單元四 汽油機供給系統(tǒng)

PAGE17PAGE1第頁教學目標知識目標：掌握汽油機可燃混合氣成分對發(fā)動機性能的影響；掌握電控燃油噴射系統(tǒng)的概念、分類、組成和工作原理；掌握燃油供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)的組成、結構和工作原理；掌握電控汽油噴射系統(tǒng)油壓的檢測方法。能力目標：能夠檢測電控汽油噴射系統(tǒng)油壓素質(zhì)目標：教學重點燃油噴射系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)的結構及工作原理教學難點電控燃油系統(tǒng)的工作原理教學手段理實一體實物講解小組討論、協(xié)作教學學時教學內(nèi)容與教學過程設計注釋單元四汽油機供給系統(tǒng)〖理論知識〗一、汽油機供給系統(tǒng)概述1.汽油機的可燃混合氣1）供給系統(tǒng)的作用2）混合氣濃度的表示方法（1）空燃比。空燃比=空氣量/燃油量（2）過量空氣系數(shù)。過量空氣系數(shù)用α表示,它是燃燒過程中實際供給的空氣質(zhì)量與完全燃燒時所需要的理論空氣質(zhì)量之比。α=燃燒過程實際供給的空氣質(zhì)量/完全燃燒所需的理論空氣質(zhì)量3）可燃混合氣成分對發(fā)動機性能的影響可燃混合氣的濃度直接影響動力性和經(jīng)濟性。發(fā)動機的功率和耗油率都是隨著過量空氣系數(shù)α變化而變化的。（1）理想混合氣（α=1）。（2）稀混合氣（α＞1）。（3）濃混合氣（α＜1）。（4）燃燒極限。2.電控燃油噴射系統(tǒng)EFI電控燃油噴射系統(tǒng)EFI（electronicfuelinjectionsystem）是利用電子控制技術控制噴油器,將一定數(shù)量和壓力的汽油直接噴射到進氣管道或氣缸中,與進入的空氣混合而形成可燃混合氣的汽油機燃油供給裝置。3.電控燃油噴射系統(tǒng)的分類1）按噴射位置分類（1）缸內(nèi)噴射。（2）缸外噴射。缸外噴射按噴油器的數(shù)量不同,又可分為單點噴射和多點噴射。①單點電控燃油噴射系統(tǒng)（SPI）。如圖4-1所示，單點電控燃油噴射系統(tǒng)是在節(jié)氣門體上安裝一個或兩個噴油器,向進氣歧管中噴射燃油形成可燃混合氣。這種噴射系統(tǒng)又被稱為節(jié)氣門體燃油噴射系統(tǒng)或集中燃油噴射系統(tǒng),對混合氣的控制精度比較低,各個氣缸混合氣的均勻性也較差,現(xiàn)已很少使用。②多點電控燃油噴射系統(tǒng)（MPI）。多點電控燃油噴射系統(tǒng)在每一個氣缸的進氣門前安裝一個噴油器,如圖4-2所示。噴油器噴射的燃油在進氣門附近與空氣混合形成可燃混合氣,這種噴射系統(tǒng)能較好地保證各缸混合氣總量和濃度的均勻性。圖4-1單點電控燃油噴射系統(tǒng)圖4-2多點電控燃油噴射系統(tǒng)2）按進氣量檢測方式分類（1）直接檢測型（L型）。直接檢測型汽油噴射系統(tǒng)采用空氣流量計直接測量單位時間發(fā)動機吸入的空氣量,如圖4-3所示。直接檢測型包括體積流量方式和質(zhì)量流量方式兩種。圖4-3L型電控汽油噴射系統(tǒng)（2）間接檢測型（D型）。間接檢測型汽油噴射系統(tǒng)中,利用進氣歧管絕對壓力傳感器檢測進氣歧管內(nèi)的絕對壓力,如圖4-4所示。圖4-4D型電控汽油噴射系統(tǒng)3）按噴射時刻分類電控燃油噴射系統(tǒng)按噴射時刻分連續(xù)噴射系統(tǒng)和間歇噴射系統(tǒng)。二、電控燃油噴射系統(tǒng)的組成與工作原理1.電控燃油噴射系統(tǒng)的組成電控燃油噴射系統(tǒng)根據(jù)工作情況總體上可分為三大部分,即燃油供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng),如圖4-6所示。圖4-6電控燃油噴射系統(tǒng)的組成2.電控燃油噴射系統(tǒng)的工作原理汽油機電控燃油噴射系統(tǒng)通過各種傳感器將發(fā)動機的溫度、空燃比、油門狀況、發(fā)動機的轉速、負荷、曲軸位置、車輛行駛狀況等信號輸入電子控制裝置。電子控制裝置根據(jù)這些信號參數(shù)計算并控制發(fā)動機各氣缸所需要的噴油量和噴油時刻,將汽油在一定壓力下通過噴油器噴入到進氣管中霧化,并與進入的空氣氣流混合,進入燃燒室燃燒,從而確保發(fā)動機和催化轉化器始終工作在最佳狀態(tài)。三、燃油供給系統(tǒng)1.燃油供給系統(tǒng)的作用2.燃油供給系統(tǒng)的組成汽油機燃油供給系統(tǒng)主要由燃油箱、電動燃油泵、燃油濾清器、汽油分配管、噴油器、壓力調(diào)節(jié)器和回油管等組成,如圖4-7所示。圖4-7燃油供給系統(tǒng)1）電動燃油泵電控汽油噴射系統(tǒng)中應用的電動燃油泵通常有滾柱泵和渦輪泵兩種類型。滾柱泵。圖4-8滾柱式電動燃油泵渦輪泵。渦輪泵的結構和工作原理如圖4-10所示。圖4-10渦輪泵的結構及工作原理2）燃油濾清器燃油濾清器如圖4-11所示，其作用是濾去燃油中的氧化鐵、粉塵等雜質(zhì),防止噴油器針閥等精密機件堵塞,確保發(fā)動機穩(wěn)定工作,提高可靠性。圖4-11燃油濾清器3）燃油分配管燃油分配管的任務是將燃油均勻、等壓地分配到各缸噴油器中。4）燃油壓力調(diào)節(jié)器燃油壓力調(diào)節(jié)器如圖4-13所示，其作用是根據(jù)進氣歧管壓力的變化來調(diào)節(jié)進入噴油器的燃油壓力,使兩者保持恒定的壓力差。圖4-13燃油壓力調(diào)節(jié)器5）噴油器噴油器的功用是根據(jù)ECU發(fā)出的電信號,將一定數(shù)量的汽油適時地噴入進氣道或進氣管內(nèi),并與其中的空氣混合形成可燃混合氣。（1）軸針式噴油器。如圖4-14所示,當噴油器的電磁線圈沒有電流通過時,針閥在彈簧的作用下將噴油器的閥口關閉,噴油器不噴油。當電磁線圈通電時,線圈產(chǎn)生磁場,電磁吸力將銜鐵吸起上移,與銜鐵一體的針閥同時上移,噴油器的閥口被打開,燃油從精密的環(huán)形噴口以霧狀噴出。噴油器用專門的O形密封圈安裝,該密封圈為橡膠成型件,具有隔熱作用,能防止噴油器中的燃油產(chǎn)生氣泡,有助于提高發(fā)動機的高溫起動性能。噴油器經(jīng)燃油管或使用帶保險夾頭的連接插座與燃油分配管連接。圖4-14軸針式噴油器（2）球閥式噴油器。球閥式噴油器的針閥是由鋼球、導桿和銜鐵用激光束焊接成整體制成的,如圖4-15所示。為了保證燃油密封,軸針式針閥必須有較長且空心的導桿,而球閥具有自動定心作用,無須較長的導桿,因此,球閥式的針閥質(zhì)量輕,且具有較高的燃油密封能力,明顯優(yōu)于軸針式針閥。當噴油脈沖輸入電磁線圈時,線圈產(chǎn)生電磁吸力,固定在針閥上的銜鐵向上吸起,針閥抬離閥座,燃油開始通過噴孔噴出。當噴油脈沖終止時,吸力消失,針閥在彈簧力作用下返回閥座,于是噴油結束。因此,每次的噴油量取決于輸入電磁線圈的電流脈沖寬度。圖4-15球閥式噴油器四、空氣供給系統(tǒng)1.空氣供給系統(tǒng)的作用2.空氣供給系統(tǒng)的組成1）空氣濾清器2）空氣流量傳感器空氣流量傳感器可分為直接測量式和間接測量式。目前常見的直接測量式空氣流量計有葉片式、熱線式和熱膜式三種。（1）葉片式（翼板式）空氣流量計。它主要由流量板、電位計兩部分組成,空氣通過空氣流量計主通道時,流量板受到進氣壓力作用而偏轉,帶動電位計中的滑臂同軸旋轉,使得輸出電壓隨空氣流量變化,如圖4-16所示。圖4-16葉片式空氣流量計（2）熱線式空氣流量計。熱線式空氣流量計的基本測量元件是置于空氣流中的鉑絲制成的熱線,如圖4-17所示。圖4-17熱線式空氣流量計（3）熱膜式空氣流量計。熱膜式空氣流量計如圖4-18所示,其結構和工作原理與熱線式空氣流量計基本相同。圖4-18熱模式空氣流量計（4）進氣壓力傳感器。進氣壓力傳感器最常用的是半導體壓敏電阻式。它由硅膜片、集成電路、壓力傳感器和真空室的殼體等組成,如圖4-19所示。圖4-19進氣壓力傳感器3）節(jié)氣門位置傳感器（TPS）（1）作用。節(jié)氣門位置傳感器安裝在節(jié)氣門體上,用來檢測節(jié)氣門的開度,它通過杠桿機構與節(jié)氣門聯(lián)動,進而反映發(fā)動機的不同工況（怠速、加速、減速和全負荷等）。此傳感器可把發(fā)動機的這些工況檢測后輸入ECU,從而控制不同的噴油量。（2）類型。節(jié)氣門位置傳感器常見有開關式、滑動電阻式、綜合式。4）怠速控制裝置怠速轉速控制的實質(zhì)是對怠速時進氣量、噴油量、點火提前角的控制,通過對這三者的增減,以達到適合各工況的穩(wěn)定轉速。對怠速進氣量控制的對策、方式隨車型的不同有所不同,目前可分為空氣旁通式、節(jié)氣門直動式兩種基本類型,如圖4-23所示。圖4-23怠速空氣量的控制五、電子控制系統(tǒng)1.電控單元電控單元（ECU）是電子控制燃油噴射裝置的控制中樞,它由模擬數(shù)字轉換器、只讀存儲器ROM、隨機存儲器RAM、邏輯運算裝置和一些數(shù)據(jù)寄存器等組成。2.冷卻液溫度傳感器冷卻液溫度傳感器安裝在發(fā)動機缸體或缸蓋的水套上,與冷卻液直接接觸。其內(nèi)部裝有負溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）,利用半導體的電阻隨溫度變化而變化的特性,溫度愈低,電阻愈大；溫度愈高,電阻愈小。ECU根據(jù)這一變化便可測得發(fā)動機冷卻液的溫度,進行噴油量修正,當冷車起動和暖機階段供給較濃的混合氣,冷卻液溫度升高后供給稍稀的混合氣。3.進氣溫度傳感器空氣質(zhì)量大小與進氣溫度和大氣壓力的高低有關。當進氣溫度低時,空氣密度大,相同體積氣體的質(zhì)量增大；當進氣溫度升高時,相同體積的氣體質(zhì)量將減小。ECU根據(jù)發(fā)動機的進氣溫度和大氣壓力信號修正噴油量,使發(fā)動機自動適應外部環(huán)境溫度（寒冷、高溫）和大氣壓力（高原、平原）的變化。當進氣溫度低時（空氣密度大）,熱敏電阻的阻值大,傳感器輸入ECU的信號電壓高,ECU控制噴油器增加噴油量；反之,當進氣溫度高時（空氣密度?。?熱敏電阻阻值小,傳感器輸入ECU的信號電壓低,ECU將控制噴油器減少噴油量。4.發(fā)動機轉速與曲軸位置傳感器1）磁電式曲軸位置傳感器磁電式曲軸位置傳感器利用轉子旋轉使磁通量變化,從而在感應線圈里產(chǎn)生交變的感應電動勢信號,將此信號放大后,送入電腦ECU。2）霍爾式曲軸位置傳感器ECU通過電源使電流通過霍爾晶體管,旋轉轉子的凸齒經(jīng)過磁場時使磁場強度改變,霍爾晶體管產(chǎn)生的霍爾電壓放大后輸送給ECU,ECU根據(jù)霍爾電壓產(chǎn)生的次數(shù)確定曲軸轉角和發(fā)動機轉速。3）光電式曲軸位置傳感器利用發(fā)光二極管作為信號源。隨著轉子轉動,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(chǎn)生電壓信號,經(jīng)放大電路放大后輸送給ECU。5.爆震傳感器（KS）爆震傳感器安裝于氣缸體上,它能將發(fā)動機爆震情況轉換成電信號輸入給電控單元,供其修正點火時刻。6.氧傳感器（O2S）氧傳感器(λ傳感器)又稱空氣燃油混合比傳感器,用以控制發(fā)動機的燃燒狀況,隨時向ECU提供修正噴油量的電信號,是屬于有空燃比反饋功能的閉環(huán)控制系統(tǒng)?！夹〗Y〗1.汽油機供給系統(tǒng)的作用是將空氣與霧化后的汽油充分混合,形成可燃混合氣,提供給發(fā)動機,并對可燃混合氣的供給量及其濃度進行有效的控制,使發(fā)動機在各種工況下都能連續(xù)、穩(wěn)定運轉。做功后將廢氣排入大氣。2.可燃混合氣濃度的表示方法有空燃比和過量空氣系數(shù)。空燃比是指混合氣中空氣質(zhì)量與燃油質(zhì)量的比值,用A/F表示?？杖急葹?4.7的可燃混合氣稱為標準混合氣；大于14.7為稀混合氣；小于14.7為濃混合氣。過量空氣系數(shù)是指燃燒過程中實際供給的空氣質(zhì)量與理論上完全燃燒時所需要的空氣質(zhì)量之比,用α表示。α=1的可燃混合氣稱為理想混合氣；α大于1為稀混合氣；α小于1為濃混合氣。3.燃油消耗率最低時對應的可燃混合氣為經(jīng)濟混合氣,此時α=1.05～1.15。發(fā)動機輸出最大功率時的可燃混合氣為功率成分混合氣,此時α=0.85～0.95。4.汽油機供給系統(tǒng)主要由燃油供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三部分組成。燃油供給系統(tǒng)主要由燃油箱、電動燃油泵、燃油濾清器、汽油分配管、噴油器、壓力調(diào)節(jié)器和回油管等組成。燃油供給系統(tǒng)的作用是提供汽油噴射所需的壓力燃油,并在電腦的控制下將燃油噴入進氣歧管。5.空氣供給系統(tǒng)主要由空氣濾清器、空氣流量傳感器、節(jié)氣門位置傳感器和怠速控制裝置等組成。空氣供給系統(tǒng)的作用是測量和控制汽油在發(fā)動機內(nèi)燃燒時所需要的進氣量。6.電子控制系統(tǒng)主要由電控單元（ECU）、冷卻液溫度傳感器、氧傳感器、發(fā)動機轉速與曲軸位置傳感器、進氣溫度傳感器、進氣壓力傳感器和爆震傳感器等組成。電子控制系統(tǒng)的作用是收集發(fā)動機的工況信息并確定最佳噴油量、最佳噴油時刻及最佳點火時刻