《汽车发动机燃油喷射技术（第3版） 第二章 电控汽油喷射系统结构与工作原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车发动机燃油喷射技术（第3版） 第二章 电控汽油喷射系统结构与工作原理（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 电控汽油喷射系统 结构与工作原理,第一节 空气供给系统 第二节 燃油供给系统 第三节 点火系统 第四节 电子控制系统,第一节 空气供给系统,空气供给系统的作用是为发动机可燃混合气的形成提供必要的空气，并计量和控制汽油燃烧时所需要的空气量。空气供给系统见图2-1，空气经空气滤清器、空气流量计（在L型EFI系统中）、节气门体进入进气总管，再分配到各进气歧管。 在冷却水温较低时，为加快发动机暖机过程，设置了快怠速装置，由ECU控制的怠速控制(ISC)阀可提供较多的空气量。这时经空气流量计计量后的空气，绕经节气门体经怠速控制阀直接进入进气总管，见图2-2。,返 回,第二节 燃油供给系统,燃油供
2、给系统的作用是供给发动机燃烧过程所需的燃油。燃油供给系统主要由燃油泵、燃油滤清器、油压脉动阻尼器、油压调节器、喷油器等组成，见图-。 一、 电动燃油泵 1 电动燃油泵的结构与原理 电动燃油泵的作用是把燃油从油箱内吸出并通过喷油器供给发动机各气缸。 （1） 滚柱泵 滚柱泵是目前电动燃油泵中最常见的结构形式，主要由转子、滚柱、泵体等组成，见图2-5。,下一页,第二节 燃油供给系统,（2） 齿轮泵 齿轮泵由带外齿的主动齿轮、带内齿的从动齿轮和泵套组成，其结构见图2-6。 （3） 涡轮泵 涡轮泵又称再生泵，泵的燃油输送和压力的建立完全是由液体分子之间的动量转换实现的。 （4） 侧槽泵 侧槽泵的结构与涡
3、轮泵不同，但工作原理却十分相似，即通过液体分子之间的动量转换使燃油具有动能与压力能。,下一页,上一页,第二节 燃油供给系统,2 电动燃油泵的控制 装有EFI系统的汽车，对电动燃油泵的工作应进行控制。当发动机运转时，油泵才工作；即使点火开关接通，发动机不转动，油泵也不工作。 （1） 油泵开关继电器的控制。油泵工作的控制，通常是指对油泵继电器的控制。 L型EFI系统油泵开关继电器的控制。 L型EFI系统油泵开关控制电路见图2-10。 D型EFI系统油泵开关继电器的控制。D型EFI系统以及一些采用卡门旋涡式空气流量计的发动机，其油泵控制电路见图2-11。,下一页,上一页,第二节 燃油供给系统,（2）
4、 油泵转速的控制 电阻器式。 图2-12为电阻器式油泵转速控制电路。在油泵控制电路中，增设了一个电阻器（降压电阻）和油泵控制继电器（或称电阻器旁路继电器）。 专设控制油泵用ECU式。 为了对油泵进行控制，尤其是对转速的控制，在这种控制方式中专设一个控制油泵工作的电子控制单元，见图2-13。,下一页,上一页,第二节 燃油供给系统, 微机直接控制油泵工作电压式。 随着发动机功率的增大，油泵的泵油量也必然增大，因而导致油泵消耗的电功率和油泵的噪声都比较大。 二、 燃油滤清器 燃油滤清器（图2-16）的作用是：清除汽油中的杂质，防止堵塞喷油器等部件，减少运动部件的磨损。 三、 燃油压力调节器 当发动机
5、停止工作时，油泵将停转，油压调节器在弹簧张力作用下使阀门关闭。,下一页,上一页,第二节 燃油供给系统,四、 电磁喷油器 电磁喷油器是发动机电控汽油喷射系统的一个重要的执行元件，它接受ECU送来的喷油脉冲信号，准确地计量燃油喷射量，同时，将燃油喷射后雾化。 1电磁喷油器的结构与工作原理 （1） 轴针式电磁喷油器 轴针式电磁喷油器主要由喷油器外壳、喷油嘴、针阀、套在针阀上的衔铁及电磁线圈组成，见图2-20。,下一页,上一页,第二节 燃油供给系统,（2） 球阀式电磁喷油器 为了适应现代轿车的低油耗、高功率要求，随着发动机的进气流 量范围的增大，喷油器的动态流量范围必须有足够大。 （3） 片阀式电磁喷
6、油器 片阀式电磁喷油器的结构见图2-24，它与其他类型喷油器的最大 区别在于只用一块0.5 g的圆形阀片来代替针阀（见图2-25）并与孔式阀片组合成液压阀。 （4） 单点喷射系统用电磁喷油器 德国Bosch公司的单点式电磁喷油器的结构见图2-26。,下一页,上一页,第二节 燃油供给系统,2 电磁喷油器的特性 （1） 电磁喷油器的工作特性 喷油器针阀工作特性见图2-29。 （2） 电磁喷油器的流量特性 电磁喷油器是发动机燃油喷射系统中的关键部件，它担负着计量和雾化燃油的任务，对发动机的动力性、经济性、可靠性及排气净化程度均有很大的影响。 （3） 电磁喷油器性能的基本评价指标 为了正确地评价喷油器
7、的工作特性，通常，以喷油脉冲周期为TZ10 ms时的下列指标作为电磁喷油器性能的评价指标。,下一页,上一页,第二节 燃油供给系统, 最小线性动态流量qmin。 最大线性动态流量qmax。 动态流量范围Rd。 喷油器的喷雾特性。 （4） 喷油器的驱动电路 喷油器的驱动方式分为电流驱动和电压驱动两种。电流驱动只适用于低阻喷油器；电压驱动既可用于低阻喷油器，又可用于高阻喷油器，见图2-34。,下一页,上一页,第二节 燃油供给系统,五、 燃油压力脉动阻尼器 当电动喷油泵泵油时或喷油器喷油时，在燃油输入管道内会产生燃油压力脉动，影响了喷油器的喷油精度。 为了避免这种现象产生，通常可安装燃油压力脉动阻尼器
8、来减弱燃油总管中的压力脉动波，有效提高喷油器的喷油精度及降低噪声。燃油压力脉动阻尼器通常被安装在燃油总管上，或安置在电动燃油泵上，还有的安装在输油管路上，但其功用与工作原理基本相同。,返 回,上一页,第三节 点火系统,点火系统主要由点火电子组件、点火线圈、火花塞及高压导线等组成。在EFI系统中的点火系统分为三种：一种是普通点火系统，一种是微机控制点火系统，而微机控制点火系又分成有分电器点火系统和无分电器点火系统。 一、 微机控制点火系统 微机控制点火系统是20世纪70年代末开始使用无触点点火装置后的又一重大进展，其最大的成功在于实现了点火提前角的自动控制，即可根据发动机的工况对点火提前角进行适
9、时控制。,下一页,第三节 点火系统,在微机控制的点火系统中，点火控制包括点火提前角的控制、通电时间控制和爆燃控制等三个方面，并具有以下特点： 在所有的工况及各种环境条件下，均可自动获得理想的点火提前角，从而使发动机在动力性、经济性、排放性及工作稳定性等方面均处于最佳。 在整个工作范围内，均可对点火线圈的导通时间进行控制，从而使线圈中存储的点火能量保持恒定不变，提高了点火的可靠性，可有效地减少能源消耗，防止线圈过热。,下一页,上一页,第三节 点火系统, 采用闭环控制技术后，可使点火提前角控制在刚好不发生爆燃的状态，以此获得较高的燃烧效率，有利于发动机各种性能的提高。 电源一般由蓄电池和发电机共同
10、组成，可供给点火系统所需的点火能量。 点火线圈能将点火瞬间所需的能量存储在线圈的磁场中，还可将电源提供的低压电转变为足以在电极间产生击穿点火的1520 kV高压电。 分电器可根据发动机的工作时序，将点火线圈产生的高压电依次送到各缸火花塞。,下一页,上一页,第三节 点火系统, 火花塞将具有一定能量的电火花引入气缸，点燃气缸内的混合气。 传感器主要用于检测发动机各种运行参数的变化，为ECU提供点火提前角的控制依据。其中，最主要的传感器是转速传感器、曲轴位置传感器和空气进气量传感器。 电子控制系统是点火系统的中枢。在发动机工作时，它不断地采集各传感器的信息，按事先设置的程序计算出最佳点火提前角，并向
11、点火控制装置发出点火指令。,下一页,上一页,第三节 点火系统, 点火控制模块是ECU的一个执行机构。它可将电子控制系统输出的点火信号进行功率放大后，再驱动点火线圈工作。 二、 无分电器点火系统 无分电器点火（DLI）系统是在微机控制的基础上，将点火系中的分电器总成用电子控制装置取而代之后制造而成，又称直接点火系。 1 来自曲轴位置传感器的信号 曲轴位置传感器由G1、G2及Ne等三个线圈组成（参见图2-45），其功能是用于判别气缸及检测曲轴转角的位置，以此来确定点火提前角和导通角。 ,下一页,上一页,第三节 点火系统,（1） G信号 G信号产生的原理与普通磁电式信号发生器的工作原理相同。 （2）
12、 G2信号 G2信号与G信号相同，但由于G2线圈与G线圈相位相差360 （3） Ne信号 Ne转子有24个齿，它每转一圈将产生24个信号，其信号产生原理同上。 2 微机的输出信号 当ECU检测到发动机的转速、进气量、水温、启动开关等信号后，便可精确计算点火提前角，以此向点火控制模块发出IGd1、IGd2及IGt信号（图2-46）。,返 回,上一页,第四节 电子控制系统,一、 传感器的结构与原理 传感器是装在发动机各部位的信号转换装置，用来测量或检测反映发动机运行状态下的各种物理量、电量和化学量等，并将它们转换成计算机能接受的电信号后再送给CPU。 （一） 空气流量计 空气流量计是测量发动机进气
13、量的装置，用于L型喷射系统中。 空气量信号是用来确定基本喷油量的主要依据之一。按其结构型式可以分为以下四种： 翼片式空气流量计。为体积流量型，在20世纪70年代较为流行。,下一页,第四节 电子控制系统, 卡门旋涡式空气流量计。为体积流量型，多见于三菱和丰田汽车上。 热线式空气流量计。 热膜式空气流量计。 1 翼片式空气流量计 翼片式空气流量计又称为叶片式或风门式空气流量计，主要由翼片、电位计和接线插头等组成，此外还包括怠速调整螺钉、油泵开关及进气温度传感器等，见图2-48。,下一页,上一页,第四节 电子控制系统,2 卡门旋涡式空气流量计 卡门旋涡式空气流量计直接用电子方法来测量进气量，与翼片式
14、空气流量计相比，它具有体积小、质量轻、进气道简单、进气阻力小等优点。 3 热线式空气流量计 热线式空气流量计的基本原理是：在空气通道中放置一个发热体，空气流经发热体时带走其热量，对发热体进行冷却。发热体周围通过的空气流量越多，被带走的热量就越多。,下一页,上一页,第四节 电子控制系统,4 热膜式空气流量计 热膜式空气流量计的结构和工作原理与热线式基本相同，见图2-60。只是将发热体由热线式改为热膜式，热膜是由发热金属铂固定在薄的树脂膜上构成。 （二） 进气歧管绝对压力传感器 D型EFI系统通过进气管压力和发动机转速推算发动机进气量。进气管压力的测定靠绝对压力传感器完成。,下一页,上一页,第四节
15、 电子控制系统,1 半导体压敏电阻式进气压力传感器 这种传感器常作为测定进气歧管内压力的传感器和增压充气时测定是否过压的传感器使用。 在单晶半导体上，通过扩散的方法加入一些不纯物质，就会形成了一定的电阻值。 2 电容式进气压力传感器 电容式进气压力传感器是使氧化铝膜片和底板彼此靠近排列，形成电容。利用电容根据膜片上下的压力差而改变的性质，获得与压力成比例的电容值信号，见图2-63。,下一页,上一页,第四节 电子控制系统,3 膜盒传动的可变电感式进气压力传感器 膜盒传动的可变电感式进气压力传感器主要由膜盒、铁心、感应线圈和电子电路等组成，其结构见图2-64。 4 表面弹性波式进气压力传感器 该进
16、气压力传感器的结构见图2-66。它是在一块压电基片上用超声波加工出一个薄膜敏感区，上面刻制换能器（压敏SAW延时线），换能器与电路组合成振荡器。,下一页,上一页,第四节 电子控制系统,（三） 曲轴转速与位置传感器 曲轴转速与位置传感器是发动机集中控制系统中最重要的传感器之一。可提供发动机的转速、曲轴转角位置及气缸行程位置信号，以此确定发动机的基本喷油时刻及点火时刻。 1 磁电式曲轴位置传感器 安装在分电器内的磁电式曲轴位置传感器的结构见图2-67，主要由转子和线圈组成。,下一页,上一页,第四节 电子控制系统,2 霍尔式曲轴位置传感器 霍尔式曲轴位置传感器是利用霍尔效应原理，来产生与曲轴转角位置相对应的电压脉冲信号。 霍尔效应原理见图2-75。 3 光电式曲轴位置传感器 光电式曲轴位置传感器主要由发光二极管、感光二极管、光栅盘和控制电路组成。图2-79所示为日产汽
