水晶头骨之谜己解开了_解开汽车行走之谜(二)
编者按: 多数车辆使用者对于车辆引擎是否有力、耐用、安静、省油等,都十分关心。然而打开引擎盖,林列于引擎室内的引擎及其他机构,实在也让人眼花缭乱。大家都知道引擎的重要性,但却因为对引擎不够认识,关于引擎的知识也很少能有系统地按各机构、系统来了解。
为了满足广大读者对引擎进一步认识的渴望,特辟此专栏,希望各位读者能增加关于引擎的知识,也能掌握爱车引擎的状况。
■化油器
我们在“进气系统”中谈过化油器,化油器最主要的功用是控制进入进气歧管的燃料流量,以及使燃料与空气正确混合。化油器主要是利用“文氏管 (Venturi) 效应”将燃油吸入化油器内与空气混合,供引擎燃烧。什么是文氏管效应呢?依据流体力学中的“白努利 (Bernoulli) 定律”,在一个连续固定的流场中,当流体流速增加时,流体的压力会下降。而文氏管效应就是利用流体 (空气) 流速增加所生的低压吸力,而将燃油吸入空气中。在化油器中,空气流经口径较窄的喉部被加速,因加速产生的低压会将燃油吸出与空气混合。
常见的化油器设计,是将燃油送至化油器浮筒室中储存,当节流阀扳开时,燃油会因文氏管效应而从主油孔让燃油被吸至空气流道中,除此之外,还有怠速控制系统来控制怠速及低负荷的燃油供应;副文氏管系统则在引擎油门全开时将油气增浓;加速泵会在突然大脚油门时,给予引擎更多的燃料好维持正确的燃烧,以提供即时的加速性;阻风门在冷车起动时,会挡住大部分的空气进入化油器,以提供较浓的油气,使引擎能正常起动。
虽然化油器的成本低、可靠度高,而且维修、保养容易,但由于化油器几乎是以机械方式供油,其供油精准度已无法应付严苛的环保法规,所以这几年的新型汽车,已经不再使用化油器了。
■喷射供油
近年来上市的车辆,几乎都是采用喷射供油系统,最主要的原因也是因为要应对日趋严苛的环保法规。喷射供油系统从早期的机械式单点喷射一直演化至目前的电子式多点喷射(电喷)。那么,何谓单点喷射及多点喷射呢?假设一个四缸的引擎,由单个喷油嘴进气歧管分支前,油料是由一处喷入后在随着进气分布到四个气缸内的,就是单点喷射;每一气缸各有一个喷油嘴,四缸引擎则有四个喷油嘴,这称为多点喷射。
从燃油路径来看,首先燃油泵自油箱中将油料送至输油管中,输油管再将油料送至油轨内,而油轨由调压阀来控制燃油压力,并且确保送至各缸的燃油压力皆能相同。另一方面,调压阀也会借压差将过多的油料送至回油管而流回油箱中。而喷油嘴一端连接于油轨上,喷嘴则位于各个气缸的进气道上。引擎ECU根据引擎运转状况会对喷油嘴下达喷油指令,喷油量是由燃油压力及喷油嘴喷油时间所决定,燃油压力在油轨处已由调压阀所控制,而燃油调压阀之压力是由歧管真空 (引擎负荷) 调整,所以ECU能控制的就是喷油时间,当引擎需要较多的燃油时,喷油时间就会较长,反之则喷油时间较短。
喷油嘴本身是一个常闭阀 (常闭阀是描当没有输入控制讯号时,阀门一直处于关闭状态;而常开阀则是当没有输入控制讯号时,阀门一直处于开启状态),由一个阀针上下运动来控制阀的开闭。当ECU下达喷油指令时,其电压讯号会使电流流经喷油嘴内的线圈,生磁场来把阀针吸起,让阀门开启好使油料能自喷油孔喷出。
喷射供油的最大优点就是燃油供给之控制十分精确,让引擎在任何状态下都能有正确的空燃比,不仅让引擎保持运转顺畅,其废气也能合乎环保法规的规范。
■化油器补偿装置
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,发动机处于中等负荷,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。
为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20世纪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。
