第8章 燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)

1、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù) 主編廖發(fā)良 第8章燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)8.1概述8.2電控混合器式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)8.3電控燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)8.4電控燃?xì)夤┙o系統(tǒng)主要元件的結(jié)構(gòu)原理8.1概述8.1.1燃?xì)馄嚨陌l(fā)展8.1.2燃?xì)馄嚨念愋?.1.3燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng)的類型8.1.1燃?xì)馄嚨陌l(fā)展1.燃?xì)馄嚨陌l(fā)展歷程20世紀(jì)30年代初，意大利人率先采用天然氣作為汽車燃料，到1939年意大利就有1萬(wàn)輛燃用天然氣的汽車。2.我國(guó)燃?xì)馄嚨陌l(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì)50年代我國(guó)才開展有關(guān)天然氣汽車的研究，并在60年代初于四川完成了兩輛CA10H型天然氣汽車的2.5萬(wàn)km運(yùn)行試驗(yàn)及其他試驗(yàn)，后因各種原因試驗(yàn)站于1978年撤銷。3.燃

2、氣汽車技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)燃?xì)馄囋趪?guó)外已有60多年的發(fā)展史，早期的燃?xì)馄嚢l(fā)動(dòng)機(jī)，都是采用油、氣兩用技術(shù)，即在汽油機(jī)基礎(chǔ)上，增加一套由減壓閥、混合器等組成的供氣系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)具有兩套并列的燃料供給系統(tǒng)，形成天然氣/汽油兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。8.1.2燃?xì)馄嚨念愋?.按所用氣體燃料不同來(lái)分燃?xì)馄嚢此萌剂喜煌譃閮纱箢?，即液化石油氣汽車和天然氣汽車?1)液化石油氣汽車：它以液化石油氣(LPG)作為燃料，簡(jiǎn)稱LPGV(Liquid Petrel Gas Vehicles)。(2)天然氣汽車：它以天然氣(CNG)為燃料，簡(jiǎn)稱CNGV(Compressed Natural Gas Vehicles)。2.按

3、燃用燃料的數(shù)量和形式燃?xì)馄嚢慈加萌剂系臄?shù)量和形式可分為單燃料燃?xì)馄嚒捎萌剂先細(xì)馄?、混合燃料燃?xì)馄嚒?1)單燃料燃?xì)馄嚕核^單燃料燃?xì)馄囀侵钢皇褂肅NG或LPG中的一種作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，不再使用其他燃油或代用燃料。8.1.2燃?xì)馄嚨念愋?2)兩用燃料燃?xì)馄嚕簝捎萌剂先細(xì)馄囈话闶侵妇哂袃商兹剂瞎┙o系統(tǒng)，一套供給CNG或LPG，另一套供給CNG或LPG之外的燃料，在使用中可以在兩種燃料間靈活切換的汽車，但兩種燃料不能同時(shí)使用。(3)混合燃料燃?xì)馄嚕核^混合燃料燃?xì)馄囀侵赴l(fā)動(dòng)機(jī)是在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)或改裝的，使用以CNG(或LPG)與柴油混合燃料，采用壓縮自燃的著火方式。

4、8.1.3燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng)的類型1.按燃?xì)夤┙o量的控制方式不同來(lái)分按燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)夤┙o量的控制方式不同，燃?xì)夤┙o系統(tǒng)可分為機(jī)械控制式和電子控制式兩大類。2.按燃?xì)夤┙o方式不同來(lái)分按燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)夤┙o方式不同，燃?xì)夤┙o系統(tǒng)可分為混合器(類似化油器)供氣系統(tǒng)和燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)，混合器供給系統(tǒng)的供氣量可采用機(jī)械控制方式，也可采用電控方式，而燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)的供氣量只能采用電控方式。3.按空燃比控制方式不同來(lái)分按燃?xì)?空氣混合氣的空燃比控制方式不同，燃?xì)夤┙o系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)兩種類型。8.1.3燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng)的類型4.按發(fā)動(dòng)機(jī)的類型不同來(lái)分按發(fā)動(dòng)機(jī)燃用燃料的數(shù)量和形式不同，燃?xì)獍l(fā)動(dòng)

5、機(jī)供給系統(tǒng)可分為單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng)、兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng)和混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng)。8.2電控混合器式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)8.2.1兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控混合器式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)8.2.2混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控混合器式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)8.2.1兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控混合器式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)1.功能汽油/燃?xì)鈨捎萌剂习l(fā)動(dòng)機(jī)電控混合器式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)，是在電控燃油噴射汽油機(jī)上加裝混合氣供氣系統(tǒng)和電控元件而形成的。(1)模擬汽油噴射信號(hào)：發(fā)動(dòng)機(jī)燃用燃?xì)鈺r(shí)，汽油ECU必須保持在正常的工作狀態(tài)，才能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火、怠速等進(jìn)行正?？刂?；而發(fā)動(dòng)機(jī)燃用燃?xì)鈺r(shí)，汽油ECU必須切斷汽油的噴射，在此情況下，汽油ECU將判斷為汽油噴射系統(tǒng)有故障，系

6、統(tǒng)處于非正常工作狀態(tài)，ECU將對(duì)此輸出非正常工作模式的控制指令。(2)模擬氧傳感器信號(hào)：現(xiàn)代電控汽油噴射系統(tǒng)一般都采用閉環(huán)控制，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用燃?xì)鈺r(shí)，相應(yīng)地也應(yīng)采用閉環(huán)控制。2.組成8.2.1兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控混合器式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)(1)基本組成：汽油/燃?xì)鈨捎萌剂习l(fā)動(dòng)機(jī)電控燃?xì)夤┙o系統(tǒng)除與電控汽油噴射系統(tǒng)共用的元件外，增加的主要電控元件有轉(zhuǎn)換開關(guān)、模擬器、燃?xì)釫CU、步進(jìn)電機(jī)功率閥等。3.工作原理(1)開環(huán)控制系統(tǒng)：早期用電控汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)改裝的兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，其燃?xì)夤┙o系統(tǒng)采用的是開環(huán)控制方式，該系統(tǒng)與由化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)改裝的機(jī)械控制式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)基本相同，主要區(qū)別是增加了模擬器等電子元件，沒有燃

7、氣ECU。8.2.1兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控混合器式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)圖8-1汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)開環(huán)控制供氣系統(tǒng)1A充氣閥1B供氣閥1C高壓氣瓶2高壓輸氣管3外套管4混合器5供氣三通接頭6進(jìn)氣總管7噴油器8減壓調(diào)節(jié)器9燃?xì)怆姶砰y10進(jìn)氣管接頭11出氣管接頭12壓力表13散熱器14冷卻液管接頭15恒溫器16怠速調(diào)節(jié)螺釘17空氣流量計(jì)18空氣測(cè)量葉片強(qiáng)制開啟器19蓄電池20點(diǎn)火開關(guān)21高壓線圈22熔斷器23燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)24模擬器25噴油器線束插接器26點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)器8.2.1兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控混合器式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)圖8-2汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)開環(huán)控制供氣系統(tǒng)原理圖8.2.1兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控混合器

8、式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)(2)閉環(huán)控制系統(tǒng)：在開環(huán)控制系統(tǒng)中，燃?xì)饪杖急戎荒苡筛难b或維護(hù)調(diào)試時(shí)調(diào)定的燃?xì)鈩?dòng)力閥開度大小和混合器的供氣特性配合確定，調(diào)試出的空燃比是一個(gè)固定值，不能保證在各種工況下都能獲得最佳的空燃比。8.2.1兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控混合器式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)圖8-3汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制供氣系統(tǒng)1A充氣閥1B供氣閥1C高壓氣瓶2高壓輸氣管3外套管4混合器5供氣三通接頭6進(jìn)氣總管7噴油器8真空管9真空穩(wěn)定器10電控調(diào)節(jié)器11減壓器12燃?xì)怆姶砰y13進(jìn)氣管接頭14出氣管接頭15壓力表16散熱器17冷卻水管接頭18恒溫器19怠速調(diào)整螺釘20空氣測(cè)量葉片強(qiáng)制開啟器21空氣流量計(jì)22蓄電池23點(diǎn)

9、火開關(guān)24高壓線圈25熔斷器26燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)27燃?xì)釫CU28氧傳感器29氧傳感器加熱器電源線30氧傳感器信號(hào)線31模擬器32噴油器線束插接器33點(diǎn)火提前器8.2.1兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控混合器式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)圖8-4汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制供氣系統(tǒng)原理圖8.2.2混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控混合器式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)圖8-5混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)混合器供氣電控系統(tǒng)8.3電控燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)8.3.1電控氣態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)8.3.2電控液態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)8.3.1電控氣態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)(1)按使用燃料不同來(lái)分：電控氣態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)可分為電控氣態(tài)CNG噴射系統(tǒng)和電控氣態(tài)LPG噴射系統(tǒng)。(2)按燃?xì)釫CU工作原理不同來(lái)分：電控

10、氣態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)可分為直接采集信號(hào)控制系統(tǒng)和間接采集信號(hào)控制系統(tǒng)。圖8-6直接采集信號(hào)控制系統(tǒng)8.3.1電控氣態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)圖8-7間接采集信號(hào)控制系統(tǒng)8.3.1電控氣態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)(3)按燃?xì)鈬娚淦靼惭b位置的不同來(lái)分：電控氣態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)可分為電控氣態(tài)多點(diǎn)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)和電控氣態(tài)燃?xì)庵苯訃娚湎到y(tǒng)兩種。1)電控多點(diǎn)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)。8.3.1電控氣態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)圖8-8本田公司電控多點(diǎn)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)2)電控燃?xì)庵苯訃娚湎到y(tǒng)。8.3.2電控液態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)8.4電控燃?xì)夤┙o系統(tǒng)主要元件的結(jié)構(gòu)原理1.功率閥在采用混合器供氣方式的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中，一般裝用功率閥作為執(zhí)行元件來(lái)控制燃?xì)夤┙o量。2.模擬器模

11、擬器應(yīng)用在以電控汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)改裝的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)上，其主要功用是，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用燃?xì)鈺r(shí)，產(chǎn)生并向汽油ECU輸送模擬噴油器工作的信號(hào)。3.點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)器由于燃?xì)馀c汽油的化學(xué)性質(zhì)不同，在同一工況下的最佳點(diǎn)火提前角也不同，所以在以汽油機(jī)改裝的兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)上，必須設(shè)有點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)器，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)燃用燃?xì)夂腿加闷蜁r(shí)對(duì)點(diǎn)火提前角的不同需要。4.燃?xì)鈬娚淦鲊?guó)產(chǎn)HSV電控低壓燃?xì)鈬娚淦魅鐖D8-11所示。1.燃?xì)馄嚾绾畏诸悾?.4電控燃?xì)夤┙o系統(tǒng)主要元件的結(jié)構(gòu)原理2.兩用燃料電控混合器式閉環(huán)燃?xì)夤┙o系統(tǒng)的工作原理是什么？3.電控氣態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)有哪些類型？直接采集信號(hào)式電控氣態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)與間接采集信號(hào)式電控氣

12、態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)的區(qū)別是什么？4.試述電控燃?xì)夤┙o系統(tǒng)主要元件的結(jié)構(gòu)和工作原理。1.功率閥在采用混合器供氣方式的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中，一般裝用功率閥作為執(zhí)行元件來(lái)控制燃?xì)夤┙o量。1)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型功率閥通過(guò)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥來(lái)執(zhí)行燃?xì)釫CU的指令，實(shí)現(xiàn)燃?xì)夤┙o量調(diào)節(jié)。2)占空比功率閥是采用占空比控制型電磁閥來(lái)執(zhí)行燃?xì)釫CU的指令，實(shí)現(xiàn)燃?xì)夤┙o量調(diào)節(jié)。圖8-9雙步進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率閥2.模擬器模擬器應(yīng)用在以電控汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)改裝的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)上，其主要功用是，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用燃?xì)鈺r(shí)，產(chǎn)生并向汽油ECU輸送模擬噴油器工作的信號(hào)。1)電壓驅(qū)動(dòng)方式的噴油器模擬原理如圖8-10a所示，在噴油器控制電路中串聯(lián)一個(gè)電阻R，串聯(lián)的電阻R5R0(R0為噴油器電阻)，并在電阻R上并聯(lián)一個(gè)短路開關(guān)S。2)電流驅(qū)動(dòng)方式的噴油器模擬原理如圖8-10b所示，在噴油器控制電路中串聯(lián)一個(gè)開關(guān)S，并在噴油器上并聯(lián)一個(gè)電阻R，并聯(lián)的電阻RR0(R0為噴油器電阻)。圖8-10模擬器的工作原理a)電壓驅(qū)動(dòng)式噴