汽油機 柴油機的燃油供給系的異同點

2022-02-14 13:24:10 字數 4767 閱讀 1753

1樓:科學普及交流

汽油機、柴油機的燃油供給系的異同點:

相同點:吸入的成分中都有空氣,燃燒後,都將廢氣排出。

不同點:

汽油機燃料供給系的功用是根據發動機的要求,配製出一定數量和濃度的混合氣,供入氣缸,並將燃燒後的廢氣從氣缸內排出到大氣中去;柴油機燃料供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸,在燃燒室內形成混合氣並燃燒,最後將燃燒後的廢氣排出。

一、汽油機燃料供給系

汽油機燃料供給系的任務是將汽油經過霧化和蒸發(汽化)並和空氣按一定比例均勻混合成可燃混合氣,再根據發動機各種不同工況的要求,向發動機氣缸內供給不同質(即不同濃度)和不同量的可燃混合氣,以便在臨近壓縮終了時點火燃燒而放出熱量燃氣膨脹作功,最後將氣缸內廢氣排至大氣中。

目前汽油機的燃料供給繫有:化油器式燃料供給系;汽油噴射式燃料供給系;液化石油氣燃料供給系以及其它混合燃料供給系統等。化油器式燃料供給系是汽油機傳統的供給系仍在廣泛應用,而汽油噴射式燃料供給系在汽油機上的使用已經普及。

二、柴油機燃料供給系

柴油機燃料供給系的功用是:不斷供給發動機經過濾清的清潔燃料和空氣,根據柴油機不同工況的要求,將一定量的柴油以一定壓力和噴油質量定時噴入燃燒室,使其與空氣迅速混合並燃燒,作功後將燃燒廢氣排出氣缸。

柴油機燃料供給系主要由燃油供給裝置、 空氣供給裝置、 混合氣形成裝置和廢氣排出裝置四部分組成。

2樓:

柴油發動機的工作過程其實跟汽油發動機一樣的,每個工作迴圈也經歷進氣、壓縮、作功、排氣四個行程。但由於柴油機用的燃料是柴油,其粘度比汽油大,不易蒸發,而其自燃溫度卻較汽油低,因此可燃混合氣的形成及點火方式都與汽油機不同。

柴油機在進氣行程中吸入的是純空氣。在壓縮行程接近終了時,柴油經噴油泵將油壓提高到10mpa以上,通過噴油器噴入氣缸,在很短時間內與壓縮後的高溫空氣混合,形成可燃混合氣。由於柴油機壓縮比高(一般為16-22),所以壓縮終了時氣缸內空氣壓力可達3.

5-4.5mpa,同時溫度高達750-1000k(而汽油機在此時的混合氣壓力會為0.6-1.

2mpa,溫度達600-700k),大大超過柴油的自燃溫度。因此柴油在噴入氣缸後,在很短時間內與空氣混合後便立即自行發火燃燒。氣缸內的氣壓急速上升到6-9mpa,溫度也升到2000-2500k。

在高壓氣體推動下,活塞向下運動並帶動曲軸旋轉而作功,廢氣同樣經排氣管排入大氣中。

普通柴油機的是由發動機凸輪軸驅動,藉助於高壓油泵將柴油輸送到各缸燃油室。這種供油方式要隨發動機轉速的變化而變化,做不到各種轉速下的最佳供油量。而現在已經愈來愈普遍採用的電控柴油機的共軌噴射式系統可以較好解決了這個問題。

共軌噴射式供油系統由高壓油泵、公共供油管、噴油器、電控單元(ecu)和一些管道壓力感測器組成,系統中的每一個噴油器通過各自的高壓油管與公共供油管相連,公共供油管對噴油器起到液力蓄壓作用。工作時,高壓油泵以高壓將燃油輸送到公共供油管,高壓油泵、壓力感測器和ecu組成閉環工作,對公共供油管內的油壓實現精確控制,徹底改變了供油壓力隨發動機轉速變化的現象。其主要特點有以下三個方面:

1、噴油正時與燃油計量完全分開,噴油壓力和噴油過程由ecu適時控制。

2、可依據發動機工作狀況去調整各缸噴油壓力,噴油始點、持續時間,從而追求噴油的最佳控制點。

3、能實現很高的噴油壓力,並能實現柴油的預噴射。

相比起汽油機,柴油機具有燃油消耗率低(平均比汽油機低30%),而且柴油**較低,所以燃油經濟性較好;同時柴油機的轉速一般比汽油機來得低,扭距要比汽油機大,但其質量大、工作時噪音大,製造和維護費用高,同時排放也比汽油機差。但隨著現代技術的發展,柴油機的這些缺點正逐漸的被克服,現在的不是高階轎車都已經開始使用柴油發動機了。

首先我們就以單缸為例,介紹下四衝程汽油發動機的工作原理。

我們已經知道,發動機是將化學能轉化為機械能的機器,它的轉化過程實際上就是工作迴圈的過程,簡單來說就是是通過燃燒氣缸內的燃料,產生動能,驅動發動機氣缸內的活塞往復的運動,由此帶動連在活塞上的連桿和與連桿相連的曲柄,圍繞曲軸中心作往復的圓周運動,而輸出動力的。

現在,我們分析一下這個過程:

一個工作迴圈包括有四個活塞行程(所謂活塞行程就是指活塞由上止點到下止點之間的距離的過程):進氣行程、壓縮行程、膨脹行程(作功行程)和排氣行程。

進氣行程

在這個過程中,發動機的進氣門開啟,排氣門關閉。隨著活塞從上止點向下止點移動,活塞上方的氣缸容積增大,從而使氣缸內的壓力將到大氣壓力以下,即在氣缸內造成真空吸力,這樣空氣便經由進氣管道和進氣門被吸入氣缸,同時噴油嘴噴出霧化的汽油與空氣充分混合。在進氣終了時,氣缸內的氣體壓力約為0.

075-0.09mpa。而此時氣缸內的可燃混合氣的溫度已經升高到370-400k。

壓縮行程

為使吸入氣缸的可燃混合氣能迅速燃燒,以產生較大的壓力,從而使發動機發出較大功率,必須在燃燒前將可燃混合氣壓縮,使其容積縮小、密度加大、溫度升高,即需要有壓縮過程。在這個過程中,進、排氣門全部關閉,曲軸推動活塞由下止點向上止點移動一個行程,即壓縮行程。此時混合氣壓力會增加到0.

6-1.2mpa,溫度可達600-700k。

在這個行程中有個很重要的概念,就是壓縮比。所謂壓縮比,就是壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮後的最小容積之比。一般壓縮比越大,在壓縮終了時混合氣的壓力和溫度便愈高,燃燒速度也愈快,因而發動機發出的功率愈大,經濟性愈好。

一般轎車的壓縮比在8-10之間,不過現在最新上市的polo就達到了10.5。

暴燃是由於氣體壓力和溫度過高,在燃燒室內離點燃中心較遠處的末端可燃混合氣自燃而造成的一種不正常燃燒。暴燃時火焰以極高的速率向外傳播,甚至在氣體來不及膨脹的情況下,溫度和壓力急劇升高,形成壓力波,以聲速向前推進。當這種壓力波撞擊燃燒室壁是就發出尖銳的敲缸聲。

同時,還會引起發動機過熱,功率下降,燃油消耗量增加等一系列不良後果。嚴重暴燃是甚至會造成氣門燒燬、軸瓦破裂、火花塞絕緣體被擊穿等機件損壞現象。

除了暴燃,過高壓縮比的發動機還可能要面對另一個問題:表面點火。這是由於缸內熾熱表面與熾熱處(如排氣門頭,火花塞電極,積炭處)點燃混合氣產生的另一種不正常燃燒(也稱作熾熱點火或早燃)。

表面點火發生時,也伴有強烈的敲缸聲(較沉悶),產生的高壓會使發動機負荷增加,降低壽命。

膨脹行程(作功行程)

在這個過程中,進、排氣門仍舊關閉。當活塞接近上止點時,火花塞發出電火花,點燃被壓縮的可燃混合氣。可燃混合氣被燃燒後,放出大量的熱能,此時燃氣的壓力和溫度迅速增加。

其所能達到的最大壓力可達3-5mpa,相應的溫度則高達2200-2800k。高溫高壓的燃氣推動活塞由上止點向下止點運動,通過連桿使曲柄旋轉並輸出機械能,除了維持發動機本身繼續運轉外,其餘即用於對外做功。在活塞的運動過程中,氣缸內容積增加,氣體壓力和溫度都迅速下降,在此行程終了時,壓力降至0.

3-0.5mpa,溫度則為1300-1600k。

排氣行程

當膨脹行程(作功行程)接近終了時,排球門開啟,考廢氣的壓力進行自由排氣,活塞到達下止點後再向上止點移動時,強制降廢氣強制排到大氣中,這就是排氣行程。在此行程中,氣缸內壓力稍微高於大氣壓力,約為0.105-0.

115mpa。當活塞到達上止點附近時,排氣行程結束,此時的廢氣溫度約為900-1200k。

由此,我們已經介紹完了發動機的一個工作迴圈,這期間活塞在上、下止點間往復移動了四個行程,相應地曲軸旋轉了兩週。

汽油噴射發動機

優點汽油噴射發動機與化油器式發動機相比,突出的優點是能準確控制混合氣的質量,保證氣缸內的燃料燃燒完全,使廢氣排放物和燃油消耗都能夠降得下來,同時它還提高了發動機的充氣效率,增加了發動機的功率和扭矩。電子控制燃油噴射裝置的缺點就是成本比化油器高一點,因此**也就貴一些,故障率雖低,一旦壞了就難以修復(電腦件只能整件更換),但是與它的執行經濟性和環保性相比,這些缺點就微不足道了。

分類汽油噴射型式分為機械式和電子控制式兩種。機械式汽油噴射裝置是一種以機械液力控制的噴射技術,早在30年代就應用在飛機發動機,50年代開始應用在德國賓士300bl轎車發動機上。積體電路的出現使電子技術能在發動機上得到應用,一種更好的汽油噴射裝置――電子控制汽油噴射技術也就應運而生了。

結構任何一種電子控制汽油噴射裝置,都是由噴油油路,感測器組和電子控制單元(微型電腦)三大部分組成。當噴射器安裝在原來化油器位置上,稱為單點電控燃油噴射裝置;當噴射器安裝在每個氣缸的進氣管上,稱為多點電控燃油噴射裝置。

原理噴油油路由電動油泵,燃油濾清器,油壓調節器,噴射器等組成,電控單元發出的指令訊號可將噴射器頭部的針閥開啟,將燃油噴出。感測器好似人的眼耳鼻等器官,專門接受溫度,混合氣濃度,空氣流量和壓力,曲軸轉速等數值並傳送給"中樞神經"的電子控制單元。電子控制單元是一個微計算機,內有積體電路以及其它精密的電子元件。

它彙集了發動機上各個感測器採集的訊號和點火分電器的訊號,在千分之幾十秒內分析和計算出下一個迴圈所需供給的油量,並及時向噴射器發出噴油的指令,使燃油和空氣形成理想的混合氣進入氣缸燃燒產生動力。

歷史從60年代起,隨著汽車數量的日益增多,汽車廢氣排放物與燃油消耗量的不斷上升困擾著人們,迫使人們去尋找一種能使汽車排氣淨化,節約燃料的新技術裝置去取替已有幾十年歷史的化油器,汽油噴射技術的發明和應用,使人們這一理想能以實現。早在2023年,德國波許公司成功地研製了d型電子控制汽油噴射裝置,用在大眾轎車上。這種裝置是以進氣管裡面的壓力做引數,但是它與化油器相比,仍然存在結構複雜,成本高,不穩定的缺點。

針對這些缺點,波許公司又開發了一種稱為l型電子控制汽油噴射裝置,它以進氣管內的空氣流量做引數,可以直接按照進氣流量與發動機轉速的關係確定進氣量,據此噴射出相應的汽油。這種裝置由於設計合理,工作可靠,廣泛為歐洲和日本等汽車製造公司所採用,並奠定了今天電子控制燃油噴射裝置的鄒型。至2023年起美國的通用,福特,日本的豐田,三菱,日產等汽車公司都推出了各自的電子控制汽油噴射裝置,尤其是多氣門發動機的推廣,使電子控制噴射技術得到迅速的普及和應用。

到目前為止,歐美日等主要汽車生產大國的轎車燃油供給系統,95%以上安裝了燃油噴射裝置。從99年1月1日起,只有採用電子控制汽油噴射裝置的轎車才能准予在北京市場上銷售。

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