汽油机供给系机构的结构与工作原理

时间：2024-11-06 百科知识版权反馈

【摘要】：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。汽油箱用以储存汽油。出油开关经输油管与汽油滤清器1相通。箱内装有隔板9，可减轻汽车行驶时发生燃油激烈的振荡。汽油泵的作用是将储存在燃油箱内的燃油输送至喷油器的燃油管路内。早期的发动机燃油系统中的燃油泵多为机械式，现在电动汽油泵已经将其取代。机械驱动膜片式汽油泵装在发动机曲轴箱的一侧，由发动机配气机构的凸轮轴上偏心轮驱动。

二、汽油机供给系机构的结构与工作原理

1.可燃混合气成分

（1）可燃混合气

可燃混合气是指空气与燃料的混合物，其成分对发动机的动力性与经济性有很大的影响。欧美日等国用空燃比表示混合气的成分。空燃比：可燃混合气中空气与燃料的质量比。我国和俄罗斯用过量空气系数α表示混合气的成分。

理论上1kg汽油完全燃烧需要空气14.7kg

空燃比＝14.7　　　α＝1　　　标准混合气理论

空燃比<14.7　　　α<1　　　浓混合气

空燃比＞14.7　　　α＞1　　　稀混合气

α＝0.4 　<0.85　　0.88　　　1　　1.11 　＞1.15　　1.4

上限　　　　过浓　　　　浓　　标准　　稀　　过稀　　　下限

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α＞1才有可能完全燃烧。

因为α＞1时，混合气中有较多的空气，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有所不同，一般在α＝1.05～1.15范围内。当α大于或小于1.05～1.15时，经济性变差。

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，造成汽缸盖，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0.85～1.15，一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。

（2）汽油机各种工况对可燃混合气成分的要求

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，负荷可以由零到满载变化，转速可以最低到最高变化。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）稳定工况

①怠速工况。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，因此要求提供较浓的混合气α＝0.6～0.8。

②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，进入汽缸内的可燃混合气量较少，而上一循环残留在汽缸中的废气在汽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。

③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α＞1的稀混合气。这样，功率损失不多，节油效果却很显著。

④全负荷工况。要求发出最大功率P_emax，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。

2）过渡工况

①启动工况。要求供给极浓的混合气α＝0.2～0.6，量少。因为发动机启动时，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。

②加速工况。发动机的加速是指负荷突然迅速增加的过程。要求混合气量要突增，并保证浓度不下降。

2.汽油燃油供给系元件

（1）汽油箱

汽油箱用以储存汽油。汽油箱的数目及容量随车型而定，普通汽车只有一个汽油箱，越野汽车及长途运输汽车则常有两个汽油箱，分为主、副汽油箱，以适应使用要求。一般汽油箱的储备里程为200～600km。轿车的油箱通常装在车身的尾部，而货车则装在车身中部外侧。图5.1为解放CA1091型汽车的汽油箱构造图。油箱体是用薄钢板冲压焊接而成的。油箱上部设有加油管12，管内带有可拉出的加油延伸管8，延伸管底部有滤网10。加油管12用油箱盖7盖住。油箱上表面装有油面指示表传感器3和出油开关5。出油开关经输油管与汽油滤清器1相通。油箱底部有放油螺塞6，用以排除箱内的积水和污物。箱内装有隔板9，可减轻汽车行驶时发生燃油激烈的振荡。

图5.1　汽油箱

1-汽油滤清器；2-固定箍带；3-油面指示表传感器；4-油面指示表传感器浮子；5-出油开关；6-放油螺塞；7-油箱盖；8-加油延伸管；9-隔板；10-滤网；11-汽油箱支架；12-加油管

现代汽车上的汽油箱壳体采用高密度聚乙烯吹塑而成，其优点是抗冲击、防腐蚀、紧密性好、易成型，并且结构紧凑、质量轻、成本低，提高了汽车行驶的安全性。

油箱盖的作用是密封汽油箱，保持油箱内正常压力，一般设有空气阀和蒸汽阀，如图5.2所示。

图5.2　油箱盖工作示意图

1-空气阀；2-蒸汽阀

（2）汽油泵

汽油泵的作用是将储存在燃油箱内的燃油输送至喷油器的燃油管路内。汽油泵有机械式和电动式两种。早期的发动机燃油系统中的燃油泵多为机械式，现在电动汽油泵已经将其取代。另外，原来的一些被安装在燃油箱外的电动燃油泵，考虑到散热、隔音及气阻等问题，也均被内置到了燃油箱。

①机械驱动膜片式汽油泵。机械驱动膜片式汽油泵装在发动机曲轴箱的一侧，由发动机配气机构的凸轮轴上偏心轮驱动。图5.3为东风EQ6100-1发动机采用的EQB601-C型汽油泵。汽油泵壳体分为上下两部分。在上体10上装有进油管接头24和出油管接头9。进油阀23和出油阀22结构相同，但在阀门支持片11上的安装方向不同，支持片11连同两个阀以螺钉12固定在油泵上体上。

图5.3　EQB601-C型汽油泵

1-手摇臂；2-内摇臂；3-泵膜拉杆油封；4-拉杆油封座；5-下体；6-泵膜弹簧；7-泵膜弹簧座；8-泵膜；9-出油管接头；10-上体；11-阀门支持片；12-螺钉；13-泵盖；14、21-垫片；15-偏心轮；16-泵膜拉杆；17-摇臂回位弹簧；18-摇臂；19-摇臂轴；20-手摇臂轴；22-出油阀；23-进油阀；24-进油管接头

②电动汽油泵。电动汽油泵的作用是将汽油从油箱中吸出，供给燃油系统足够的具有规定压力的汽油。电控汽油喷射系统压力一般为：多点喷射为0.25～0.35MPa；单点喷射为0.1MPa。电动汽油泵的安装位置主要有两种，即安装在供油管路中和安装在汽油箱内，但后者应用非常广泛。电动燃油泵通常用固定在油箱上的油泵支架垂直地悬挂在油箱内，主要是由泵体、永磁式直流电动机和壳体三部分组成。另外还装有安全阀和单向阀，安全阀也称为限压阀（或溢流阀），主要是由阀座、密封钢球及弹簧等组成。

单向阀安装在电动汽油泵的出油口处。泵体是电动汽油泵的主体，根据其结构的不同可分为：滚柱式、涡轮式、齿轮式等。

几种类型的电动汽油泵

a.滚柱式电动汽油泵（如图5.4所示）。它由壳体、圆柱形滚柱和转子等组成。五个滚柱在转子的槽内可径向滑动，转子与壳体存在一定的偏心。

图5.4　滚柱式电动汽油泵

1-进油口；2-限压阀；3-滚子泵；4-电动机；5-出油单向阀；6-出油口；7-转子；8-滚子；9-泵体；10-滤网

转子在直流电动机的驱动下旋转，在离心力的作用下，滚柱紧压在泵体的内圆表面上，形成五个相对独立的密封腔。旋转时，每个密封腔的容积不断发生变化，在进油口时，容积增大，形成一定的真空，将经过过滤的汽油吸入泵内。在出油口处，容积变小，压力升高，汽油穿过直流电动机推开单向阀输出。

当输油管路发生堵塞或汽油滤清器堵塞时，汽油压力超过规定值，限压阀打开，汽油流回进油侧。

发动机熄火后，单向阀关闭，避免输油管路中的汽油倒流，保持油路中有一定的残余压力，以便于发动机再启动。

b.涡轮式电动汽油泵（如图5.5所示）。它将汽油经窄小缝隙由进油侧驱至出油侧从而加压，燃油通过电动机的内部起到冷却电动机的作用。由涡轮、壳体和泵盖等组成。涡轮由电动机驱动，在离心力的作用下，涡轮紧贴壳体。

图5.5　涡轮式电动汽油泵

1-前轴承；2-油泵电机定子；3-后轴承；4-出油阀；5-出油口；6-卸压阀；7-油泵电机转子；8-叶轮；9-进油口；10-泵壳体；11-叶片

（3）汽油滤清器

汽油在进入汽油泵以前，必须经过汽油滤清器除去其中的水分和杂质，否则将使汽油泵、化油器等零部件发生故障。汽油滤清器由滤清器外壳、滤芯及进、出油管接头等组成。滤清器外壳有塑料和金属两种。滤芯除有尼龙布、聚合粉末塑料和纸质滤芯外，还有金属片缝隙式和多孔陶瓷式滤芯。当发动机工作时，在汽油泵的作用下，将汽油从汽油箱内吸入油管中，经汽油箱滤清器过滤，杂质被吸附在滤芯上，过滤后的清洁汽油进入汽油泵。

解放CA1091型汽车采用的282型汽油滤清器的构造如图5.6所示。它由盖、滤芯及沉淀杯组成。盖1上有进油管接头12和出油管接头2。纸滤芯5用螺栓8装在盖上，中间用密封圈3密封。用锌合金制成的沉淀杯9与盖1之间有密封垫4，并用螺钉固联。沉淀杯底部有放油螺塞10。