燃烧室的设计应满足以下要求。（一）结构尽量紧凑用燃烧室的面容比燃烧室表面积

22、与其容积之比来表征燃烧室 的紧凑性。面容比小，燃烧室结构紧凑，火焰传播距离短，燃烧可在短时间内完成、使爆燃倾向减小，还可以提高发动机压缩比。同时，由于单位体积的表面积较小，相对散热面积小，热损失减小，发动机热效率高，面容比小，使缸壁激冷区减小，hc排放量减少。燃烧室面容比大小取决于气缸直径与然烧室的形状，在采用小燃烧室情况下，为减少单位体积的表面积，多用半球形燃烧室。7/14/202236（二）火花塞位置适当火花塞位置不同，火焰传播距离和燃烧速度的变化率也不同，从而影响汽油机的工作性能，为此，确定火花塞位置时，应考虑以下几个方面：1）应使火焰传播距离短，如火花塞布置在燃烧室中央。2）使末端气体

23、受热减少，如火花塞布置在排气门附近。3）减少各循环之间的燃烧变动，保证暖机和低速稳定性好，如火花塞布置在进、排气门之间，便于利用新鲜混合气扫除火花塞周围的残余废气，使混合气易于点燃，同时应控制气流的强度，避免吹散火花。4）确保发动机运转平稳，火花塞的位置应能使从火花塞传播开的火焰面逐渐扩大。7/14/202237（三）燃烧室形状合理分布燃烧室的容积分布情况反映了混合气体的分布情况。与火花塞位置相配合，决定了燃烧的放热规律、压力上升速度及工作稳定性等，用不同形状的燃烧室试验结果如图5-25所示。当圆链形燃烧室在其底部点火时，燃烧速率先快后慢，楔形燃烧室与此类似，在圆链形燃烧室顶部点火时，燃烧速率

24、先慢后快，圆柱形的情况介于两者之间，浴盆形燃烧室与此类似。总之，燃烧室的容积分布应配合火花塞的位置考虑，最有利的分布是使燃烧过程初期压力升高率较小，发动机工作柔和，中期放热量最多，以获得较大的循环功。后期补燃铰小，具有高的热效率。7/14/202238（四）具有高的充气效率进气口、进气道的布置尽量减小进气阻力，提高进气充量。燃烧室的形状应考虑允许有较大的进气门直径，如果楔形燃烧室可安排直径较大的进气门，混合气流经处应尽量光滑、转弯少，图5-26为半球形和斜浴盆形燃烧室充量系数的比较。半球形燃烧室的进气通道弯道少，且燃烧室弓高稍高（斜面积大）利于布置较大面积的进排气门，因此性能好，充量效率高。7

25、/14/202239（五）形成适当的紊流运动燃烧室内形成适当强度的气体流动可以加快火焰传播;增加末端混合气的冷却；减少循环 间燃烧变动，扩大混合气体着火界限，利于燃烧更稀混合气;减少hc排放量，但紊流过强，向 缸壁传热损失增加，还可能吹熄火核而失火，反而使hc排放增多。图5-27所示为紊流适宜和紊流过强时燃烧压力变化的比较。可见，紊流过强时，即使点火提前角减小，压力升高率仍较高，使工作粗暴，热效率降低。实践证明，紊流强度使压力升高率为196-245(千帕/度）时，发动机热效率最高。7/14/202240 汽油机产生紊流的方法有进气涡流和挤流两种。1 进气涡流进气涡流是利用进气口和进气道的形状在

26、进气过程中造成气流绕气缸中心线的旋转运动，由于进气涡流加快了火焰传播速度，提高了燃烧速率，使热效率提高。图5-28所示为天津7100轿车用发动机组织进气涡流的实例。组织进气涡流的同时会使进气阻力增加，充气效率下降，在低速低负荷时难以获得良好的进 气涡流。故只依靠进气涡流的燃烧室非常少，通常配合组织进气挤流。7/14/2022412 挤流挤流是当活塞接近压缩行程终点时，利用其顶部和缸盖底面之间的狭小间隙(称挤气间 隙）将混合气挤入主燃烧室内而产生，可利用燃烧室形状来控制涡流的大小和发生位置以及 在燃烧室内扰动的形成及其强度。图5-29为挤流式燃烧室。压缩挤流的最大速度出现在压缩行程上止点前，因而

27、加快了速燃期内的火焰传播，使燃烧迅速，同时离火花塞最远的边缘气体因受两个冷表面的影响，容易散热，对抗爆性有利，但挤气间隙过小时会增加hc排放量。一般挤气涡流不会引起充量系数下降，且可在节气门开度小时获得良好的紊流效果。7/14/202242小结：发动机的燃烧过程是将燃料的化学能转变为热能的过程。对燃烧过程的基本要求是完全、及时、正常。汽油机的燃烧过程分为着火落后期、明显燃烧期、补燃期。为提高发动机动力性、经济性，且工作柔和，希望压力升高率p=175250kpa/（），燃烧最高压力Pzmax出现在上止点后1215曲轴转角内。燃烧速度是指单位时间燃烧的混合气量。它与火焰前锋面积、未燃混合气密度、火

28、焰传播速度等因素有关。增大火焰传播速度（即加强燃烧室内的紊流运动、混合气的过量空气系数at=0.850.95、增加混合气的初始温度）、合理利用燃烧室几何形状及其与火花塞位置的配合、增大未燃混合气密度，均可提高燃烧速度。7/14/202243 汽油机的不规则燃烧是指各循环间的燃烧变动和各缸间燃烧差异。由于这些差异使汽油机功率下降，油耗率上升。汽油机的不正常燃烧包括爆燃和表面点火。爆燃是末端混合气的自燃现象。严重爆燃时会产生尖锐的金属敲击声，使发动机机件过载、烧损、性能指标下降。发动机低速大负荷时容易爆燃。表面点火是混合气被炽热表面点燃的现象。早燃是火花塞点火前的表面点火现象，早燃使发动机性能指标下降，运转粗暴增加。汽油机混合气形成的方式主要有两类：一类是化油器式，另一类是汽油喷射式。它们在结构与供油方法上有所不同，但它们都属于在气缸外部形成混合气，都是依靠控制节流阀开闭来调节混合气数量的。7/14/202244演讲完毕，谢谢观看！