第四章 发动机的燃油系统
汽油机所用的燃料是汽油，在进入气缸之前，汽油和空气已形成可燃混合气。可燃混合气进入气缸内被压缩，在接近压缩终了时点火燃烧而膨胀作功。可见汽油机进入气缸的是可燃混合气，压缩的也是可燃混合气，燃烧作功后将废气排出。因此汽油供给系的任务是根据发动机的不同情况的要求，配制出一定数量和浓度的可燃混合气，供入气缸，最后还要把燃烧后的废气排出气缸。
第一节 汽油及其使用性能   汽油是汽油机的燃料。汽油是石油制品，它是多种烃的混合物，其主要化学成分是碳(C)和氢(H)。汽油使用性能的好坏对发动机的动力性、经济性、可靠性和使用寿命都有很大的影响。因此，车用汽油需要满足许多要求。
第二节 化油器式发动机燃油系统 一、燃油系统的功用及组成   燃油系统的功用是根据发动机运转工况的需要，向发动机供给一定数量的、清洁的、雾化良好的汽油，以便与一定数量的空气混合形成可燃混合气。同时，燃油系统还需要储存相当数量的汽油，以保证汽车有相当远的续驶里程。化油器式发动机燃油系统中最重要的部件是化油器，它是实现燃油系统功用、完成可燃混合气配制的主要装置。此外，燃油系统还包括汽油箱、汽油滤清器、汽油泵、油气分离器、油管和燃油表等辅助装置。二、可燃混合气的形成过程   汽车发动机的可燃混合气形成时间很短，从进气过程开始算起到压缩过程结束为止，总共也只有0.01～0.02s的时间。要在这样短的时间内形成均匀的可燃混合气，关键在于汽油的雾化和蒸发。所谓雾化就是将汽油分散成细小的油滴或油雾。良好的雾化可以大大增加汽油的蒸发表面积，从而提高汽油的蒸发速度。另外，混合气中汽油与空气的比例应符合发动机运转工况的需要。因此，混合气形成过程就是汽油雾化、蒸发以及与空气配比和混合的过程。
三、发动机运转工况对可燃混合气成分的要求
(一)可燃混合气成分的表示法
可燃混合气中空气与燃油的比例称为可燃混合气成分或可燃混合气浓度，通常用过量空气系数和空燃比表示。
1.过量空气系数
燃烧1kg燃油实际供给的空气质量与完全燃烧1kg燃油的化学计量空气质量之比为过量空气系数，记作  φa。
φa=1的可燃混合气称为理论混合气；φa＜1的称为浓混合气；φa＞1的则称为稀混合气。
2.空燃比
可燃混合气中空气质量与燃油质量之比为空燃比，记作 σ
按照化学反应方程式的当量关系，可求出1kg汽油完全燃烧所需空气质量即化学计量空气质量约为14.8kg。显然，σ=14.8的可燃混合气为理论混合气；σ＜14.8的为浓混合气；σ＞14.8的为稀混合气。空燃比σ=14.8称为理论空燃比或化学计量空燃比。
(二)发动机运转工况对可燃混合气成分的要求及化油器特性
随着汽车行驶速度和牵引功率的不断变化，汽车发动机的转速和负荷也在很大范围内频繁变动。为适应发动机工况的这种变化，可燃混合气成分应该随发动机转速和负荷作相应的调整。
1.冷起动  发动机在冷起动时，因温度低汽油不容易蒸发汽化，再加上起动时转速低(50～100r/min)汽车尾气成分，空气流过化油器的速度很低，汽油雾化不良，致使进入气缸的混合气中汽油蒸气太少，混合气过稀，不能着火燃烧。为使发动机能够顺利起动，要求化油器供给 φa 约为0.2
～0.6的浓混合气，以使进入气缸的混合气在火焰传播界限之内。
2.怠速    怠速是指发动机对外无功率输出的工况。这时可燃混合气燃烧后对活塞所作的功全部用来克服发动机内部的阻力，使发动机以低转速稳定运转。目前，汽油机的怠速转速为700～900r/min。在怠速工况，节气门接近关闭，吸入气缸内的混合气数量很少。在这种情况下气缸内的残余废气量相对增多，混合气被废气严重稀释，使燃烧速度减慢甚至熄火。为此要求供给 φa＝0.6～0.8的浓混合气，以补偿废气的稀释作用。3.小负荷 小负荷工况时，节气门开度在25％以内。随着进入气缸内的混合气数量的增多，汽油雾化和蒸发的条件有所改善，残余废气对混合气的稀释作用相对减弱。因此，应该供给 φa＝0.7～0.9的混合气。虽然，比怠速工况供给的混合气稍稀，但仍为浓混合气，这是为了保证汽油机小负荷工况的稳定性。 4.中等负荷 中等负荷工况节气门的开度在25％～85％范围内。汽车发动机大部分时间在中等负荷下工作，因此应 该供给 φa＝1.05～1.15的经济混合气，以保证发动机有较好的燃油经济性。从小负荷到中等负荷，随着负荷的增加，节气门逐渐开大，混合气逐渐变稀。 5.大负荷和全负荷 发动机在大负荷或全负荷工作时，节气门接近或达到全开位置。这时需要发动机发出最大功率以克服较大的外界阻力或加速行驶。为此应该供给 φa＝0.85～0.95的功率混合气。从中等负荷转入大负荷时，混合气由经济混合比加浓到功率混合比。 6.加速
汽车在行驶过程中，有时需要在短时间内迅速提高车速。为此，驾驶员要猛踩加速踏板，使节气门突然开大，以期迅速增加发动机功率。这时虽然空气流量迅速增加，但是由于汽油的密度比空气密度大得多，即汽油的流动惯性远大于空气的流动惯性，致使汽油流量的增加比空气流量的增加滞后一段时间。另外，节气门开大，进气歧管的压力增加，不利于汽油的蒸发汽化。因此，在节气门突然开大时，将会出现混合气瞬时变稀的现象。这不仅不能使发动机功率增加、汽车加速，反而有可能造成发动机熄火。 为了避免发生此种现象，保证汽车有良好的加速性能，在节气门突然开大空气流量迅速增加的同时，由化油器中附设的特殊装置瞬时快速地供给一定数量的汽油，使变稀的混合气得到重新加浓。 综上所述，对于经常在中等负荷下工作的汽车发动机，为了保持其正常的运转，从小负荷到中等负荷要求化油器能随着负荷的增加，供给由浓逐渐变稀的混合气，直到供给经济混合气，以保证发动机工作的经济性。从大负荷到全负荷阶段，又要求混合气由稀变浓，最后加浓到功率混合气，以保证发动机发出最大功率。满足上述要求的化油器特性称为理想化油器特性，即为理想化油器特性。
四、现代化油器的基本结构及附加装置  化油器的功用是在发动机任何转速、任何负荷、任何大气状况下，向发动机供给一定数量且成分符合发动机工况要求的可燃混合气。借助化油器的各工作系统及一些附加装置来实现这一功能。 (一)基本结构 1.浮子系统 浮子系统是存储汽油并使浮子室内的油面保持恒定的装置。它由浮子室、浮子和进油针阀等组成。
2.怠速系统 怠速系统的功用是向在怠速工况工作的发动机供给浓混合气。发动机在怠速时，转速很低，节气门接近关闭，流过化油器喉管的空气量很少，流速也很低。这时喉管真空度很小，不足以将汽油从主喷管吸出。因此，发动机在怠速工况工作时须由另外设置的怠速系统供油。
3.主供油系统 主供油系统的功用是在怠速以外的所有工况都起供油作用。在发动机从小负荷到大负荷时，使 σ 随节气门开大而增大 φα↑，混合气由浓变稀，φα 由0.8→1.1其原理是降低主量孔处真空度。
4.主供油系统与怠速系统的相互作用 从主量孔后吸油的怠速系统称非独立怠速系统， 而把直接从浮子室吸油的怠速系统称为独立怠速系统。在非独立系统中，由于主供油系统与怠速系统的油路相通，因此，一个系统将对另一个系统的工作产生影响。影响之一是延迟了主供油系统开始供油的时刻，因为在怠速系统供油时，主供油系统油井中的汽油由于流向怠速系统而使油井中的液面下降。在主供油系统供油之前，只有在较大的节气门开度或较大的喉管真空度下，才能使油井中的液面回升，所以主供油系统的供油时间因此而迟后。第二个影响是当节气门开度足够大或喉管真空度足够大时，怠速油道中的汽油流向主供油系统。在怠速油道中的汽油被吸空之后，空气经怠速空气量孔、怠速喷口和过渡喷口进入油井和主喷管。这一现象称为怠速反流。当发生怠速反流时，由于进一步降低了主量孔后的真空度，使主供油系统供油量减少，造成混合气过稀。
5.加浓系统 当发动机由中等负荷转入大负荷或全负荷工作时，通过加浓系统额外地供给部分燃油，使混合气由经济混合气加浓到功率混合气，以保证发动机发出最大功率，满足理想化油器特性在大负荷段的加浓要求。加浓系统按其控制方法的不同分为机械式和真空式两种。