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汽车是怎样工作的(4)

化油器

要使汽车能持续不断地工作(行驶),必须不间断地向发动机供油、送气,不仅供给,还要使它们恰当地混合,燃烧完了还要使废气能顺利地排出。为此,燃油需要储存在一个油箱内,将油箱中的燃油送入发动机,必须有油泵和管道。为了防止燃油遭受污染,需要滤清器加以过滤。外界空气含有沙尘,送入发动机的空气需要空气滤清器予以过滤。清洁的空气如何与燃油按需要配制,则需要一个不可缺省的部个,那就是化油器(图2)。

化油器必须干两件事:一是它必须让燃油汽化;二是让汽化的燃油和一定比例的空气相混合形成混合气。

来自外界的空气经过滤清后进入化油器,空气进量多少由阻风门位置的变化来控制。空气冲过化油器内的喉管产生吸力将燃油从浮子室通过喷管吸出,并将其雾化。雾化的燃油和空气混合后通无进气歧管被气缸吸入。混合气的进量由一个油门踏板操纵,它位于化油器内的油门(节气门)所控制。由汽油泵泵入浮子室的油量则由浮子室内的浮子控制。浮子在浮子室内随着油量多少而升降,当浮子室内充满汽油时,浮子上浮,用它的针阀将进油口堵住。驾车人通过控制油门开度大小来改变发动机的转速,这就是简单化油器的工作原理(图3)。其混合气的浓度是随着油门开大而逐渐变浓的。

汽车发动机的工作状况要经常在很大范围内变化,如汽车起步前和在路口等待绿灯放行前,发动机作怠速运转,此时的负荷为零,油门开度最小,转速最低;汽车满载爬坡时,油门全开,但转速并不高;在平路上行驶,油门不必全开,发动机发出中等负荷,车速和转速中等;在高速公路上行驶,发动机可能是满负荷,转速达到最大。在如此众多复杂的工作状况下,对于混合气要求也不能千篇一律。例如在怠速和小负荷下,前者要求混合气必须很浓,后者则要求浓度逐渐变稀;在中等负荷下,为了节油,又要求化油器供给耗油率最小的混合气;在满负荷下,为了让发动机发出最大功率,要求化油器提供浓混合气。此外,如汽车冷起动时,要求有较浓的混合气;加速时要求化油器在油门突然大开时,额外供给油量等等。

综上所述,汽油机在正常工作状态下,在小、中负荷时要求化油器随着负荷增加能供给由较浓逐渐变稀的混合气,在满负荷下又要求混合气由稀变浓,根据上述要求,仅靠前面所介绍的简单化油器是无法满足的。

为了满足这些要求,在现代化油器上配备了一系列的混合气浓度补偿装置。如主供油泵、怠速系、省油器、加速系及起动系等,以确保汽油机在不同工作状态下,化油器能供给适当浓度的混合气。

别看化油器个头不大,但内部综合了这么多的系统,结构就变得为复杂。籽保证化油器能经常地正常工作,所以对它的定期维护保养是非常重要的。使用化油器的主要缺点是向气缸充气和混合气的分配并不理想,影响发动机的动力性和经济性的提高,对达到排放要求很不利。近年来各国为了满足环保要求,采用了燃油直接喷射方式,以取代化油器。直接喷射的优点是充气效率高,输出功率大,混合气分配均匀,根据工作状况的变化供给最佳成分的混合气,耗油率低等。缺点是难以在气缸盖上布置,制造成本高。按喷射的位置可分为缸内喷射和进气管喷射两种,按控制系统分,有机械式和电子喷射式(电喷)两类。

从60年代起,由电子控制的汽油喷射系统即在欧美等国生产的轿车发动机上逐步采用。在电喷系统中,设有能精确控制混合气成分的调节装置,再加装上三元催化器,使排气中的有害成分大降低。

电喷系统的基本原理是通过位于各部位的传感器,将所采集到的信息反馈输入到一个微电脑中进行处理,并由它发出指令来控制混合气中空气与燃油的比例,使所供给的混合气能适应发动机在各种工况的需要。例如电脑根据空气流量传感器以及发动机转速,甚至节气门的位置、冷却水的温度及空气温度等传感器采集的信息经过判断并计算出喷油的依据,确定各喷油器开启时间,发出指令给喷油器,令其喷油。

各传感器在不同部位接受不同的信息:如分电器点火线圈接受发动机转数的信息;空气流量传感器接受吸入空气流量的信息;起动开关接受起动信息;节气门开关节气门开度位置的信息;冷却水温传感器接受水温信息,空气温度传感器接受气温信息。这些信息通过电路反馈给电脑。

在电喷系统中最重要的部件除电脑外就数喷油器了。一般的发动机每个气缸只有一个喷油器,位于进气门的上方。燃油通过喷油器雾化,再和从进气管进入气缸的空气相混合。

为了满足废气排放法规的要求,某些轿车的电喷系统中设有一个混合气调节系统。它主要利用气管中的一个氧传感器,它能向电脑反馈混合气稀或浓的信息。电脑根据信息重新指令喷油器,得到正确的喷油量。

在新一代发动机上汽油喷射系统已和点火系统结合为一,体现了混合气成分和点火时间的优化控制,使发动机的性能大为改善。

以上介绍的是多点喷射。由于喷射是采用各自喷射的方式,4缸机4个喷油器分别喷射,曲轴每转一圈,各缸喷射一次。

此外,当前还有一种单点喷射系统,又称节气门体喷射系统。在多缸发动机上只有一个喷油器,安装在节气门体上方,在进气管内喷油,与空气混合后再通过进气管分配到各种气缸内。单点喷射也由电脑控制。虽然性能稍差(喷油压力低),但因所用喷油器数量少,所以具有结构简单,成本低,工作可靠,维修方便等优点。其他部分与多点喷射基本相同。

 

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