化油器

化油器（carburetor）是内燃机供油的重要装置之一，主要依靠进气道内的负压（真空度）来进行工作，作用是将一定比例的汽油与空气混合后输送到引擎燃烧室进行燃烧，提供发动机所需的动力。化油器的构成包括燃油室、阻风门、怠速量孔、主量孔、空气节流喉管和加速泵等部分。^[3][4]相比于其他燃料喷射系统，化油器的制造和维护成本相对较低，尤其适用于较旧的内燃机。^[5]

化油器在正常状态下，能根据发动机的不同工作状态需求，自动配比相应的混合气浓度，并输出相应等量的混合气，为使混合气混合均匀，还具备使燃油雾化的效果，以供发动机的正常燃烧运行。^[6][7]

化油器按照结构和工作原理主要可以分为柱塞式化油器、等真空膜片式化油器和电控式化油器。^[8][9]化油器在摩托车、船外机、汽油发电机等设备上使用非常广泛。不过，随着技术的发展，很多现代的燃油系统已经不再使用化油器，而是采用电子喷油系统来控制燃油喷射，提高燃油效率和排放控制。^[8][10]

1826年，美国的塞缪尔·莫雷（Samuel Morey）开发了一种带有化油器的无压缩气体或蒸汽发动机。^[11]

1866年，德国工程师齐格弗里德·马库斯 (Siegfried Marcus)获得了化油器的发明专利，实现了燃料与空气结合成可燃混合气，随后又发明了电磁点火机构，让混合气可以燃烧，为内燃机研发出电磁点火装置打下基础。随后的1875年，马库斯生产了一辆由第一台使用化油器的汽油发动机提供动力的汽车（以及第一台磁电机点火系统）。^[12]

汽车工业刚刚起步时，最初使用的是蒸汽引擎。随着汽车的迅速发展，内燃机逐渐成为主流，1892年，由美国人杜里埃（Duryea）发明的化油器也开始被广泛应用于汽车和其他机器中。^[13][14]

1893年弗雷德里克·威廉·兰开斯特（Frederick William Lanchester ）一位来自德英国伯明翰的工程师首度将化油器安装在汽车上，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。^[15]

20世纪50年代开始，集成电路的出现使电子技术能在发动机上得到应用，电子控制汽油喷射技术从此诞生，它开始被应用在轿车发动机上，由于其突出的性能以及环保型，化油器也被逐步替代。^[16]

1980年代，燃油喷射(Fuel Injection)在汽车发动机上开始被广泛使用，化油器系统在汽车工程上便逐渐被淘汰。^[10][17]

进入21世纪后，很多国家已经明令禁止销售化油器轿车，出台这一规定的原因是化油器类汽车难以达到机动车污染物排放标准，通过这一规定，强制汽车生产厂淘汰化油器发动机，全面换装电喷发动机。^[10][16]

简单化油器的工作原理是利用伯努利原理中的气体流动得越快，它的静态压力便越低，而动态压力则越高，也就是进气道内的负压越大来进行工作的， 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少。^[18][19]

化油器中的喷油咀通过一个细小的喷孔将液体燃料喷射进入喷油喉管。根据伯努利原理，当液体燃料从喷孔中喷射出来时，由于速度增加导致压力降低。这种压力降低会造成周围流体（空气）的吸引，从而形成负压区域。在这个负压区域中，空气会被吸入喷孔并与喷出的液体燃料混合。^[20][21]

随着喷油咀和喷油喉管的结构设计和喷孔的大小不同，液体燃料的速度和喷射效果也会有所差异。通过利用伯努利原理，调节喷油咀的结构或喷孔的大小，以控制液体燃料的喷射速度和喷雾效果，从而实现对燃料供应量的精确控制和调节。^[20][21]

化油器主要由上、中、下三部分组成。上部分包括进气口和浮子室，浮子室是一个矩形容器，用来存放来自汽油泵的汽油，其中的浮子通过浮面高度来控制进油量。中部分包括喉管、量孔和喷管，喉管呈蜂腰状，咽喉处的截面积最小，形成压力差，使汽油通过喷管雾化成混合气。下部分包括节气门，它的开度决定了喉管处的真空度，影响混合气的比例成份。^[22]

化油器主要依靠进气道内的负压（真空度）来进行工作，作用是将一定比例的汽油与空气混合后输送到引擎燃烧室进行燃烧。^[3][4]相比于其他燃料喷射系统，化油器的制造和维护成本相对较低，尤其适用于较旧的内燃机，化油器适用于各种气候条件和环境，可以根据不同的工作负载和工作条件下发动机的需要，调整燃料的供应。^[5][23]

柱塞式化油器的柱塞阀及其上面阀针的上下运动控制进气量与出油量，也就控制了可燃混合气的量与浓度，从而控制了发动机转速。通过转动油门把手，由油门钢丝拉线带动柱塞阀实现上升运动:松开油门把手,柱塞阀在上方弹簧的压力下自动下降回位。^[8]

由于化油器进气通道中只有柱塞节气阀，不存在节气门，结构简单，成本较低，加上气体流动阻力少，所以当柱塞节气阀式化油器与等真空膜片式化油器的柱塞阀开度相同时，使用柱塞节气阀式化油器的发动机的功率就高一些。^[8]

等真空膜片式化油器的柱塞阀固定在真空膜片上，膜片下方空腔与进气室相通，腔内压力接近大气压力；膜片上方空腔与喉管相通，其压力为喉管处压力。当喉管处出现真空时，膜片上方空腔内压力低于下方空腔内压力，膜片带动柱塞阀上升，压缩弹簧，上升至相应的平衡位置。当喉管处真空度减小时，弹簧推动柱塞下降而回位。因此，当喉管处的真空度不同时，喉口的流通截面积也不同。等真空膜片式化油器在不同负荷状态下的基本工作原理与柱塞节气阀式化油器基本相同。^[8]

等真空膜片式化油器主要优点是能改善车辆的突然加速的性能。即当车辆从低速状态突然加速时可迅速供给发动机较浓的并且混合较均匀的可燃混合气，使得车辆能够无停顿地、从息速或低速迅速加速至中、高速。^[8]

电控化油器主要由以下部件构成：电控化油器、ECU、氧传感器、温度传感器、炭罐控制阀等部件构成。电控化油器基于传统化油器工作特性之上，其ECU过氧传感器的闭环反馈，以理论空燃比为调整目标，通过占空比进一步调整A/F，实现对A/F的实时调整，从而把实时的A/F值控制在理想的一个理论空燃比区域，形成AFR的浓稀震荡波，使三元触媒不断进行氧化和还原反应，提高转化效率。^[9]

气动式化油器利用活塞的上下运动产生的负压，通过真空吸入燃料，形成燃料-空气混合物。这种化油器适用于两冲程发动机，如摩托车、小汽车等。^[24]

机械式化油器利用机械装置驱动喷油系统供给燃料。一般情况下，机械式化油器与发动机的转速和负荷变化相关，通过连杆机构、斜盘等控制喷油量，以适应不同工作条件下的工作。^[25]

化油器在小排量摩托车上的应用有电子化油器控制、进气管二次空气补偿电子控制、排气管二次空气补偿电子控制三种。其中氧传感器是系统根本的反馈控制信号。^[9]

化油器式汽油机包括燃油室、阻风门、怠速量孔、主量孔、空气节流喉管和加速泵等部分。燃油室中存储着汽油，阻风门可以根据空气流量调整汽油的混合比例；怠速量孔和主量孔控制汽油流量，加速泵则能在车辆需要加速时快速提高燃油的流量。^[26][27]

在农业机械领域，化油器常被用于驱动内燃机，如割草机、园艺机械，它们使用较小的内燃机供电，化油器将汽油和空气混合后送入内燃机燃烧室，从而带动切割刀、发电机等部件进行正常工作。^[28]

在一些家庭壁炉和炉灶中，化油器被用于将液化石油气（LPG）或天然气转化为可燃气体，燃烧供热。^[29]

能源资源的日益紧缺，化油器需要提高能源利用效率，减少能源浪费。发展趋势是采用高效的燃烧技术，如预混燃烧、多级燃烧等，以提高燃料的利用率。^[30]

随着社会环保意识的提高，对于化油器的排放性能越来越严格的要求，因此化油器需要完善其排放处理装置，实现更加环保的燃烧。^[31]

人工智能、大数据等领域的不断发展，化油器也将向智能化方向发展，通过计算机辅助设计和智能化控制，增加化油器的性能和效率。^[32]

随着对可再生能源的需求增加，化油器的发展趋势是适应不同类型的燃料，如生物质燃料、液化石油气（LPG）、天然气等。有助于减少对传统化石燃料的依赖，减少碳排放和环境污染。^[33][34]

人们对便携性和小型电源的需求增加，越来越多的化油器将朝着便携化和小型化的方向发展。便于人们在户外活动、紧急情况或临时供电场合使用。^[35]

化油器的主要制造商有日本的三国Mikuni、京滨Keihin、泰凯TK等。^[36][37][38]