作者herejia ()
站内biker
标题[闲聊] 关於化油器
时间Mon Apr 28 14:04:15 2008
简介
内燃机在运转时需要燃烧汽油和空气,而在空气及汽油进入内燃机之前需要先将他们
混合而把他们混合起来的装置就是化油器。化油器是在1893年由KDonat Banki一位匈牙利
工程师设计出来的。化油器英文为carburator是由法语的carbure转变而来的,指的就是碳
化物。而在燃料化学中,即为在燃料中利用混入易挥发的碳氢化合物增加碳的含量。
历史
在1893年Frederick W. Lanchester一位伯明罕的工程师首度将化油器安装在汽车上。
而在1896年Frederick与他哥哥造了第一台以汽油当然料单缸5hp、链条传动的汽车,不过
由於这台车的表现以及动力实在差强人意,所以他们在隔年又重造了配备上一具双缸水平
对卧引擎加上新设计化油器的汽车。这台使用化油器的车在1900年完成了1000英里的行程
是汽车工程上的一大突破。在过在1980年代中期,由於工程师们发现燃油喷射(FI)具有更
多的优点後,化油器系统在汽车工程上便逐渐被淘汰,在美国最後一台配备化油器的车则
是Ford在1991年推出5.8升的Ford Crown Victoria Police Interceptor。而现在印度的
Tata和南非的VW Citi则还是持续推出使用化油器的汽车。不过因为价格便宜和早期喷射在
油门反应上的问题大多数的机车则还是继续使用化油器。但是在2005後,越来越多的机车
开始使用燃油喷射。但是可以在一些小型引擎或一些古早或较特殊像一些房车赛的汽车上
发现化油器的踪迹。
原理
化油器是利用白努力原理:当气体流动的越快,他的static pressure(静态压力)便越
低而dynamic pressure(动态压力)则越高。而节流阀(由油门控制)不是直接控制燃油的流
量而是控制在引擎运转时被吸入的空气流量。而吸入空气的速度便产生一个压力,利用这
个压力来控制燃油进入引擎的多寡。
较早期的引擎多是使用上吸式化油器(updraft carburetor)气体在化油器中流动方向为由
下到上这种化油器不会让过多的油滴进入歧管。所以好处就是不会发生flooded engine(溢
油:引擎内油气太浓使车不易发动),且这种化油器在纸质空滤发明前还有一大优点,就是
可以利用设置在化油器下的油浴空滤来过滤要进入引擎的空气。
然後到了1930年代晚期,在美国汽车上下吸式化油器(downdraft carburetors)为主流
而在欧洲,因为相较於下吸式,侧吸式化油器(sidedraft carburetors)有较好的空间
配置能力和SU(Skinners Union:为一主要制造侧吸式化油器的公司)型化油器的发展
所以以侧吸式为大宗。而现在还是有一些小型的螺旋桨飞机还是使用上吸式化油器。
运作
化油器可以分为固定文氏管(Fixed-venturi)和可变文氏管(Variable-venturi)两种
首先先来说明一下文式管(venturi)
____ ____
\___/
慢 → 快 → 慢
___
____/ \____
文氏管是运用白努力原理和连续方程式的装置。当一管路的截面积缩小时,此时管路内的
流体为了满足连续方程式所以流速会上升而压力则会因为白努力原理而下降。
而固定文氏管在化油器的文氏管部分因为压力下降所以会将燃料吸到气流中,这种构造可
以在美国和一些日本汽车所使用的下吸式化油器上发现。
可变文氏管则是利用滑块和滑块上的油针来控制文氏管的管路面积和汽油喷嘴的开闭。
____ ____
\∣ 滑 ∣/
∣ 块 ∣
∣__∣
_▕ _
____/↗▕ \____
/ ↑
油嘴 油针
而可变文氏管又主要可分为两种。一种是负压式,油门控制的是化油器上的一个节流阀然
後利用一个真空系统来控制滑块和油针。另一种则是直拉式,直接使用油门控制滑块这种
化油器主要是使用在一些小型的机车和越野摩托车上。而可变文氏管化油器通常会配备上
加速泵来改善油门突然大开而吸不到汽油的缺点。
所以简而言之化油器的主要工作就是:
1.决定进入引擎的空气量。
2.同时决定应该喷入多少汽油要气流中。
3.将两者均匀混合。
不过这些工作在空气和汽油是理想气体时看起来很简单。不过实际上由於空气阻力、
黏滞力、惯性等等的影响,所以在引擎高低不同转速时需要考量到大量复杂的问题。且化
油器还需要在不同的环境温度、压力、引擎转速、负载、冷车启动、热车启动、加速等等
的情况下提供适当的混合比。所以为了满足以上这些条件,现在的化油器大部分构造都非
常复杂。
构造
化油器主要就是由一根通到引擎的管子所构成。这根管子的内部是文氏管的形状,在文氏
管较细的部分会有汽油的喷嘴,所以当气流通过文氏管压力下降时就会将汽油吸到气流中
在文氏管的一端有着蝶形阀或称节流阀,长的样子就是一片可以旋转的圆形片状物,可以
控制气流流量,而气流的流量就决定了进入引擎油气的多寡,从而控制引擎的出力和速度
________
╲
‧ ←节流阀
╲
________
启动(Off-idle circuit)
在节流阀後会有一个额外的喷油口,当油门稍微开启时便会从这个喷油口吸出汽油,以补
偿节流阀开启时所造成的真空度降低,改善混合比不稳定的情况。
主油路(Main open-throttle circuit)
当节流阀开度更大时,由於歧管内的真空度下降导致怠速和off-怠速系统的流量减少,所
以这时候就是化油器内文氏管构造发生作用的时候了,如之前所说当气流经过文氏管细的
部份时,由於压力的下降,便从喷嘴中吸出汽油。
加速泵补(Accelerator pump)
由於汽油在液态时惯性比空气还要大,所以在油门突然开启时,气流增大的速度远大於汽
油的速度导致混合比突然下降(lean),以致於要加速时引擎转速却下降的情况。为了避免
这种情况,工程师们使用的方法就是为化油器加上一个小小的泵浦,由连杆受到节流阀的
控制。当油门开启时便会用泵浦将汽油直接喷入气流中,以补偿混合比的浓度。
阻风门(Choke)
由於在冷车时,汽油的气化效果不好,容易在歧管壁上凝结,导致油气太稀发车不易。因
此,在车到达工作温度前,需要较浓的混合比来启动和暖车。所以为了供应更浓的油气,
阻风门是最普遍使用的一种方式。他是在文氏管前的一个装置,用来限制空气流过文氏管
的流量,让化油器内的真空度上升,使更多的油气从主油路被吸到气流中。
浮筒室(Float chamber)
为了供应稳定的油气,化油器上还有一个叫做浮筒室的装置,浮筒室内装着准备被各油路
使用的汽油而室内压力约等於大气压力。而室内的汽油量则受到浮筒和一个针阀的控制。
当汽油不足时,浮筒下降针阀开启,汽油便会补充至浮筒再度将针阀关闭为止。
--
※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc)
◆ From: 140.112.244.92
1F:→ herejia:这是翻自维基百科.有错误的话请大家订正啦 140.112.244.92 04/28 14:04
3F:推 chungsen:push 124.10.130.11 04/28 14:07
4F:推 EF2000:推 140.123.221.62 04/28 14:08
5F:推 imanikki:柏努力是利用流速差产生压差,而化油器用 61.62.184.101 04/28 14:08
6F:→ imanikki:的精确点来讲是文氏效应XD 61.62.184.101 04/28 14:08
7F:→ imanikki:小补充而已XD 请别误会 61.62.184.101 04/28 14:08
8F:推 nightkid:拜读流体力学<(_ _)>140.115.218.154 04/28 14:34
9F:推 cpr9: 看到文氏管 晃然昏倒 (讨厌单元操作实验)218.164.227.151 04/28 14:48
10F:推 btpenguin:专业推140.112.162.243 04/28 15:30
11F:推 metalfinally:要不要替中文WIKI补充一下... 220.141.14.98 04/28 17:56
12F:推 daniel0922:可以借用这篇编辑中文 WIKI 吗? 125.232.130.45 04/28 18:12
13F:推 daniel0922:弄好了,再请大家修正吧... 125.232.130.45 04/28 18:18
14F:推 sai0720:推 61.230.170.131 04/28 21:17
15F:→ cafemad:!推!!! 59.104.235.129 04/29 05:09
16F:推 luks:好文! 122.118.66.106 06/05 23:54