汽車構造-第四章--汽油機電控燃油噴射系統(tǒng)完整版

1、 汽油噴射是以直接與間接測出的空氣量 信號為基礎,計算出發(fā)動機燃燒必需的汽油量, 通過噴油閥的開啟給發(fā)動機提供適量的燃料, 控制精通的空燃比。 汽油機電控燃油噴射系統(tǒng)的特點：汽油機電控燃油噴射系統(tǒng)的特點： 1.能提高發(fā)動機最大功率 2.燃油消耗量低且經濟性能好 3.能減少有害氣體排放 按噴射位 置分類 缸內直接噴射 缸外噴射 (進氣管 噴射) （2）單點噴射（SPI） 又稱節(jié)氣門體噴射或中 央噴射 （1）多點噴射系統(tǒng)（MPI） 1.1.按噴射位置分類按噴射位置分類 缸內噴射主要特點：缸內噴射主要特點： 噴油器安裝在氣缸蓋上，噴油器把汽油直接噴入發(fā)動機氣缸內，噴油器安裝在氣缸蓋上，噴油器把汽油直

2、接噴入發(fā)動機氣缸內， 噴入的汽油在氣缸內與空氣形成可燃混合氣噴入的汽油在氣缸內與空氣形成可燃混合氣。 缺點：缺點： 因噴油器安裝在發(fā)動機缸蓋因噴油器安裝在發(fā)動機缸蓋 上并以較高的燃油壓力上并以較高的燃油壓力 （34MPa34MPa）將燃油噴出，其）將燃油噴出，其 本身必須能夠承受燃氣產生本身必須能夠承受燃氣產生 的高溫、高壓并受到發(fā)動機的高溫、高壓并受到發(fā)動機 結構制約，目前這種形式的結構制約，目前這種形式的 應用尚較少。應用尚較少。 缸內噴射缸內噴射 特點：噴油器安裝在進氣總管或進氣歧管上，噴油器把汽油噴入特點：噴油器安裝在進氣總管或進氣歧管上，噴油器把汽油噴入 進氣總管或進氣歧管，進氣總管

3、或進氣歧管，噴入的汽油在進氣管中與空氣形成可燃混噴入的汽油在進氣管中與空氣形成可燃混 合氣合氣，在進氣行程，在進氣行程被吸入氣缸。被吸入氣缸。 缸外噴射（進氣管噴射）缸外噴射（進氣管噴射） 多點噴射多點噴射 多點噴射系統(tǒng)是在 每缸進氣口處裝有 一只噴油器，由電 控單元(ECU)控制順 序地進行分缸單獨 噴射或分組噴射。 控制更為精確，使 發(fā)動機無論處于何 種狀態(tài)，其過渡過 程的響應及燃油經 濟性都是最佳的。 單點噴射單點噴射 由12個安裝在 化油器所在的節(jié)氣 門段的噴油器，將 燃油噴入進氣流， 形成混合氣進入進 氣歧管，再分配到 各個氣缸中。 單點噴射系統(tǒng) 結構簡單，故障源 少，可采用較低的

4、噴油壓力(只有 0.1MPa)，成本低。 按噴射方 式分類 連續(xù)噴射 間歇噴 （脈沖噴射） （2）次序噴射 （1）同時噴射 2.2.按噴射方式分類按噴射方式分類 （3）分組噴射 對每一個氣缸的噴射都有一限制的噴射持續(xù)期，噴射是在進 氣過程中的某段時間內進行的，噴射持續(xù)時間相應就是所控制的 噴油量。對于所有的缸內直接噴射系統(tǒng)和多數進氣道噴射系統(tǒng)都 采用了間歇噴射的方式。間歇噴射由可細分為同時噴射、順序噴 射和分組噴射。 (a) 同時噴射 (b) 順序噴射 (c) 分組噴射 圖圖2 23 3 間歇噴射的三種方式間歇噴射的三種方式 汽油機工作過程： 功用：提供、測量和控制汽油燃燒時所需要的空氣 量。

5、 組成：空氣濾清器、空氣流量計（進氣壓力傳感 器）、節(jié)氣門體、進氣總管和進氣歧管等。 （1 1）D D（速度型）型（速度型）型 通過檢測進氣歧 管壓力（真空度） 和發(fā)動機轉速， 推算出吸入的空 氣量,再根據進氣 量和發(fā)動機轉速 確定基本噴油量。 因受進氣管內空氣壓力波動的影響，進氣量的測因受進氣管內空氣壓力波動的影響，進氣量的測 量精度不高，但其進氣阻力小，充氣效率高。量精度不高，但其進氣阻力小，充氣效率高。 4.2.1 4.2.1 空氣工給系統(tǒng)類型空氣工給系統(tǒng)類型 （2 2）L L（速度型）型（速度型）型 L L型電控燃油噴射系統(tǒng)型電控燃油噴射系統(tǒng) 利用空氣流量計利用空氣流量計直接測直接測

6、量發(fā)動機的進氣量量發(fā)動機的進氣量，電，電 腦不必進行推算，即可腦不必進行推算，即可 根據空氣流量計信號計根據空氣流量計信號計 算與該空氣量相應的噴算與該空氣量相應的噴 油量。油量。 由于消除了推算進氣量的誤差影響，其測量的準由于消除了推算進氣量的誤差影響，其測量的準 確度高于確度高于D D型，故對混合氣濃度的控制更精確。型，故對混合氣濃度的控制更精確。 空氣濾清器的作用是凈化空氣。 空氣流量計是測量發(fā)動機進氣量的裝置, 它將吸入的空氣量轉換成電信號送至電腦,作 為決定噴油量的基本信號之一,主要用于L型 EEI系統(tǒng)。 根據測量原理不同，空氣流量計有翼片式、 卡門旋渦式、熱線式及熱膜式幾種類型 1

7、 1、結構、結構 如右圖，空氣 流量計主要由測量 板、補償板、回位 彈簧、電位計、旁 通氣道組成，此外 還包括怠速調整螺 釘、油泵開關及進 氣溫度傳感器等。 圖圖 2 244 44 葉片式空氣流量計的結構葉片式空氣流量計的結構 圖圖2 246 46 葉片式空氣流量計的電位計葉片式空氣流量計的電位計 來自空氣濾 清器的空氣通過空氣 流量計時，空氣推力 使測量板打開一個角 度，當吸入空氣推開 測量板的里與彈簧變 形后的回位力相平衡 時，葉片停止轉動。 與測量扳同軸轉動的 電位計檢測出葉片轉 動的角度，將進氣量 轉換成電壓信號VS送 給ECU。 圖圖2 247 47 葉片式空氣流量計工作原理葉片式空

8、氣流量計工作原理 1 1、電位計滑臂、電位計滑臂 2 2、可變電阻、可變電阻 3 3、接進氣管、接進氣管 4 4、測量葉片、測量葉片 5 5、旁通空氣道、旁通空氣道 6 6、接空氣濾清器、接空氣濾清器 熱線電阻RH 以鉑絲制成，RH和溫度補償 電阻RK均置于空氣通道中的 取氣管內，與RA、RB共同構 成橋式電路。 RH 、RK阻值 均隨溫度變化。當空氣流經 RH時，使熱線溫度發(fā)生變化， 電阻減小或增大，使電橋失 去平衡，若要保持電橋平衡， 就必須使流經熱線電阻的電 流改變，以恢復其溫度與阻 值，精密電阻RA兩端的電壓 也相應變化，并且該電壓信 號作為熱式空氣流量計輸出 的電壓信號送往ECU。

9、熱線電阻RH 以鉑絲制成，RH和溫度補償 電阻RK均置于空氣通道中的 取氣管內，與RA、RB共同構 成橋式電路。 RH 、RK阻值 均隨溫度變化。當空氣流經 RH時，使熱線溫度發(fā)生變化， 電阻減小或增大，使電橋失 去平衡，若要保持電橋平衡， 就必須使流經熱線電阻的電 流改變，以恢復其溫度與阻 值，精密電阻RA兩端的電壓 也相應變化，并且該電壓信 號作為熱式空氣流量計輸出 的電壓信號送往ECU。 1 1、測量原理、測量原理 卡門旋渦式空氣流量計通常與空氣濾清器外殼安裝 成一體,在其空氣通道中央設置一柱狀或錐狀的渦流發(fā)生 器,在渦流發(fā)生器后部將不斷產生稱之為卡門旋渦的渦流 串,卡門旋渦的頻率f,與

10、空氣流速V之間存在如下關系： f=0.2V/d 測得卡門旋渦的頻率f就可以求得空氣流速,空氣流 速乘以空氣通路面積,就可以得到進氣的流量。 渦旋頻率的檢測方法有反光鏡檢測和超聲波檢測兩 種。 圖圖2 251 51 卡門渦旋原理卡門渦旋原理 反光鏡檢測式空氣流量 計的檢測部分由鏡面、發(fā)光二 極管和光電晶體管等組成?？?氣流經渦旋發(fā)生器時，壓力發(fā) 生變化，這種壓力變化經壓力 導向孔作用于薄金屬制成的反 光鏡表面，使反光鏡產生振動。 反光鏡振動時，將發(fā)光二極管 投射的光反射給光電管，對反 射光信號進行檢測，即可得渦 旋頻率。高頻率對應大進氣量。 圖圖2 252 52 反光鏡檢測式卡門渦旋空氣流量計原

11、理反光鏡檢測式卡門渦旋空氣流量計原理 1 1空氣進口；空氣進口；2 2管路；管路；3 3光敏晶體管；光敏晶體管； 4 4板彈簧；板彈簧；5 5導孔；導孔；6 6旋渦發(fā)生器；旋渦發(fā)生器；7 7整流柵整流柵 在與空氣流動方 向垂直的方向上安裝超聲波 信號發(fā)生器，在與其相對的 位置上安裝超聲波接收器。 卡門渦旋造成空氣密度變化， 受其影響，信號發(fā)生器發(fā)出 的超聲波到達接收器的時機 或變早或變晚，測出其相位 差，利用放大器使之形成矩 形波，矩形波的脈沖頻率即 為卡門渦旋的頻率。 圖圖2 253 53 超聲波檢測式卡門渦旋空氣流量計原理超聲波檢測式卡門渦旋空氣流量計原理 1 1超聲波信號發(fā)生器；超聲波信

12、號發(fā)生器；2 2超聲波發(fā)射探頭；超聲波發(fā)射探頭； 3 3渦流穩(wěn)定板；渦流穩(wěn)定板；4 4渦流發(fā)生器；渦流發(fā)生器；5 5整流器整流器; ; 6 6空氣輔助通道；空氣輔助通道；7 7超聲波接收探頭；超聲波接收探頭；8 8轉換轉換 電器電器 節(jié)氣門體裝在空氣流 量計后方的進氣管上,節(jié)氣門 位置傳感器、怠速旁通氣道、 怠速調整螺釘等組成。節(jié)氣門 用來控制發(fā)動機正常運行工況 下的進氣量。由于EFI系統(tǒng)在 發(fā)動機怠速時通常將節(jié)氣門全 關，故設一旁通氣道，在發(fā)動 機怠速時供給少量空氣。 為防止當減速時，節(jié)氣門 由開到全閉，有時會招致發(fā)動 機不良沖擊和熄火，有的節(jié)氣 門體上裝有節(jié)氣門緩沖器。為 防止寒冷季節(jié)流經

13、節(jié)氣門體的 空氣中水分在節(jié)氣門體上凍結， 有些節(jié)氣門體上設有供發(fā)動機 冷卻水流經的管路。 SPI系統(tǒng)發(fā)動機采用中央噴射法，進氣管形狀與 化油器式發(fā)動機基本一致。 (a) SPI系統(tǒng)發(fā)動機進氣管 (b) MPI系統(tǒng)發(fā)動機進氣管 圖圖2 263 SPI63 SPI系統(tǒng)進氣管系統(tǒng)進氣管 MPI系統(tǒng)發(fā)動機為消除進氣脈動和使各缸配氣均勻， 對進氣總管、歧管在形狀、容積等方面都提出了嚴格的設 計要求。各缸分別設立獨立的歧管，歧管和總管可制成整 體型，也可分開制造再以螺栓連接。 圖圖2 26464 MPI系統(tǒng)發(fā)動機分開型進氣管 返 回 怠速空氣閥的作用 是在發(fā)動機低溫運轉時， 增加進氣量，使發(fā)動機快 怠速運

14、轉，加強暖機過程， 熱機后減少空氣量，使發(fā) 動機由快怠速轉入穩(wěn)定的 怠速運轉。 圖圖2 260 60 雙金屬片式怠速空氣閥雙金屬片式怠速空氣閥 1 1出氣口；出氣口；2 2閥片；閥片；3 3進氣口；進氣口；4 4雙金屬片；雙金屬片；5 5進水口；進水口；6 6加熱線圈加熱線圈 一.電動汽油泵 二.汽油濾清器 三.燃油壓力調節(jié)器 四.噴油器 圖圖 2 223 23 燃油供給系統(tǒng)的組成實物圖燃油供給系統(tǒng)的組成實物圖 圖圖 2 224 24 燃油供給系統(tǒng)的主要裝置燃油供給系統(tǒng)的主要裝置 功用：功用：電控汽油噴射系統(tǒng)的電動汽油泵是一種由小型電控汽油噴射系統(tǒng)的電動汽油泵是一種由小型 直流電動機驅動的油泵

15、直流電動機驅動的油泵, ,其作用是提供汽油噴射所需其作用是提供汽油噴射所需 的壓力燃油的壓力燃油 類型：類型： 按安裝按安裝位置不同位置不同分為：分為： 內置式內置式安裝在油箱中，具有噪聲小、不易產安裝在油箱中，具有噪聲小、不易產 生氣生氣 阻、不易泄漏、管路安裝簡單。阻、不易泄漏、管路安裝簡單。 外置式外置式串接在油箱外部的輸油管路中，易布置、串接在油箱外部的輸油管路中，易布置、 安裝自由大，但噪聲大，易產生氣阻。安裝自由大，但噪聲大，易產生氣阻。 按電動燃油泵的按電動燃油泵的結構不同結構不同分為：分為： 葉輪式、滾柱式、轉子式和側槽式，常用的為葉輪式、滾柱式、轉子式和側槽式，常用的為葉輪式

16、葉輪式、 滾柱式滾柱式 功用：燃油濾清器安裝在油泵之后的高壓油路中。其 作用是，濾除燃油中的氧化鐵、粉塵等固體夾雜物， 防止燃料系統(tǒng)堵塞，減小系統(tǒng)的機械磨損，確保發(fā)動 機穩(wěn)定運轉，提高工作可靠性。 性能：燃油濾清器應具有過濾效率高、壽命長、壓力 損失小、耐壓性能好、體積小、質量輕等性能。 使用：濾芯阻塞時，將使油壓下降、起動困難、發(fā)動 機功率降低，故應按規(guī)定更換濾清器。 功用：使燃油壓力相對于大氣壓力或進氣管負壓保持 一定，即保持噴油壓力與噴油環(huán)境壓力的差值一定。 以使ECU能以控制噴油時間的長短來控制噴油量 圖圖2-35 2-35 燃油壓力調節(jié)器實物圖燃油壓力調節(jié)器實物圖 功用：噴油器的作用

17、是根據ECU提供的電信 號，控制燃料噴射。 圖237 電磁噴油器結構 1濾網 2電接頭 3磁化線圈 4回位彈簧 5銜鐵 6針閥 7 軸針 8密封圈 SPI系統(tǒng)的噴油器位于節(jié)氣門體空 氣入口處；MPI系統(tǒng)的噴油器通過絕緣墊 圈安裝在各進氣歧管或進氣道附近的缸 蓋上，并用輸油管路固定。 噴油器有幾種不同的分類方式：按噴口形式分為軸 針式、球閥式、片閥式。 4.4.1 電子控制元件及其組成 電子控制系統(tǒng)的功能是根據發(fā)動機運轉狀況和 車輛運行狀況確定汽油的最佳噴射量。該系統(tǒng) 由傳感器、電控單元(ECU)和執(zhí)行器三部分組成 功用：空氣流量計只能夠檢測出每個單位時間 內吸入的空氣量，但是不能檢測出每工作循

18、環(huán) 內吸入的空氣量,因此為確定最佳空燃比的噴 油量，還必須在已知單位時間空氣流量的基礎 上，應檢測發(fā)動機轉速。同時為選取合適的噴 油時刻和點火時刻，還需檢測每缸曲軸轉角的 位置，故還須設有發(fā)動機轉速與曲軸位置傳感 器。 安裝位置：傳感器可裝在曲軸中部或飛輪上， 亦可裝于分電器上。裝在分電器上的應用較多。 種類：常用的有電磁式 、霍爾式和光電式 4.4.2 傳感器 1、工作原理 永久磁鐵的磁力線經轉子、線圈、托架構成封閉 回路，轉子旋轉時，由于轉子凸起與托架問的磁隙不 斷發(fā)生變化，通過線圈的磁通也不斷變化，線圈中便 產生感應電壓，并以交流形式輸出。在實用結構中， 常將發(fā)動機轉速和曲軸位置傳感器一

19、同裝于分電器上， 使用復合轉子與耦合線圈。 圖圖2 26565電磁式發(fā)動機轉速與曲軸位置傳感器工作原理電磁式發(fā)動機轉速與曲軸位置傳感器工作原理 1 1、7 7永久磁鐵；永久磁鐵；2 2、5 5耦合線圈；耦合線圈；3 3轉子；轉子；4 4托架；托架；6 6信號轉子；信號轉子； 通過線圈的磁通量；通過線圈的磁通量；V V點火信號產生電壓點火信號產生電壓 （1）以四缸四沖程發(fā)動機為例，可采用具有一個凸起的G轉 子和Gl、G2感應線圈，及具有24齒的Ne轉子和Ne耦合線圈 的傳感器。 圖2-66 轉子與線圈的安裝位置 1G轉子；2G1耦合線圈；3G2耦合線圈；4Ne轉子； 5、9耦合線圈；6G、Ne轉

20、子；7G1、G2耦合線圈；8分電器 圖2-67 G1、G2、Ne信號檢測方式一 G信號用以確定相對于每缸上止點的噴油正時和點 火正時。 Ne信號Ne線圈中產生次數與凸起個數相等的電壓 脈沖。通過檢測脈沖間的間隔，就可檢測發(fā)動機轉 速。 G信號和Ne信號的組合-就可測定特定氣缸的曲軸轉 角 圖2-68 G信號和Ne信號檢測方式二 1、霍爾效應： 當電流I流過處在磁 場中的霍爾塊(一種 半導本基片)，且電 流方向與磁場方向垂 直時,在垂直于電流 與磁場的霍爾塊的橫 向側面上,就產生一 個與電流和磁場強度 成正比的霍爾電壓。 圖圖2 269 69 霍爾效應原理霍爾效應原理 2、結構 霍爾傳感器可裝

21、在分電器中，也 可裝于飛輪附近。 觸發(fā)葉輪的葉片 數等于發(fā)動機缸 數，葉輪由分電 器軸帶動旋轉， 葉片不斷地進出 磁場的空氣隙。 圖圖2 27070霍爾式發(fā)動機轉速與曲軸位置傳感器結構霍爾式發(fā)動機轉速與曲軸位置傳感器結構 1分電器蓋；2防塵罩；3、4帶有觸發(fā)葉輪的分電器轉子； 5觸發(fā)開關；6固定板；7分電器外殼；8半導體基片；9 帶導板的磁鐵；10專用插座 3、工作原理 葉輪以其缺口對著空氣隙時，磁鐵產生的磁通經導板、 空氣隙到半導體基片構成回路，這時傳感器輸出霍爾電壓。 當葉輪的葉片進入空氣隙時，原磁路被葉片旁通，此時， 傳感器無霍爾電壓輸出，霍爾電壓變化的時刻反映了曲軸 的位置，單位時間內

22、霍爾電壓變化的次數可反映發(fā)動機的 轉速。 a) 觸發(fā)葉片進入空氣隙內 b) 觸發(fā)葉片離開空氣隙 圖2-71 霍爾式曲軸位置傳感器原理圖 1、觸發(fā)葉片 2霍爾開關集成電路 3永久磁鐵 4底板 5導磁板 原理：原理：利用發(fā)光二極管作為信號源。隨轉子轉動，當透光孔與發(fā)光二利用發(fā)光二極管作為信號源。隨轉子轉動，當透光孔與發(fā)光二 極管對正時，光線照射到光敏二極管上產生電壓信號，經放大電路放大極管對正時，光線照射到光敏二極管上產生電壓信號，經放大電路放大 后輸送給后輸送給ECUECU。 凸輪軸凸輪軸1 1轉角轉角( (曲軸曲軸2 2轉角轉角)-)-發(fā)動機轉速信號發(fā)動機轉速信號( (NENE信號信號) )。

23、 60 60( (或或9090) )信號信號-一缸上止點位置信號和缸序判別信號一缸上止點位置信號和缸序判別信號( (G G信號信號) ) (a) 實物外形圖 (b) 六缸發(fā)動機用 (c) 分電器剖面圖 圖2 272 72 光電式傳感器 返 回 (一）水溫傳感器 （二）空氣溫度傳感 采用熱敏電阻檢測水溫。傳感器安裝在發(fā)動機冷卻水通 路上，水溫的變化將引起電阻值的變化，隨水溫升高，電阻 值下降。 ECU中的電阻與水溫傳感器的熱敏電阻串聯，熱敏電阻阻 值變化時，所得分壓值THW ，隨之改變。 圖2-73 熱敏電阻水溫溫度 傳感器 圖2-74 水溫傳感器電 路圖 進氣溫度傳感器的結構原理與水溫傳感 器相同，也是采用熱敏電阻檢測進氣溫度。D 型EFI系統(tǒng)中進氣溫度傳感器安裝在空氣濾清 器(簡稱空濾器)殼體內或進氣總管內。 L型 EFI系統(tǒng)中的進氣溫度傳感器裝在空氣流量計 內。 返 回 1、起動信號(STA) 起動信號STA用 來判斷發(fā)動機是否處 在起動狀態(tài)。起動時， 為改善起動性能，需 增加噴油量以加濃混 合氣。 STA信號與起 動機電源連在一起， 由空檔起動開關同時 控制?？諜n起動開關 接通，ECU便