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1、,电控汽油喷射系统的构造与检修,项目4.1 电控汽油喷射系统的概述,4.1.1 汽油机燃料供给系统的功用,燃料供给系统的功用是根据发动机不同工况，配制一定数量和浓度的可燃混合气，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去。目前汽油机的燃料供给系有化油器式燃料供给系和汽油喷射式燃料供给系。化油器式燃料供给系是汽油机传统的供给系，现已淘汰，而汽油喷射式燃料供给系在汽油机上的使用已经普及。故本章只介绍汽油喷射式燃料供给系。,4.1.2 汽油机可燃混合气的形成与燃烧过程,1汽油机各工况对可燃混合气的浓度要求 发动机的工况是发动机工作情况的简称。作为车用汽油机，其工况（负荷和转速）是复杂的，例如，超车、刹车
2、、高速行驶、汽车在红灯信号下起步或怠速运转、汽车满载爬坡等，工况变化范围很大，负荷的大小多用节气门的开度的百分数表示，负荷可以从O到100%，转速可以从最低到最高。,不同工况对混合气的数量和浓度都有不同要求，具体要求如下。 (1)小负荷与怠速工况 要求供给较浓混合气=0.60.9，这时气门开度较小，进入气缸内的可燃混合气量较少，而上一循环残留在气缸中的废气在气缸内气体中所占的比例相对较多，不利于燃烧，因此必须供给较浓的可燃混合气。 (2)中负荷工况 要求经济性为主，混合气成分=0.91.1，发动机大部分工作时间处于中负荷工况，所以经济性较好。中负荷时，节气门开度为25%一85%，故应供给接近于
3、相应耗油率最小的值的混合气，主要是l的稀混合气，这样，功率损失不多，节油效果却很显著。,(3)大负荷与全负荷工况 这时发动机发出最大功率Pe max，=0.850.95，节气门开度在85%100%，发动机发挥其动力性，而经济性要求居次要地位。 (4)启动工况 要求供给极浓的混合气 =0.20.6，使进入气缸的混合气有足够的汽油蒸气，以保证发动机顺利启动。 (5)加速工况 发动机的加速是指负荷突然迅速增加的过程。由于节气门突然开大，在瞬时加浓混合气，及时供给浓混合气，才能迅速提高发动机的转速，完成汽车的加速。,2可燃混合气的形成 汽油经过雾化，蒸发与空气按一定比例混合的混合气称可燃混合气。单位质
4、量可燃混合气中汽油的含量称可燃混合气浓度。混合气浓度用空燃比R和过量空气系数表示。 理论上1 kg汽油完全燃烧需要14.7kg空气。空燃比R=14.7(=l)的混合气称标准混合气（也称理论混合气）；R 14.7(1)的混合气称稀混合气。,不同的可燃混合气浓度对发动机动力性和经济性的影响如下： (1)标准混合气(R=15)，发动机的动力性和经济性均好，称为标准混合气。 (2)浓混合气(R =1314)，此时混合气较浓，燃烧速度最快，动力性最好，因而称为功率混合气。此时，废气中的一氧化碳(CO)和未燃烧的燃油碳氢化合物(HC)排出量较多。 (3)稀混合气(R =1617)，此时混合气较稀，燃烧最完
5、全，经济性最好，因而称为经济混合气。由于所供氧气充足，剩余的氧和氮生成氧化氮(NO；)随废气排出。,(4)过浓混合气（R = 6.513），此时混合气过浓，燃烧很不完全，产生大量的CO，排气管冒黑烟，发动机动力性和经济性明显变差。 (5)过稀混合气(R = 1720)，此时混合气过稀、燃烧缓慢、动力性和经济性明显变差。同时，废气中未燃烧的HC也显著增多。 (6)燃烧极限。R=6是燃烧上极限，R=21是燃烧下极限，因混合气太浓或太稀，虽能着火，但火焰无法传播，导致发动机熄火，此值为燃烧上极限和下极限。,不同的可燃混合气浓度对发动机动力性和 由此可知，动力性和经济性存在着矛盾，空燃比R控制在131
6、7范围内最有利，不获得动力性就获得经济性，或两者都较好。,3汽油机的燃烧过程 汽油机正常燃烧大约分为两个阶段：第一阶段是发火期，即从火花塞产生火花，促使火花附近的混合气急剧氧化，温度升高到出现第一个火焰；第二阶段是火焰推进期，此时活塞在上止点附近，火焰前峰以3070 m/s的速度逐渐向四周推进，到最远处，气缸内的压力和温度很快升高，直到可燃混合气烧完为止。,电控汽油喷射系统具有以下特点： (1)由于进气道中没有狭窄的喉管，因此进气阻力小，充气效率高，从而增加了汽油机的功率和转矩。 (2)可对混合气浓度和点火提前角进行精确的控制，使汽油机在任何工况下都处于最佳的工作状态，尤其是对过渡工况的动态控
7、制，更是化油器式发动机所无法做到的。 (3)配以高能电子点火装置，则可使汽油机使用稀可燃混合气。 (4)多点汽油喷射系统的汽油机各缸混合气的分配更均匀，使发动机怠速稳定。 (5)因进气温度较低而使爆燃得到有效控制，因而可采用较高的压缩比。,综上所述，在电子控制汽油喷射系统中，发动机的功率提高5% 10%，燃料消耗率降低5% 15%，有害气体排放量减少20%左右，汽车的加速性能提高，冷车启动更容易，暖机更迅速，并具有故障自诊断和保护功能。,项目4.2 电控汽油喷射系统的基本组成与工作原理,汽车喷射技术始于20世纪30年代，最初应用于飞机上，50年代开始用于汽车上。目前，大部分轿车均装配了汽油喷射
8、系统。,4.2.1 电控燃油喷射系统的分类,1.按进入气缸空气量的检测方式分类 按进入气缸空气量的检测方式分类，有直接检测型和间接检测型。,(1)直接检测型（L型） L型汽油喷射系统采用空气流量计直接测量单位时间发动机吸入的空气量，电脑不进行推算，然后，电控单元根据发动机的转速计算每一循环的空气量，并由此计算出循环基本喷油量，如图4.1所示。L型系统是采用空气流量计直接测量发动机进气量，因此对混合气浓度的控制精度要高于D型系统。,(2)间接检测型（D型） D型汽油喷射系统，采用绝对压力传感器检测进气管内的绝对压力，电控单元根据进气歧管的绝对压力和发动机转速计算出发动机进气量，然后根据发动机的进
9、气量和发动机的转速确定基本喷油量，如图4.2所示。,2按喷油器与气缸的数量关系分类 按喷油器与气缸的数量关系分类，有单点燃油喷射( Single Point Injection，SPI)系统和多点燃油喷射( Multi Point Injection，MPI)系统。,1)单点燃油喷射系统 单点燃油喷射系统是在节气门体上安装一个或两个喷油器，向进气歧管中喷射燃油形成可燃混合气。如图4.3所示，这种喷射系统又被称为节气门体燃油喷射系( Throttle Body fuel Injec-tion，TBI)或集中燃油喷射系统。这种燃油喷射系统对混合气的控制精度比较低，各个气缸混合气的均匀性也较差，现已
10、很少使用。,图4.3 单点燃油喷射系统,2)多点燃油喷射系统 多点燃油喷射系统根据喷油器的安装位置又可分为进气道喷射( Port Fuel Injection，PFI)和缸内喷射(Gasoline Direct Injec-tion，GDI)。,(1)进气道喷射(PFI) 在每一个气缸的进气门前安装一个喷油器，如图4.4所示。喷油器喷射出燃油后，在进气门附近与空气混合形成可燃混合气，这种喷射系保证各缸混合气总量和浓度的均匀性。目前大多数车型如奥迪A6、本田雅阁、捷达、桑塔纳以及GM公司的多点喷射系统(Multiple Fuel Injection，MFI)、日产公司的电子喷射系统( Elect
11、ronic Gasoline Injection，EGI)、发动机集中控制系统(Electronic Concentrated Engine Control SystemECCS)、丰田公司的丰田计算机控制系统(Toyota Computer Controlled System，TCCS)等都采用这种多点燃油喷射系统。,图4.4 进气道喷射,(2)缸内喷射(GDI) 将高压燃油直接喷到气缸内，如图4.5所示。这种喷射技术使用特殊的喷油器，燃油喷雾效果更好，并可在缸内产生浓度渐变的分层混合气（从火花塞往外逐渐变稀）。因此可以用超稀的混合气(急速时可达40：1)工作，油耗和排放也远远低于普通汽油发
12、动机。此外这种喷射方式使混合气体积和温度降低，爆震燃烧的倾向减小，发动机的压缩比可比进气道喷射时大大提高。但喷油器直接安装在缸盖上，必须能够承受燃气产生的高温、高压，且受发动机构造限制，采用较少。比较典型的缸内喷射系统有福特PROCO缸内喷射系统、丰田D-4缸内喷射系统和三菱4G缸内喷射系统。,图4.5 缸内喷射,3按喷油器的喷射方式分类 按喷油的持续性进行分类，电控燃油喷射系统分为连续喷射型和间歇喷射型两类。 (1)连续喷射型燃油喷射系统 在每个气缸口均安装一个机械喷油器，只要系统给它提供一定的压力，喷油器就会持续不断地喷射出燃油，其喷油量的多少不是取决于喷油器，而是取决于燃油分配器中燃油计
13、量槽孔的开度及计量槽孔内外两端的压差。,(2)间歇喷射型燃油喷射系统 在发动机运转期间间歇性地向进气歧管中喷油，其喷油量多少取决于喷油器的开启时间，即发动机控制模块( Electronic Control Unit，ECU)发出的喷油脉冲宽度。这种燃油喷射方式广泛地应用于现代电控燃油喷射系统中。 间歇性燃油喷射系统按喷油器控制方式又可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射，如图4.6所示。,图4.6 间歇型燃油喷射系统,4.2.2 电控汽油喷射系统的基本组成与工作原理,1电控燃油喷射系统的组成 喷射系统由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统三大系统组成，如图4.7所示 。 系统一般由空气滤清器、
14、进气管、节气门和怠速旁通道等构成。 一般由油箱、滤清器、汽油泵、喷油器、油压调节器、燃油脉动衰减器和油管等构成。 系统一般由控制器、主继电器、各种传感器和执行器构成。,图4.7电控燃油喷射系统构造示意图 1-喷油器；2-油压调节器；3-热线式空气流量计；4-怠速空气调节器； 5-节气门位置开关；6-冷却液温度传感器；7-氧传感器；8-电子控制器； 9-电动燃油泵；10-燃油滤清器；11-油箱,2电控汽油喷射系统的工作原理 控汽油喷射系统的工作原理如下（图4.8）。,图4.8 电控汽油喷射系统的工作原理,(l)发动机电控单元根据进气流量或进气管绝对压力、发动机转速、冷却液温度、进气温度和节气门位
15、置等传感器输入的信号。 (2)进气流量或进气管绝对压力和转速信号这两个主要参数，决定该工况下的基本燃油供给量和基本的点火提前角。其他各种参数起修正作用，如冷却液温度、进气温度、大气压力、蓄电池电压、节气门变化速率（加减速）和排气中氧含量等修正参数。 (3)与存储在只读存储器(Read Only Memory，ROM)中的参考数据进行比较，从而确定在该状态下发动机所需的喷油量、喷油正时和最佳点火提前角。,项目4.3 空气供给系统的构造与检修,汽车喷射技术始于20世纪30年代，最初应用于飞机上，50年代开始用于汽车上。目前，大部分轿车均装配了汽油喷射系统。,理论引导 系统的作用是向汽油机提供与发动
16、机负荷相适应的、清洁的空气，同时对流人发动机气缸的空气质量进行直接或间接计量，使空气在系统中与喷油器喷出的汽油形成空燃比符合要求的可燃混合气。 空气供给系统除了空气滤清器、进气总管和进气歧管外，还有电控汽油喷射系统特有的空气计量装置、节气门体、节气门位置传感器和怠速控制阀等，如图4.9所示。,图4.9 空气供给系统,4.31 空气计量装置,空气计量装置的作用是对进入气缸的空气质量进行直接或间接的计量，并把空气流量的信息输送到ECU。作为电控燃油供给系统的主控信号，在电控汽油喷射系统中用空气流量计或进气歧管绝对压力传感器两种方式测量进入气缸的空气量。,1空气流量计( Mass Air Flow，MAF) (1)热线式空气流量计 热线式空气流量计由温度补偿电阻（冷线）、白金热线、控制线路板及壳体等组成，进气道内布置有冷线（前）和热线（后），如图4. 10所示。温度补偿电阻（冷线）是一个温度电阻，用于检测进气温度；白金热线用铂制成，直径约70 m。根据白金热线的安装部位有主流测量式和旁通测量式。,图4.10 热线式空
