汽油发动机恐怕是最主要的供油方式,而我们大部分的家用车也都是汽油发动机,所以我们就以汽油发动机为例来说说供油方式的变化。
汽油发动机使用汽油作为燃料。汽油进入气缸后,必须蒸发成气态,然后与空气混合形成一定浓度,这样混合物才能被火花塞点燃。一般按照14.7的标准空燃比控制,即14.7克空气需要1克汽油。混合气过稀或过浓,都不能正常燃烧,发动机也不能正常启动。
供油系统的任务是将适量的汽油送入气缸,并保证其充分雾化蒸发,形成适合发动机的混合气。有三种主要类型的汽油发动机燃料供应系统:
1.化油器是摩托车发动机最直观的供油方式。化油器安装在空气滤清器和发动机进气口之间。发动机工作时,活塞吸入空气,空气经空气滤清器过滤后,通过化油器从进气口进入气缸。化油器的特殊设计使得气流通过时可以吸一部分汽油。更巧妙的是,化油器通过物理设计,使得每次吸入的汽油量和空气量刚好满足汽油的最佳空燃比。
也就是说,如果14.7克空气通过化油器,可以吸走1克汽油。化油器的工作过程如下:当拧动节气门时,节气门丝拉动节气门和阀针一起向上运动,节气门开启,气流通道增大,进气量增大。阀针插在汽油喷嘴里,阀针前细后粗。阀针拔得越多,汽油喷嘴暴露得越多,吸出的汽油也就越多。因此,当我们拧动节气门时,节气门开度增大,空气流量增大。同时,阀针上升,汽油喷嘴的横截面积增加,吸入的汽油也增加。松开油门,节气门下降,气流通道变窄,进气量减少。同时,阀针下降,汽油喷嘴的截面积减小,吸出的汽油更少。这样风量和供油总是平衡的。
化油器上还有一个更精巧的设计:加速泵。有些摩托车的油门管路到化油器后会分成两部分,一部分控制节气门和针阀,一部分控制油门泵。加速泵是一个小型柱塞泵。以正常速度拧油门时,油门泵的活塞运动速度低,油压变化均匀。加速时,快速拧动油门,会使柱塞快速移动,油压上升,一部分汽油被抽入进气口,这样混合气的浓度就会增加,发动机的功率就会提高。
2.进气道燃油喷射(电喷发动机)化油器虽然结构巧妙,但毕竟是纯机械的东西,无法实现燃油供给的精确控制。所以出现了电控燃油喷射系统,由计算机控制喷油器将燃油直接喷入进气歧管。这就是我们常说的电喷发动机。电喷发动机和普通化油器发动机可以说是两个时代的产物。电喷发动机使用的传感器很多,还安装了控制电脑,可以实现对发动机工作状态的精确高效控制。该系统具有较高的控制精度和灵活性。加速加浓和冷启动加浓都由ECU根据水温信号自动控制。无论春夏秋冬,只需要转动钥匙就可以启动发动机,不需要像化油器车一样拉风门踩油门。而且油耗更低,ECU可以主动调节点火角度,提高输出功率。总的来说,无论是经济性还是动力性都比化油器发动机好很多。
3.缸内直喷:缸内直喷汽油机利用高压油泵提高喷射压力,将汽油直接喷入气缸。该系统还依靠计算机通过各种传感器信号控制发动机运行,具有很高的控制精度和灵活性。而且汽油直接喷入缸内,在缸内气化吸热,可以降低气缸温度,从而提高充气效率,降低爆震风险。跟其他两种供油方式相比,缸内直喷的控制精度更高,经济性也更好。
综上所述,随着科技的发展,汽油发动机的燃油供应技术也不断更新换代,从化油器到进气道燃油喷射,再到缸内直喷,每一种技术都有其优缺点。这些技术的变化不仅提高了发动机的性能和效率,也更好地满足了消费者对汽车性能及环保等方面的需求,因此在今后的发展中也将会不断有新的技术出现。