第一節(jié) 化油器的功能和缺點

圖1-1所示為化油器的基本原理?；推鞯暮砉芙孛妾M小，所以喉管處流速提高，壓力下降，形成真空度（負壓），將浮子室中的燃油通過主量孔吸入喉管，使之在氣流中霧化、汽化、擴散并與空氣混合。

圖1-1 化油器原理圖

1—喉管 2—節(jié)氣門 3—主量孔 4—浮子室 5—油面 6—浮子

實際的化油器要復雜得多。在提供燃油的同時，化油器還對燃油進行定量，以適應發(fā)動機在冷起動、暖機、怠速、部分負荷、加速、倒拖及全負荷等各種不同工況下對空氣/燃油混合比的各種特殊要求。概括起來，化油器的功能可以分成兩個方面。一方面，對燃油進行加工，即令其霧化、汽化、擴散并與空氣混合；另一方面，化油器還控制燃油定量，即控制空氣/燃油混合比（簡稱空燃比）。當空燃比為14.7時，混合氣完全燃燒后空氣與燃油均無過剩，故將14.7定為汽油的理論當量空燃比，并定義λ為過量空氣系數(shù)。

它表征混合氣完全燃燒后空氣過剩的程度。λ＞1，則空氣過剩，稱為稀混合氣；λ＜1，則空氣不足，稱為濃混合氣。化油器能隨工況變化調整λ，以滿足對混合氣的要求。

一、燃油霧化程度受空氣密度的影響

化油器可看作一個按速度型霧化器原理工作的霧化裝置，它主要依靠燃油和它周圍氣流之間的相對速度將燃油粉碎、霧化。對于汽油這種粘度很小的液體，可以利用下式計算氣流中形成的油滴的最大半徑。

式中，a為汽油/空氣界面的表面張力系數(shù)（N/m）；ω₀為汽油滴對于空氣流的相對速度（m/s）；ρ_A為空氣密度（kg/m³）。

在其他條件不變的情況下，空氣密度的降低將使氣流中形成的油滴尺寸增大，即霧化情況惡化。所以車用汽油機在高原行駛時或航空汽油機在高空飛行時，由于空氣稀薄，霧化會受到影響。

二、空燃比受空氣密度的影響

在發(fā)動機部分負荷下，化油器生成的混合氣空燃比與空氣密度的平方根成反比。所以，在航空發(fā)動機上，隨著飛行高度的增加，混合氣會變濃。汽車在高原或在盛夏高溫季節(jié)行駛時也會出現(xiàn)同樣的問題。

三、多缸機混合氣分配不均勻

通常所說的各缸混合氣分配不均勻，應有三種含義：

①各缸混合氣總量不一致。

②各缸混合氣濃度不一致。

③各缸混合氣中燃料組分不一致。

各缸混合氣總量的不一致不是化油器造成的。各缸混合氣濃度不一致和燃料組分不一致的問題卻與化油器有關。在混合氣從化油器流往氣缸的過程中伴隨著下列過程。

1）燃油滴被空氣流加速，使兩者之間的相對速度ω₀迅速減小，油滴的最大半徑值迅速增大，油滴呈合并趨勢，見式（1-1）。

2）由于流道的彎曲和氣缸的交替吸氣，流道中各點速度的大小和方向都不一樣，而且隨著時間的推移而急劇變化。已經(jīng)汽化的燃油和較細的油霧，比之霧化較差的油滴更快地加速和減速。于是，進氣歧管中各處混合氣趨于不均勻。

3）已經(jīng)汽化的燃油會凝結在進氣歧管壁上。

4）較大的油滴會逐漸滯留在進氣歧管壁上，特別是當管壁粗糙、有毛刺，或從流體力學角度來看設計不當時，情況更為嚴重。例如氣流急轉彎時混合氣中的油滴就可能因離心慣性力而被甩出，落在管壁上，與凝結的燃油一起形成燃油膜，積聚成小股燃油流，在氣流的帶動下流往氣缸。這些油流只流入其中的一個或幾個氣缸，引起各缸混合氣濃度不一致。

5）在流往氣缸的過程中，油流中的易揮發(fā)組分可能比難揮發(fā)組分更多地汽化。所以流入氣缸的燃油流中難揮發(fā)組分濃度較高，造成各缸混合氣燃油組分不一致。

由于各缸混合氣不均勻，化油器只能使多缸機中的一個或少數(shù)幾個缸達到最佳空燃比，因而使整機的動力性、經(jīng)濟性和排放等惡化。

四、負荷變動造成附加的燃油耗和排放惡化

化油器發(fā)動機的進氣歧管壁上有燃油膜積聚。進氣歧管的壓力高，則燃油不易蒸發(fā)，油膜增厚。發(fā)動機負荷增大、節(jié)氣門開度增大時，正是這種情況。此時由于進氣歧管的壓力升高，混合氣中一部分燃油進入油膜，使混合氣變稀。這一方面影響了發(fā)動機對變工況快速響應的能力，另一方面使油膜增厚。增厚的油膜在發(fā)動機負荷減小、節(jié)氣門開度減小時，因為進氣歧管的壓力降低而迅速蒸發(fā)，給進入氣缸的混合氣增添了額外的燃油，使原本應當減少的燃油量反而增多，混合氣過濃，燃燒不完全，既增大了油耗，又惡化了排放。

五、體積效率較低

化油器發(fā)動機由于兩種原因使得體積效率降低。首先是因為喉管使流動損失增加，降低了吸氣流量。其次是因為化油器發(fā)動機中為了避免在進氣歧管管壁上生成油膜而往往將進氣歧管與排氣歧管置于同側，使排氣歧管加熱進氣歧管。但這樣一來降低了吸入氣缸的充量的密度，進而降低體積效率。

六、化油器結冰

化油器在工作過程中有兩個原因會造成降溫。一是燃油蒸發(fā)時吸收汽化潛熱；二是喉管中流速升高，壓力和溫度下降。主要原因是前者。

燃油汽化速率主要取決于所處位置的壓力和氣流速度。凡是壓力低、氣流速度高的地方，只要有足夠的燃油，便會因汽化而形成大的溫降。怠速時，喉管中流速不大，而且沒有燃油在此處汽化，所以喉管處溫降不大；但節(jié)氣門和怠速油道出口處壓力低、流速較大，且有燃油流出供汽化，所以溫降很大，可比化油器之前降溫13℃。隨著節(jié)氣門逐步開大，怠速油道出口處的壓力增大，氣流速度和燃油流量都減小，因而溫降也減??；相反，此時喉管中的氣流速度和燃油流量都增大，所以溫降也增大，可比化油器之前降溫14～18℃。化油器結冰使得混合氣過濃、油耗增加、排放惡化、加速困難、運行不穩(wěn)、功率下降、怠速熄火，特別是加載到中速半負荷后回到怠速時更易熄火。

七、發(fā)動機倒拖影響排放和油耗

當?shù)雇希袋c火關閉、離合器接合、變速器掛上前進擋，汽車因慣性而帶動發(fā)動機繼續(xù)運轉，借此對汽車實施制動作用時，如不采取專門措施，則化油器依舊將燃油送入氣缸。這些燃油不經(jīng)燃燒便從發(fā)動機排出，既增加油耗，又污染環(huán)境。

化油器的這些不足之處是在實踐中逐漸被人們所認識的。最早對化油器感到不滿，試圖革除之并大規(guī)模試驗汽油噴射的是美國空軍。當時航空發(fā)動機都是化油器式汽油機，在作特技飛行時表現(xiàn)出有缺陷，并因化油器結冰或起火而引起飛行事故。于是，人們開始用噴油器噴射汽油代替化油器來生成混合氣，這就是汽油噴射。