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1、 汽油喷射系统概述汽油喷射系统概述目前，在许多汽车发动机上都装用了电子控制汽油喷射系统。它以一个电子控制装置（又称电脑或 ECU）为控制中心，利用安装在发动机不同部位的传感器，测得发动机的各种参数，按照预先设置的程序，精确地计量进入气缸的空气量，通过控制喷油器精确地控制喷油量，使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气，以求得最佳的动力性、经济性及排放性，提高汽车的使用性能。第一节第一节 汽油喷射概论汽油喷射概论随着电子装置在汽车上应用越来越广泛，电子控制汽油喷射系统的优点已日渐明显，并且随着时间的推移，采用电子控制汽油喷射系统的汽车将取代化油器式汽车。一、化油器供油系统和汽油喷射（）影响汽
2、油机性能的主要因素1压缩比对发动机性能的影响汽油机是按奥托循环即等容循环工作的，等容理论循环的热效率公式为：111kt(1-1) 中国最大的资料库下载 式中：压缩比；k气体的比热。随着压缩比的提高，循环热效率增大。一般压缩比在 10 以下时，增大一个压缩比单位，热效率大致可提高 2。发动机压缩比提高的同时还可使功率略有增加，并使混合气成分的可用范围加宽。其缺点是发动机要求使用辛烷值高的汽油，否则易产生爆震。因而发动机的压缩比不能无限提高。2空燃比对发动机性能的影响1kg 汽油完全燃烧所需要的空气量约为 14.7 kg，此为理论空气量。在汽车的实际运行中，发动机要在各种工况下燃烧，实际燃烧的空气
3、量不一定是理论空气量，它与发动机的结构和使用工况密切相关。实际空气量与理论空气量的比值称为过量空气系数 。1 的混合气称为稀混合气，1 的混合气称为浓混合气。混合气成分对燃烧过程和发动机的性能都有重大影响。图 1-1为火焰温度 Tf、输出功率 Ne与燃油消耗率 ge随空燃比的变化曲线。图 1-1 火焰温度、输出功率与燃油消耗率随空燃比变化曲线在实际空气量为 12.5 kg13.0kg 时，火焰传播速度最高，此时的混合气称为功率混合气，所发出的功率较大，主要满足动力要求。在实际空气量为 16.0 kg 时，火焰传播速度稍低，但此时油耗较低，称为经济空燃比，主要满足经济性的要求。由于混合气成分不同
4、，燃烧速度产生明显差异，结果排气成分的含量就不同。如图 1-2 所示，当供给浓混合气时，空气不足，燃烧不充分， NOx排放少，CO、HC 排放增多。供给稍稀的混合气时，燃烧较好，CO、HC 排放减少，但高温时 NOx增大很多。若混合气特别稀时，HC 反而增多。图 1-2 排气有害成分随空燃比的变化3点火正时对发动机性能的影响发动机燃烧时，燃烧最高压力点出现在上止点后 1014曲轴转角时，则发动机的平均有效压力和热效率都得到增高，而点火时间影响着燃烧最高压力点，因此点火正时对发动机的性能有很大影响。发动机正常燃烧时都需要有点火提前角。发动机工况不同，点火提前角就不同。每一种工况都有一个最佳点火提
5、前角。最佳点火提前角与发动机很多因素有关，其中最主要的是转速和进气管压力。如果点火过迟，大部分混合气的燃烧延迟至膨胀过程进行，燃烧最高压力与温度都降低，对发动机作功与效率都不利。如果点火过早，就会有相当部分混合气在压缩过程中燃烧，活塞所消耗的压缩功增大，对发动机作功不利，而且此时爆震倾向增大。最佳点火提前角是变化的。发动机转速增加，诱导期所占曲轴转角增大，为保持最大功率，应加大提前角。发动机负荷降低，节气门开度减小，进气管内压力下降，充气量减小，残余废气对新鲜气体稀释加大，混合气燃烧慢，也需加大提前角。实际发动机都安装有随转速或负荷改变来调节点火提前角的调节装置。(二) 汽油机混合气形成高速汽
6、油机的混合气形成只允许在极短的时间（约0.01s0.015s）内完成。混合气形成方式有两种，化油器式和汽油喷射式。混合气形成装置必须满足以下要求；1）供人气缸内的燃油与空气的混合气的量与质能够定性和定量调节，以实现发动机的工况匹配，获得发动机的最佳运行工况。2）在所有使用条件下，保证燃油在空气流中分布均匀，从而有可能实现供人各缸的混合气成分一致，实现各缸的混合气数量分配均匀。3）在寒冷气候、低温条件下能可靠地起动，在低怠速下运行稳定。4）能够根据发动机技术状况与使用条件来改变调节。5）在发动机长期使用过程中，供给系统的既定调节应保持不变。对汽车发动机混合气要求；燃油供给装置向进气管提供一定比例
7、的燃油与空气混合气，且混合气的量与质都必须适应汽车发动机各种不同运行工况的要求。混合气配剂的微小误差，就可以引起发动机动力性及经济性不良，排放增加。1）稳定工况要求的混合气。怠速工况要求极浓的混合气，小负荷要求稍浓的混合气，中负荷要求稀的混合气，大负荷要求稍浓的混合气，全负荷工况要求极浓的混合气。2）过渡工况要求的混合气。过渡工况的负荷和转速随时间在不断变化。例如，冷起动要求很浓的混合气，暖车时要求加浓逐渐减少的混合气，加速时要求加浓的混合气。(三) 化油器供油系统和汽油喷射系统汽油机燃料供给系统的任务是根据发动机各种工况的要求，将所需空燃比混合气供给气缸。通常采用两种燃油供给系统；一为化油器
8、系统，另一为电子燃油喷射系统。这两种装置均依据节气门开启的角度及发动机转速计量进气量，然后根据进气量供给适当空燃比的混合气进入气缸。化油器的结构比较简单，如图 1-3 所示。化油器供油是利用空气流动时在喉管处产生负压，把汽油吸到喉管中，再随气流流向各缸进气歧管的。图 1-3 化油器供油系统与汽油喷射系统的比较 1-化油器；2-喉管；3-进气气流；4-节气门；5-气缸体；6-喷油器汽油喷射发动机装有电子控制装置，它根据所检测到的空气流量计算出基本喷油量，然后依据各类信息传感器的信号对基本喷油量进行修正，计算出最佳喷油时间，最后由电脑向喷油器发出喷油信号，喷油器向进气歧管中喷入雾状汽油。如果空气流
9、量大，喷油器喷油时间就长；反之，喷油器的喷油时间则短。这样一来，经过电脑的判断、计算，使发动机在不同工况下均能获得合适的空燃比。二、为什么要采用电子控制汽油喷射发动机1）采用电子控制汽油喷射发动机，可以提高发动机的充气效率，使各气缸混合气分配比较均匀，精确控制各个气缸混合气与工况的匹配。可以按气缸内的不同位置实现燃料的分层燃烧。例如在火花塞附近用浓混合气以保证点火，末端混合气处用稀混合气可防止爆震，从而使发动机功率提高，油耗降低。2）排气污染降低，而且电喷发动机的成本比要达到同样排污标准的化油器式发动机低得多。3）适合全车电子控制化的要求。例如采用电子控制点火、电子控制变速器、电子控制制动防抱
10、死系统（ABS）等。4）发动机故障率，尤其是供油系和点火系的故障率大大降低。因为其中最关键的部件电子控制系统（ECU）10 万 km 行驶里程的故障率仅为 1。三、电子控制汽油喷射发动机的优点、现状与发展1电子控制汽油喷射发动机的优点1）电喷发动机比化油器式发动机节油 810。2）电喷发动机比化油器式发动机有效功率提高 1015。3）汽车加速性能好。4）汽车起动性能好。5）怠速转动平稳。6）电喷发动机比化油器式发动机排放低得多。CO 含量化油器式一般为3，汽油喷射式可达 0.5%。2. 电子控制汽油喷射发动机的现状与发展电子控制汽油喷射发动机自 1912 年开始研究，于 1937 年装在飞机上
11、，1952 年开始德国 BENZ 公司应用与汽车上,此后逐渐开始在汽车上应用。电子控制汽油喷射发动机再发达国家的装车率见表 1-1。 表 1-1到 1994 年底，美、日、德等国排量 2L 以上发动机的轿车几乎全部采用电子控制汽油喷射发动机。四、电子控制汽油喷射系统的控制功能1. 电子控制燃油喷射发动机各种运行工况的最佳喷油持续时间存放在 ECU 的存储器中。ECU 根据空气流量计或绝对压力传感器、转速传感器、进气温度传感器、冷却水温度传感器等提供的信号，计算出最佳喷油时间。在大多数发动机中，喷油定时是不便的，有些发动机中喷油定时随发动机的工况不同而改变。2. 电子点火提前 ESA装 国别 车
12、 年代 率美国德国日本1998 年58501990 年9085651992 年1009580发动机各种运行工况下的最佳点火定时的数据也存在 ECU 的存储器中。ECU 根据来自各种传感器（同 EFI）的信号控制点火正时，使点火时刻保持在最佳。3. 怠速控制 ISCECU 根据发动机怠速运行工况的要求控制发动机转速，在 ECU的存储器内存贮了不同怠速的控制目标值，ECU 根据发动机转速、冷却水温度、空调开关、动力转向等信号控制怠速，使怠速转速接近目标值。4诊断功能ECU 不断地检测传感器的输入信号，若 ECU 检测到输入信号中任何一个信号出现不正常现象，ECU 即将不正常现象用数据形式存入存储器
13、。需要时，可通过数据或故障灯显示。5安全保险功能如果 ECU 输入的信号不正常，ECU 将按照内存中存储的固定喷油持续时间和固定点火提前角控制发动机，使发动机能够继续维持简单的工作。6发动机其他辅助控制装置再一些发动机中，还装有进气旋流控制、EGR 控制、增压器压力控制及其他辅助控制装置。第二节 汽油直接喷射系统分类一、燃油直接喷射分类按目前车用喷射形式，为便于区别可以分为两大类；(一) 机械控制式燃油喷射系统其基本特点就是燃油和空气的配剂是通过机械方式达到的，根据检测到的空气量信号，决定发动机燃烧时所需的燃油量，然后将一定压力的汽油通过喷油器喷入进气歧管。1机械式汽油喷射系统（K 型）该系统
14、是一种机械液力控制的喷油系统。这种机械喷射的汽油供给是连续的，只要油管内的油压大于喷油器针阀的弹簧压力，喷油器即连续供油。燃油的供应量与点火顺序无关，只取决于发动机吸入的空气量。奥迪（AUDI）100 2.2E 即采用此方式。2机电混合控制的汽油喷射系统（KE 型）该系统与机械式喷射系统一样都属干机械控制的喷射系统，只是在系统中增设一个电控单元和若干传感器。这些传感器将表示发动机运行工况的各个信号传给电控单元，提高系统的灵活性，扩大功能范围。现在主要用于奔驰（MercedesBenz）380SEC、500SL等高级轿车上。(二) 电子控制式燃油喷射系统其基本特点就是燃油和空气的配剂是由电控单元
15、（ECU）来控制的，电控单元根据检测到的空气量信号，指令喷油器将一定量的燃油喷入进气歧管。1压力感应式电控多点汽油喷射系统（D 型）该系统采用进气管压力作为控制基本喷油量的主要因素，利用各种传感器感应采集的信号送入一个电控单元（ECU）中，根据发动机的各种工况实际需要来控制喷油量，目前切诺基上装有此系统。2流量感应式电控多点汽油喷射系统该系统以吸入空气流量作为控制喷油量的主要因素。利用各种传感器感应采集的信号送入一个电控单元（ECU）中、根据发动机的各种工况实际需要来控制喷油量。根据控制基本喷油量传感器的不同，又可分为以下几类：l）流量式电控汽油喷射系统（L 型）此种形式的喷射系统用叶板直接计
16、量空气的流量，以空气流量和转速作为控制基本喷油量的主要因素，丰田子弹头发动机上就装有这种系统。2）热线式电控汽油喷射系统（LH 型）铂丝热线电阻置于空气流量计中，空气流过将对热线电阻进行冷却，为保持其温度必须加大电流，以这种方式来计量空气流量。3）热膜式电控汽油喷射系统（LH 型）此种形式不采用价格昂贵的铂丝，而是将热线、补偿电阻、精密电阻等镀在一块陶磁片上，称为热膜式，热膜内的电阻丝起测量作用，空气流量计两侧有蜂窝状金属网，这样使发热体不直接承受空气流动所产生的作用力，提高了其使用寿命。4）卡门旋涡式电控汽油喷射系统在气流通道中放置一柱体，当气体通过时，在柱体后方产生许多旋涡，被称为卡门旋涡，涡流的大小与流速和流量成正比。该区处
