第一章汽車發動機的工作原理及總體構造-資料下載頁

　　

【正文】 子系統是存儲汽油并使浮子室內的油面保持恒定的裝置。它由浮子室、浮子和進油針閥等組成。 怠速系統的功用是向在怠速工況工作的發動機供給濃混合氣。發動機在怠速時，轉速很低，節氣門接近關閉，流過化油器喉管的空氣量很少，流速也很低。這時喉管真空度很小，不足以將汽油從主噴管吸出。因此，發動機在怠速工況工作時須由另外設置的怠速系統供油。主供油系統的功用是在怠速以外的所有工況都起供油作用。在發動機從小負荷到大負荷時，使 σ 隨節氣門開大而增大 φα↑，混合氣由濃變稀，φα →。 從主量孔后吸油的怠速系統稱非獨立怠速系統， 而把直接從浮子室吸油的怠速系統稱為獨立怠速系統。在非獨立系統中，由于主供油系統與怠速系統的油路相通，因此，一個系統將對另一個系統的工作產生影響。影響之一是延遲了主供油系統開始供油的時刻，因為在怠速系統供油時，主供油系統油井中的汽油由于流向怠速系統而使油井中的液面下降。在主供油系統供油之前，只有在較大的節氣門開度或較大的喉管真空度下，才能使油井中的液面回升，所以主供油系統的供油時間因此而遲后。第二個影響是當節氣門開度足夠大或喉管真空度足夠大時，怠速油道中的汽油流向主供油系統。在怠速油道中的汽油被吸空之后，空氣經怠速空氣量孔、怠速噴口和過渡噴口進入油井和主噴管。這一現象稱為怠速反流。當發生怠速反流時，由于進一步降低了主量孔后的真空度，使主供油系統供油量減少，造成混合氣過稀。當發動機由中等負荷轉入大負荷或全負荷工作時，通過加濃系統額外地供給部分燃油，使混合氣由經濟混合氣加濃到功率混合氣，以保證發動機發出最大功率，滿足理想化油器特性在大負荷段的加濃要求。加濃系統按其控制方法的不同分為機械式和真空式兩種。加速系統又稱加速泵。其功用是當節氣門急速開大時將一定數量的汽油一次噴入喉管，維持一定的混合氣成分，以滿足汽車加速的需要。加速泵有活塞式和膜片式兩種。活塞式加速泵因為結構簡單、傳動容易而應用較廣泛。 起動系統的功用是在發動機冷起動時，供給足夠多的汽油，以使進入氣缸內的混合氣中有充足的汽油蒸氣，保證其成分在火焰傳播界限之內，實現發動機的順利起動。最常用的起動系統是在化油器入口處裝設一個阻風門。起動時，將阻風門關閉，并使節氣門處于小開度位置。當發動機被起動機拖轉時，在阻風門后方產生極大的真空度，使主供油系統和怠速系統同時供油，這時通過阻風門邊緣的縫隙流入的空氣量很少，致使混合氣極濃。(二)附加裝置化油器在降低汽車尾氣中有害排放物方面起著重要的作用。為了適應日益嚴格的排放法規，一方面要提高化油器的制造精度，以實現對混合氣成分的精確調整和控制；另一方面則需在化油器上加裝附加裝置，以減少在變工況時有害物質的排放量。 將怠速轉速提高之后，通常使用較稀的怠速混合氣并推遲點火時刻。這項措施有效地減少了CO、HC和NOx的排放量，但卻提高了發動機的溫度，使表面點火傾向增加。所謂表面點火是一種不正常燃燒現象，這里是指在關閉了點火開關之后，燃燒室內的熾熱表面將氣缸內的混合氣點燃，使發動機不能停轉。不過，這種現象可能只在部分氣缸內發生，也可能在同一氣缸內間斷地發生，這就使HC的排放量不但不會減少反而急劇增加，而且還將引起發動機振動和噪聲。 汽車下坡或滑行時，節氣門接近關閉，發動機被汽車傳動系拖動高速運轉，這種工況稱為強制怠速。在強制怠速工況，節氣門后的真空度很大，汽油及管壁上的油膜蒸發較快，致使混合氣成分較濃。另外，由于進氣歧管真空度高，在進排氣門重疊時期部分廢氣被吸入進氣歧管，并隨新鮮混合氣一起進入氣缸，造成氣缸內殘余廢氣量增多，致使燃燒緩慢。以上兩個因素使強制怠速工況的CO和HC排放量增加。為了改善強制怠速工況的排放性，同時也為了節油的需要，通常采用主量孔截止電磁閥和進油管截止電磁閥，同時切斷主量孔和進油管的供油。
在炎熱季節，當汽車由高速行駛轉為低速行駛時，發動機罩下的溫度上升，化油器周圍的溫度很高，浮子室內的汽油大量蒸發。汽油蒸氣經浮子室平衡管進入進氣管，使混合氣過濃，造成燃燒不完全，CO的排放量增加。如果汽車在大負荷高速行駛后停車，則大量汽油蒸氣充塞進氣管，再起動時，吸入氣缸的幾乎都是汽油蒸發，造成發動機熱起動困難。 當汽車急減速時，駕駛員急松加速踏板，節氣門迅速關閉到怠速位置。這時，發動機在汽車傳動系的拖動下仍保持著較高的轉速，因而使節氣門后的真空度急劇增大，致使混合氣過濃，甚至超出火焰傳播界限而不能著火燃燒，導致排氣中HC的含量增加。為此在化油器上裝置節氣門緩沖器，以改善汽車急減速時的排放性。 五、輔助裝置(一)汽油箱汽油箱的功用是儲存汽油。其數目、容量、形狀及安裝位置均隨車型而異。汽油箱的容量應使汽車的續駛里程達300～600km。汽油箱由鋼板或塑料制造。在汽油箱上還裝有油面指示表傳感器、出油開關和放油螺塞等。汽油箱內通常有擋油板，為的是減輕汽車行駛時汽油的振蕩。
(二)汽油濾清器 汽油從汽油箱進入汽油泵之前，先經過汽油濾清器除去其中的雜質和水分，以減少汽油泵和化油器等部件的故障。濾芯多用多孔陶瓷或微孔濾紙制造。陶瓷濾芯結構簡單，不消耗金屬，濾清效果較好，但濾芯不易清洗干凈，使用壽命短。紙質濾芯濾清效果好，結果簡單，使用方便。現代轎車發動機多采用一次性使用、不可拆式紙質濾芯汽油濾清器，一般每行駛30000km整體更換一次。 (三)汽油泵汽油泵的功用是將汽油從汽油箱吸出，經油管和汽油濾清器泵入化油器浮子室。汽車上采用的汽油泵有機械驅動式和電動式兩種。 機械驅動式汽油泵由發動機配氣機構凸輪軸或中間軸上的偏心輪驅動。不同型號的汽油泵，其結構和工作原理基本相同。 電動汽油泵的優點是安裝位置不受發動機結構的限制，可以安裝在遠離機體、排氣管等高溫機件而且通風良好的地方，這有利于降低油管中汽油的溫度，減小產生汽阻的可能性。電動汽油泵可以在發動機起動前先行工作，使化油器和管路中充滿汽油，以利發動機起動。在汽車下坡滑行時，可以將電動汽油泵電路開關斷開，停止向化油器供油，有利于節油。 思考題 1. 何謂汽油的抗爆性?汽油的抗爆性用何種參數評價?汽油的牌號與其抗爆性有何關系? 2. 汽車發動機運行工況對混合氣成分有何要求? 3. 何謂化油器特性?何謂理想化油器特性?它有何實際意義? 第五章 柴油機燃油系統柴油機與汽油機不同。它燒的是柴油，柴油粘度大，不易揮發，一般不能通過化油器在氣缸外部形成均勻的混合氣，故采用高壓噴射的方法，在接近壓縮行程上止點時，柴油以高壓噴入氣缸，直接在氣缸內部形成混合氣，發火燃燒，對外作功。因此，柴油機供給系的組成、構造及工作原理與汽油機供給系有較大區別。
柴油機燃燒室的形狀不勝枚舉，一般均按其結構形式分為直噴式燃燒室和分隔式燃燒室兩大類。直噴式燃燒室的容積集中于氣缸之中，且其大部分集中于活塞頂上的燃燒室凹坑內。燃燒室凹坑的形狀多種多樣，極具創造性。其中有的為回轉體，有的則是非回轉體。第一節 柴油機燃油系統的功用及組成一、分隔式燃燒室的容積則一分為二，一部分位于氣缸蓋中，另一部分則在氣缸內。在氣缸內的那部分稱主燃燒室，位于氣缸蓋中的那部分稱副燃燒室。主、副燃燒室之間用通道連通。分隔式燃燒室又有渦流室燃燒室和預燃室燃燒室之分。二、柴油機燃油系統的功用1)在適當的時刻將一定數量的潔凈柴油增壓后以適當的規律噴入燃燒室。噴油定時和噴油量各缸相同且與柴油機運行工況相適應。噴油壓力、噴注霧化質量及其在燃燒室內的分布與燃燒室類型相適應。2)在每一個工作循環內，各氣缸均噴油一次，噴油次序與氣缸工作順序一致。3)根據柴油機負荷的變化自動調節循環供油量，以保證柴油機穩定運轉，尤其要穩定怠速，限制超速。4)儲存一定數量的柴油，保證汽車的最大續駛里程。三、柴油機燃油系統的組成
柴油機燃油系統包括噴油泵、噴油器和調速器等主要部件及柴油箱、輸油泵、油水分離器、柴油濾清器、噴油提前器和高、低壓油管等輔助裝置。第二節 噴油器噴油器是柴油機燃油供給系中實現燃油噴射的重要部件，其功用是根據柴油機混合氣形成的特點，將燃油霧化成細微的油滴，并將其噴射到燃燒室特定的部位。噴油器應滿足不同類型的燃燒室對噴霧特性的要求。一般說來，噴注應有一定的貫穿距離和噴霧錐角，以及良好的霧化質量，而且在噴油結束時不發生滴漏現象。汽車柴油機廣泛采用閉式噴油器。這種噴油器主要由噴油器體、調壓裝置及噴油嘴等部分組成。閉式噴油器的噴油嘴是由針閥和針閥體組成的一對精密偶件，～。為此，在精加工之后，尚需配對研磨，故在使用中不能互換。一般針閥由熱穩定性好的高速鋼制造，而針閥體則采用耐沖擊的優質合金鋼。根據噴油嘴結構形式的不同，閉式噴油器又可分為孔式噴油器和軸針式噴油器兩種，分別用于不同類型的燃燒室。(如下圖)
一、孔式噴油器 孔式噴油器用于直噴式燃燒室柴油機上。孔式噴油器的噴油嘴頭部加工有1個或多個噴孔，有1個噴孔的稱單孔噴油器，有兩個噴孔的稱雙孔噴油器，有3個以上噴孔的稱多孔噴油器。一般噴孔數目為1～7個，～。噴孔直徑不宜過小，否則既不易加工，又在使用中容易被積炭堵塞。二、軸針式噴油器軸針式噴油器與孔式噴油器的工作原理相同，結構相似，只是噴油嘴頭部的結構不同而已。在軸針式噴油器中，針閥密封錐面以下有一段軸針，它穿過針閥體上的噴孔且稍突出于針閥體之外，使噴孔呈圓環形。因此，軸針式噴油器的噴注是空心的。軸針可以制成圓柱形或截錐形。圓柱形軸針其噴注的噴霧錐角較小，而截錐形軸針其噴注的噴霧錐角較大。因此，軸針制成不同形狀，可以得到不同形狀的噴注，以適應不同形狀燃燒室的需要。第三節 柱塞式噴油泵噴油泵的功用是按照柴油機的運行工況和氣缸工作順序，以一定的規律，定時定量地向噴油器輸送高壓燃油。多缸車用柴油機的噴油泵應滿足下列要求：1)各缸供油量相等。在標定工況下各缸供油量相差不超過3%～4%。噴油泵的供油量應隨柴油機工況的變化而變化，為此噴油泵必須有供油量調節機構。2)各缸供油提前角相同，176。～1176。曲軸轉角。供油提前角也應隨柴油機工況的變化而變化，為此應裝置噴油提前器。3)各缸供油持續角一致。4)能迅速停止供油，以防止噴油器發生滴漏現象。噴油泵種類很多，在汽車柴油機上得到廣泛應用的有直列柱塞式噴油泵和轉子分配式噴油泵。此外，還有泵噴油器等。一、柱塞式噴油泵系列由于柴油機的單缸功率變化范圍很大，若根據每一種單缸功率所需要的循環供油量來設計和制造噴油泵，那么噴油泵的尺寸規格將不可勝數，給生產和使用都造成諸多不便。因此，世界各國的噴油泵制造廠都是以幾種不同的柱塞行程作為基礎，將噴油泵劃分成為數不多的幾個系列或型號，然后再配以不同尺寸的柱塞偶件，構成若干種循環供油量不等的噴油泵，以滿足各種不同功率柴油機的需要。二、柱塞式噴油泵的結構及工作原理(一) A型噴油泵結構 柱塞式噴油泵由泵油機構、供油量調節機構、驅動機構和噴油泵體等部分組成。
泵油機構包括柱塞套、柱塞、柱塞彈簧、上下柱塞彈簧座和、出油閥、出油閥座、出油閥彈簧和出油閥緊座等零件。(如下左圖)
柱塞和柱塞套構成噴油泵中最精密的偶件，稱作柱塞偶件。正是由于柱塞偶件的精密配合及柱塞的高速運動，才得以實現對燃油的增壓。每臺噴油泵的柱塞偶件數和與其配套的柴油機氣缸數相同。一般柱塞偶件用優質合金鋼制造，經過精細加工和配對研磨，～。間隙過大，容易漏油，導致油壓下降；間隙過小，對偶件潤滑不利，且容易卡死。柱塞偶件在使用中不能互換。出油閥與出油閥座是噴油泵中另一對精密偶件，稱出油閥偶件。出油閥偶件位于柱塞偶件的上方，出油閥座的下端面與柱塞套的上端面接觸，通過擰緊出油閥緊座使兩者的接觸面保持密合。同時，出油閥彈簧4將出油閥壓緊在出油閥座上。出油閥的密封錐面與出油閥座的接觸表面經過精細研磨。出油閥減壓環帶與出油閥座孔的配合間隙很小。減壓環帶以下的出油閥表面是其在出油閥座孔內往復運動的導向面，導向部分的橫截面為十字形。噴油泵供油量調節機構的功用是，根據柴油機負荷的變化，通過轉動柱塞來改變循環供油量。供油量調節機構或由駕駛員直接操縱，或由調速器自動控制。
噴油泵的驅動機構包括凸輪軸和挺柱組件。凸輪軸的前、后端通過滾動軸承支承在噴油泵體上。凸輪軸上凸輪的數目與噴油泵的柱塞偶件數相同，各凸輪間的夾角與配套柴油機的氣缸數有關，并與氣缸工作順序相適應。凸輪軸一般由曲軸定時齒輪驅動，四沖程柴油機噴油泵凸輪軸的轉速是曲軸轉速的一半，以實現在凸輪軸一轉之內向各氣缸供油一次。挺柱體部件安裝在噴油泵體上的挺柱孔內。
泵體是噴油泵的基礎零件，泵油機構、供油量調節機構和驅動機構等都安裝在噴油泵體上，它在工作中承受較大的作用力。因此，泵體應有足夠的強度、剛度和良好的密封性。此外，還應該便于拆裝、調整和維修。 當供油量調節機構的調節齒桿拉動柱塞轉動時，柱塞上的螺旋槽與柱塞套油孔之間的相對位置發生變化，從而改變了柱塞的有效行程。當柱塞上的直槽對正柱塞套油孔時，柱塞有效行程為零，這時噴油泵不供油。利用供油量調節原理，可將多缸噴油泵的各缸供油量調勻。其操作步驟為：保持調節齒桿不動，擰松調節齒圈緊固螺釘，適當地轉動控制套筒，使其帶動柱塞在柱塞套內轉動，改變柱塞的有效行程，便可使供油量或增或減，然后擰緊調節齒圈緊固螺釘。根據需要再擰松另一個調節齒圈的緊固螺釘，重復上述步驟，直到各缸供油量均勻一致為止。這項工作須在專門的噴油泵試驗臺上進行。(如下左圖)
供油定時是指噴油泵對柴油機有正確的供油時刻，而供油時刻用供油提前角表示。供油提前角是指從柱塞頂面封閉柱塞套油孔起到活塞上止點為止，曲軸所轉過的角度。已如上述，多缸噴油泵各缸供油提前角或供油間隔角應該相同。各缸供油間隔角決定于噴油泵凸輪軸上各凸輪的相對位置，但由于加工和裝配誤差，很難達到一致，因此必須進行調節。調節的方法是改變供油定時調節螺釘伸出挺柱體外的高度。旋出調整螺釘，挺柱體的高度H增加，柱塞位置升高，柱塞套油孔提前被封閉，供油提前，即供