燃料是发动机的食物,经过消化之后,才能让发动机产生动力。食物的充分消化,要通过燃料的彻底燃烧方可实现。
燃料系统是发动机的消化系统。汽油机燃料系统的功用是将汽油和空气按照一定的比例混合,形成可燃混合气,送入气缸燃烧,并把燃烧后的废气排出。
如图2-33所示,在发动机工作时,汽油泵将汽油箱内的汽油吸出,由汽油滤清器滤除汽油中的杂质,然后把清洁的汽油送入气缸。与此同时,外界的空气被吸入空气滤清器,由空气滤清器滤除空气中的杂质,清洁的空气经节气门进入气缸。汽油和空气进入气缸后,混合气被点燃,燃烧后的废气经排气管、消声器排到大气中去。
图2-33 燃料系统基本组成
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发动机在各种工作情况下,对可燃混合气的数量和浓度(汽油与空气的比例)的要求是有所不同的。因此,燃料系统要根据发动机不同的工作情况,及时控制空气和汽油的供给量。
空气的供给量,由汽车驾驶人操纵加速踏板,改变节气门的开度来实现,如图2-34所示。
图2-34 空气供给量的控制
汽油的供给量,采用电脑自动控制的方法来精确计量,如图2-35所示。
图2-35 汽油供给量的控制
汽油是由喷油器喷出的,喷油量取决于喷油压力和喷油时间。
(1)喷油压力的控制 汽油箱中的燃油由汽油泵吸出,经过汽油滤清器滤除杂质,输送到喷油器,如果汽油压力超过了规定的数值,通过汽油压力调节器来降压,以保证稳定的供油压力。
(2)喷油时间的控制 由电子控制单元(ECU)自动调节。电子控制单元是一个微电脑,各种传感器将采集到的发动机工作信息传输到电子控制单元,经过电子控制单元分析处理,向喷油器下达喷油指令。当气缸需要少量汽油时,缩短喷油时间;当气缸需要大量汽油时,延长喷油时间。
人们把由电脑控制喷射燃油的发动机称为电喷发动机,此前的发动机是根据喷雾器的原理来喷射燃油的,这种发动机称为化油器发动机。
如图2-36所示,开环控制系统采集的信息不包括对发动机排放废气的检测,当各种传感器向电子控制单元传输的信息不变时,系统的喷油量也是不变的。系统的喷油量是由电子控制单元控制喷油器的开启时间决定的,因此,当喷油器磨损时因关闭不严会造成混合气过浓,当喷油器卡滞时会造成混合气过稀。
图2-36 开环控制系统
如图2-37所示,闭环控制系统在排气管内增设了氧传感器,当混合气中的燃油成分偏多时,燃烧后的废气中不含氧分子;混合气偏稀时,燃烧后的废气中含有氧分子。布置在排气管中的氧传感器可以检测到废气中氧分子的含量,并把信息传输给电子控制单元。电子控制单元根据氧传感器的反馈信号对喷油量的计算结果进行修正,使混合气浓度保持在理想值的范围。
图2-37 闭环控制系统
开环控制系统考虑了与供油相关的各种因素,看似完美,但忽视了对最终排气结果的检测。
(1)爆燃的概念 当火花塞发出电火花时,首先在火花塞电极的周围形成火焰中心,依次向四周传播。在火焰还没到达的部位,混合气受高温、高压的作用而自行燃烧,这种现象就称为爆燃。爆燃使气缸内多处出现新的火焰中心,气缸内气体压力升高过猛,不仅产生尖锐的金属敲击声,还会加剧活塞、活塞环、气缸的磨损和疲劳损伤。
(2)爆燃的控制方法 改进燃烧室的结构、加强冷却液的散热强度、用抗爆性能好的高牌号汽油、推迟点火时刻,以上措施都可以防止爆燃的发生。其中,推迟点火时刻对消除爆燃的效果最为显著。
安装在气缸体上的爆燃传感器可以把发动机的爆燃转换成电压信号,传输给电子控制单元,由电子控制单元及时推迟点火时刻,以便消除爆燃。
传感器担负着发动机的信息收集任务,如果收集的信息有误,电子控制单元就会判断失误,从而导致发动机的工作失调。因此,发动机的有些故障是与传感器失效有关的。
油门又称加速踏板,用于控制节气门的开度,以改变发动机的转速。油门踩下越多,节气门开度越大,进入气缸内的空气就越多,与之相对应,喷入气缸内的燃油也就越多。
如图2-38所示,机械油门对节气门开度的控制,是利用钢丝绳锁或拉杆来实现的,节气门的开度取决于驾驶人对油门踏板的脚踏力,这就有可能出现节气门开度与发动机转速、汽车行驶阻力不相匹配的情况,因而使发动机的经济性、动力性、环保性受到影响。
图2-38 机械油门
电子油门取消了油门踏板与节气门的机械连接,如图2-39所示。
图2-39 电子油门组成
1——油门踏板;2——踏板位移传感器
如图2-40所示,油门踏板的位置由位移传感器传输到ECU(电子控制单元),ECU对该信息和其他系统传来的数据信息进行运算处理,然后向节气门体内的驱动电机发送动作指令。由于电子油门系统是通过ECU来操纵节气门开度的,因此有利于改善发动机的各种性能,有利于提高汽车行驶的安全性和舒适性,如设置ASR(牵引力控制)系统和速度控制(定速巡航)系统。
图2-40 电子油门工作原理
1——电子油门;2——电动节气门
电子油门工作程序复杂,ECU接收电子油门的信号,还要综合考虑其他系统的信号,然后向节气门电动机发出动作指令,由电动机再驱动节气门。因此,电子油门的反应速度要比机械油门慢一些,在驾驶车辆时,要注意到这一点。
给爱车添加了抗爆性差的汽油,会导致发动机爆燃。爆燃的发生,与汽油的品质和发动机的压缩比有密切的关系。仅从汽油的品质来讲,汽油抵抗爆燃的能力称为抗爆性,汽油的抗爆性以汽油辛烷值的高低来评定。辛烷值高的汽油抗爆性好,辛烷值低的汽油抗爆性差。与此相对应,牌号高的汽油辛烷值高,抗爆性好;牌号低的汽油辛烷值低,抗爆性差。
选用高牌号的汽油,可以有效地避免发动机爆燃。然而,汽油的牌号越高,价格也越高。
从发动机本身的结构来讲,压缩比越大,压缩行程后期气缸内的温度和压力就越高,适合选用高牌号的汽油;反之,可选用低牌号的汽油。因此,可以根据发动机的压缩比来选择对应牌号的汽油,见表2-4。当然,根据汽车使用说明书规定的牌号选择汽油是不会错的。
表2-4 根据压缩比选用汽油
如图2-41所示,开车去加油站加油,要有安全防范意识。汽车在加油站加油的过程中,由于种种原因,会使加油站的空气中弥漫着汽油蒸气。在这样的环境下,很容易引起火灾和爆炸。
(1)不要在满载乘客的情况下给汽车加油 为了确保安全,尽量不要驾驶满载乘客的汽车去加油站加油。车内的乘客越多,危险因素也就越多。
图2-41 在加油站要有安全防范意识
如果驾驶着载有学生的校车去加油站加油,属于交通安全违法行为,校车驾驶人将要被扣2分。
(2)在加油站等候时要让发动机熄火 发动机运转时,排气管、消声器的温度很高,排出的废气还可能夹杂有火星。因此,当汽车进入加油站等候加油时,应该让发动机熄火,等到前车加油完毕,再重新启动发动机,将车向前移动。汽车在加油机旁边停下,驾驶人在下车之前,应该首先关闭点火开关,让发动机熄火。
(3)加油时要让发动机熄火 在发动机运转的情况下给汽车加油是非常危险的。因此,在开始加油之前,必须将汽车的发动机熄火。
在汽车加油之后,应该确认已经拧紧了油箱盖,才能启动发动机。
(4)不要在加油站使用手机 在加油站等候加油或者在加油的过程中,不要拨打或接听手机。手机属于非防爆通信设备,在加油站拨打或接听手机会增加引发火灾的可能性。为了保险起见,在进入加油站之前,最好将手机关闭;等到离开加油站之后,再打开手机。
尽量不要在雷雨天气给汽车加油。在汽车加油的过程中,一部分汽油蒸气散发到空气中,如果遇到雷电,后果将十分危险。
有了车总免不了去加油站加油,什么时间去加油站加油比较合适呢?
能够顺路去加油站加油是比较合适的,为了加油专程开着车往加油站跑一趟是不划算的。
在清晨气温低的时候去加油站加油比较划算,因为汽油是按升来计量收费的,同样重量的汽油,在不同温度下的容积是有区别的。在一天中温差比较大的季节,如果是在清晨加油,不要把油箱加得太满,以免到了中午气温比较高时燃油外溢。
当你发现加油站的油罐车正在向地下的大油罐注油时,应当果断决定放弃在这个加油站加油,改为在另一个加油站加油,以免给爱车添加了不清洁的燃油。
去加油站加油,每次应该加多少燃油呢?这要根据不同情况区别对待。
假如你的车不经常使用,偶尔的使用也是跑跑短途,在加油时让燃油表的指针达到1/4的位置即可。经常闲置的车辆,不要让油箱储存过多的燃油,燃油在油箱内存放过久会变质。
假如你的车只是在市区上下班的路上短途行驶,每天消耗的燃油不多,加油时不一定要把油箱加得满满的,加油时让燃油表的指针达到3/4的位置即可,这样可以减少燃油在油箱内的存放时间。
假如你需要跑长途,或者进入高速公路行驶,一定要将油箱内的燃油准备得充足一些。
出于精打细算,也可能是为了图省事,有些驾驶人总是等到燃油警告灯亮了才去加油,甚至行车中途油箱中的汽油耗干,不得不推着车去加油站加油。殊不知,这样做对汽车是有害无益的。况且,推迟加油,只能是延缓开支,并不能减少开支。长此以往,还会适得其反,增加汽车的维修费用。
如图2-42所示,汽油泵通常位于油箱的底部,这样不仅便于汽油泵将燃油吸入,而且便于汽油泵的散热。汽油车大多采用电动汽油泵,汽油泵的电动机高速旋转,会产生热量,汽油泵浸没在汽油中,液体状汽油可以及时吸收汽油泵电机的热量,以免电机温度过高。
图2-42 汽油泵位于油箱底部
当油箱中的油面下降,使汽油泵裸露在空气中时,汽油泵会因温度过高而损坏,导致发动机供油中断而无法运转。汽油泵损坏,一般都是整体更换,其费用支出可达300元左右。
要养成良好的加油习惯,不要让爱车空腹奔跑。如果是经常使用的车,当汽油表指示到1/4的刻度时,就应该给汽车加油了。不要让爱车因饿肚子而闹罢工。
汽车外表应该保持清洁美观,汽油箱一般布置在汽车较为隐蔽的位置,也需要清洗吗?回答是肯定的,这里主要是说汽油箱内部要保持清洁。汽油箱用于随车储存汽油,由于长期使用,油箱底部会沉淀一些杂质和水分。
假如汽车使用中,汽油滤清器经常阻塞,表明油箱内存积有杂质。汽车在加油站加油,加油站的汽油不可能绝对清洁,特别是添加了劣质汽油,所含的杂质及胶质会更多。汽车行驶中,油箱内的汽油震荡,浑浊的汽油流经汽油滤清器,杂质被汽油滤清器滤芯黏附,造成汽油滤清器阻塞,导致汽油供给困难,甚至供油中断。这些杂质还会加速汽油泵的磨损,或者使汽油泵止回阀关闭不严,导致汽油泵供油性能下降或使用寿命缩短。
假如发动机启动困难,运转不平稳,在干燥的气候中(低温潮湿天气除外)消声器排出白色烟雾,并伴有突突声,汽车的动力性时好时坏,更换汽油滤清器之后稍有好转,很可能是汽油箱内存积有水,造成汽油在发动机内燃烧不良。
汽油箱内加入的是汽油,为什会有水呢?
一种情况是在加油站添加的汽油中含有水分;另一种情况,汽车多次在雨中涉水,飞溅的雨水通过油箱盖渗入到汽油箱内。除此之外,在温差较大的潮湿季节,大气中的水分也会进入油箱。
油箱虽然设有油箱盖,但油箱盖并不是完全封闭的。假如油箱盖完全封闭,气温升高时,油箱内的油气膨胀,会使油箱内的压力偏高;气温下降时,油箱内的油气冷凝,会使油箱内产生真空吸力,阻碍汽油泵供油,还有可能造成油箱变形。因此,油箱内外要保持适当的透气性。
如图2-43所示,白天由于阳光的照射,气温较高,油箱内油气膨胀,一部分气体向外排出;夜晚气温下降,油箱内的油气冷凝收缩,外界潮湿的空气被吸入到油箱内,空气中的水分冷凝之后,沉淀到油箱的底部。日积月累,当油箱中的积水多到一定程度时,就会影响汽油在发动机内的正常燃烧。存积在喷油器内的水分,还会使喷油器针阀锈蚀,造成喷油器关闭不严或开启困难。
图2-43 大气中的水分进入油箱
假如汽车行驶中汽油滤清器经常堵塞,表明油箱内杂质过多,需要对油箱内部进行清洗。
假如发动机时常启动困难,汽车行驶无力,更换汽油滤清器之后有所好转,可拧下油箱底部的放油螺栓,将少量的汽油排放到容器内,若排放的汽油中含有水珠,表明油箱进水。遇此情况,可以在油箱存油较少的情况下,将油箱排空,以彻底清除油箱内的积水。
汽油滤清器的更换,一般在汽车定期保养时进行。有些车型规定汽车每行驶1万千米需要更换汽油滤清器,有些车型规定汽车每行驶2万千米需要更换汽油滤清器。
假如汽车添加了含有杂质或水分较多的劣质汽油,在短期内就需要更换汽油滤清器,有经验的汽车驾驶人,往往随车携带汽油滤清器等备用品。
如图2-44所示,更换汽油滤清器的操作并不复杂。用起子将汽油滤清器的管接头卡箍拧松,拔下两端的胶管,便可以取下原来的汽油滤清器。由于汽油滤清器内保留着一定的压力,在拔下胶管时,可用毛巾或擦车布遮挡,以免汽油飞溅。汽油滤清器外壳有箭头,表示汽油的流动方向,安装新的汽油滤清器时,要注意安装方向与原来一致。
图2-44 拆装汽油滤清器
汽油滤清器与胶管插接之后,用起子适当拧紧卡箍的螺钉。更换汽油滤清器之后,一定要启动发动机,检查汽油滤清器是否漏油。
空气滤清器过脏,会影响发动机的正常工作,严重时还会导致发动机烧机油。有些车型规定每行驶1万千米要更换空气滤清器滤芯,有些车型规定每行驶2万千米要更换空气滤清器滤芯。滤芯的更换,一般在定期保养时进行。
如果汽车经常在风沙天气中行驶,可能刚刚更换的空气滤清器滤芯就会黏附许多灰尘,汽车驾驶人可适时对空气滤清器进行清洁保养。
打开空气滤清器盖,取出滤芯,擦除滤清器盖和滤清器壳内的灰尘。如图2-45所示,滤芯上黏附的灰尘,可以用压缩空气吹掉,也可用吸尘器吸除,或者轻轻拍打滤芯,然后用毛刷刷去滤芯上的灰尘。
图2-45 清洁空气滤清器
在安装空气滤清器时,要注意滤清器盖与壳之间保持原来的位置关系,拆除时拔下的真空软管,要按照原样装复。
为了降低汽车在燃料方面的消费,汽油车燃油改燃气的情况蔚然成风,其中出租车、城市公交车比较普遍,还有一些私家车也步入了此行列。
燃油改燃气,就是把以汽油为燃料的汽车改为以压缩天然气为燃料的汽车。燃油改燃气,不仅有利于环保,而且还可以使汽车的燃料费用降低40%~50%。
燃油改燃气,虽然有利于改善环保和降低车辆燃料成本,但也有一些事项值得注意。
(1)燃油改燃气涉及车辆改装 汽车燃油改燃气属于车辆改装的范围。因此,燃油改燃气要在有政府授权资质的汽修厂进行。改装前,要到车辆管理所办理变更登记手续,以免在以后的车辆年检时遇到麻烦。车辆年检时,要提供改装合格证、套件检测报告、压缩天然气瓶检测报告等相关材料。
燃油改燃气的汽车,还应该到保险公司办理保险合同变更登记手续,以便出险时向保险公司索赔。为了稳妥起见,车主还可以根据实际需要,购买新增加设备损失险和自燃损失险。
(2)燃油改燃气涉及成本核算及车辆使用性能 燃油改燃气的费用及续驶里程见表2-5。
表2-5 燃油改燃气的费用及续驶里程
如果是已经使用8年以上的车辆,由于汽车自身零部件老化,改装后性能难以保证,再加上高额的改装费,有些不合算。对于20万元以上的中高档轿车和一些越野车来讲,由于原车喷油装置控制精确,燃油改燃气之后,可能会影响发动机的正常工作。燃油改燃气之后,汽车的连续行驶里程缩短,沿途又不一定有加气站,因此,经常跑长途的汽车不宜燃油改燃气。燃油改燃气之后,汽车的动力性会有所下降,经常在山区道路行驶的汽车也不宜燃油改燃气。
燃油改燃气之后,发动机的燃料系统是按照使用天然气来调试的,如果再换用汽油,耗油量会比改装前高出10%左右。所以,改装之后,不要频繁地进行油与气的转换使用。
(3)燃油改燃气涉及车辆安全性能 燃油改燃气的气瓶一般安装在汽车后部的行李厢内,汽车行驶的振动,特别是追尾事故,有可能造成气瓶的破损及管道的漏气。燃气泄漏比燃油泄漏更难发现,泄漏的燃气也容易引起火灾或爆炸。
车主要经常对改装的燃气部分进行检查,如图2-46所示,每隔半个月要检查1次气瓶是否漏气。检查时,可将肥皂水或稀释的洗洁精涂抹到减压阀、开关、管道接头等处,如果有气泡冒出,应该及时修复。还要注意检查气瓶的胶垫、气瓶及其连接管道的固定情况,发现松动,应该及时紧固。
图2-46 检查气瓶
气瓶的使用寿命大约是15年,在使用期内,应该每2~3年对气瓶进行1次检测,发现气瓶磨损或破损,要及时更换新瓶。
汽油机燃料系统常见故障,见表2-6。
表2-6 汽油机燃料系统常见故障
发动机舱自燃的情况,在旧车和新车中均有发生,其中旧车发生的概率更大一些。各种汽车中,轿车和微型汽车发生发动机舱自燃的可能性更大一些。发动机前置前轮驱动、发动机后置后轮驱动的汽车,要比发动机前置后轮驱动的汽车更容易出现发动机舱自燃的情况。发动机舱自燃主要由漏电和漏油的原因引起。此外,发动机舱过于拥挤造成通风不良,也是发动机舱自燃的原因之一。
(1)电路方面的原因 汽车的导线绝缘皮破损,造成导线漏电短路,引燃绝缘皮,继而引发火灾。导线接头插接不牢,接触电阻过大,或者导线截面过小,通过的电流过大。或者发电机输出电压过高,同时开启的电器过多,使导线过载发热。起动机运转无力,不能带动飞轮旋转,又不能自行脱离飞轮齿圈,使蓄电池处于大电流放电状态。电压不足,大功率电器超时间工作。例如,汽车上的点烟器,当按下点烟器按钮时,如果电压正常,十几秒后点烟器便可达到预定的温度而自动跳起断电,如果电压过低,或者点烟器卡滞,就会使电路处于长时间的通电状态,有时驾驶人可能忘记了点烟器还处于接通状态,其结果可想而知。
导线破损、电压低导致电路负载大,是电路方面造成火灾的主要原因。
(2)油路方面的原因 油管破损或管接头松动,泄漏的燃油遇排气管等高温机件被点燃,或者泄漏的燃油遇电火花被点燃。
(3)结构方面的原因 微型汽车的发动机位于驾驶人座椅之下,空间狭小,发动机散热不良。发动机前置前轮驱动、发动机后置后轮驱动的汽车,发动机舱拥挤,不便于发动机通风散热。
(4)综合原因 发动机舱自燃,有时可能是一种原因引起的,有时可能是多种原因共同起作用的结果。排气门开启过迟或开度过小,混合气过稀或过浓,点火时间过迟,散热器、风扇电机、节温器工作不良等原因,都会引起发动机温度偏高,发动机舱的导线、供油胶管在高温烘烤下,更容易老化破损。排气管、消声器流通截面过小,或排气不畅,会使发动机附近的排气歧管、排气管温度高于正常值,甚至出现烧红的高温状态。
平时要养成随车携带灭火器的习惯,灭火器要放置在车内便于提取的部位。
在汽车行驶中,如果闻到焦糊味,看到发动机舱或驾驶室仪表板周围冒烟,要当心,可能是发动机舱内出现自燃了。此时应该果断停车,关闭所有电器。如果车内有电源总开关,应该随即切断电源总开关。切断电源,可以尽快消除电路引发的火源。即使是油路引起的火灾,导线被火烧焦熔化后也会产生新的火源。
下车时要提取灭火器,如果发动机舱已经冒烟,或者有火苗蹿出,应戴上手套,掀开引擎盖。开启引擎盖时,身体要尽量离开车身,以免被蹿出的火苗烧伤面部或引燃衣服。如图2-47所示,灭火器要对着火源喷射。
图2-47 灭火器要瞄向火源而不是火苗
如果掀开引擎盖能看到发动机舱冒烟,没有发现火苗,烟雾可能是由于电路引起的,应迅速断开蓄电池的电缆。
汽车一旦发生火灾,车内人员要迅速撤离。掀开引擎盖之前,要先准备好灭火器。因为掀开引擎盖之后,空气对流,火势会更旺。如果随车携带的灭火器失效,可向过往车辆求助。若火势无法控制,要及时拨打119向火警求助。
为了解决传统柴油机工作粗暴、噪声大及燃烧不良、排气烟度大的问题,20世纪80年代人们将计算机技术应用到柴油机上,于是出现了电子控制柴油机(简称电控柴油机)。
第一代电控柴油机称为位置控制式燃油系统,用传感器、电子控制单元和执行器取代了原有的机械式调速器,使燃油供给的控制精度和响应速度有所提高。
图2-48 高压共轨燃油系统
第二代电控柴油机称为时间控制式燃油系统,在第一代电控柴油机的基础上,增设了高速电磁阀,由高速电磁阀分别控制各缸高压燃油的喷油量和喷射正时。
第三代电控柴油机称为时间-压力控制式燃油系统,也称高压共轨系统。这种高压共轨系统改变了传统柴油机的基本结构。如图2-48所示,喷油器向共轨油管供给高压燃油。燃油压力传感器将共轨油管内的油压传给电子控制单元,由电子控制单元操纵共轨油管上的压力控制阀适时开启调压,共轨油管内的油压就是喷油器的喷油压力。各种传感器将采集到的信息传输至电子控制单元,由电子控制单元分别向各缸喷油器电磁阀下达喷油指令。
柴油机燃料系统的喷油器针阀是非常精密的配合机件,如果使用的柴油不清洁,会加速喷油器针阀的磨损,导致喷油器针阀关闭不严,出现滴漏现象,造成柴油机冒黑烟及耗油量增大等不良后果。因此,柴油车一定要加注优质、清洁的柴油。不要贪图便宜,要在正规的加油站加油。还要注意,即使是正规的加油站,如果刚好赶上油罐车正在向加油站的地下油罐倾注柴油,地下油罐内的沉渣浮起,此时的柴油也是不清洁的。遇到这种情况,最好是另外换一家加油站。
有些还是刚买的新车,由于不慎加注了不清洁的柴油,就出现了发动机冒黑烟的故障,以后即使再换用优质清洁的柴油,冒黑烟的故障也不会自动消退。这一点是特别值得注意的。