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1、第五章 汽油直接喷射发动机供给系5.1 概述25.2 进气系统8. 喷油系统10. 控制系统11学习目标： 1.掌握燃油喷射系统的组成；2.掌握进气系统的组成及各零部件的结构特点； 3.掌握喷油系统的组成及各零部件的结构特点； 4.掌握控制系统的组成及各零部件的结构特点。学习方法：介绍汽油喷射系统的组成，通过多媒体课件动态演示，并和汽车拆装与调整实践教学相辅相承，使学生掌握燃油喷射系统的工作原理。学习内容： 一、概述 二、进气系统三、喷油系统四、控制系统学习重点： 1.燃油喷射系统的组成；2.空气流量计的工作原理； 3.喷油系统的组成和各零部件的结构特点；4.控制系统的组成及结构类型。作业习题
2、： 1.与化油器式的供给系相比，电控汽车喷射系统具有哪些优点？2.电控汽油喷射系统由哪些部分组成？3.负荷传感器有哪几种形式？4.转速传感器有哪几种形式？5.1 概述燃料供给系的任务是根据发动机各种工况的要求，配置出一定数量和浓度的可燃混合气供给气缸。通常采用两种汽油供给系统，一种为化油器系统，另一为电子汽油喷射系统（ Elec-tronicFuelInjection ）简称 EFI 。这种两系统均依据节气门开启的角度、发动机转速以及计量的进气量来供给适当空燃比的混合气。电控汽油喷射系统是利用各种传感器检测发动机的工作状态，经电脑的判断、计算，使发动机在不同工况下，均能获得合适浓度的可燃混合气
3、。虽然电控汽油喷射系统与化油器都是为了在不同的工况下配置出一定数量和浓度的可燃混合气，但混合气形成、冷起动、暖机、加速等工况有许多不同之处。 5.1.1 电控汽油喷射系统的优点： ( 1 )混合气的分配均匀性好在多点喷射系统中，由于每一个气缸都有一个喷油器，其喷油量由电子控制单元根据发动机转速、负荷的变化，以及其他状态变化进行精确地控制，故能使汽油均匀分配给各气缸。另一方面可燃混合气浓度的改变只需控制喷油器开启的时间，因而能较容易地满足各种工况的要求，这对发动机有害排放的控制和燃油经济性的改善都是很有利的。( 2 )任何工况下都能获得精确的可燃混合气浓度为了保证发动机在各种工况下都能供给适当浓
4、度的可燃混合气，化油器配置了各种油系或装置，这些装置当转速由低向高变化时，混合气都会短暂地变稀，此外由于混合气分配不均，为了保证发动机正常运转，均需将混合气浓度适当偏浓，这会导致汽油经济性和排放性能恶化。在电控汽油喷射系统中，无论发动机的转速和负荷怎样变化都能连续地、精确地供应可燃混合气，因此同样有利于有害排放的控制和提高燃油经济性。( 3 )加速性能好如前所述，化油器发动机加速响应不好。在电控汽油喷射系统中，由于喷油器装在进气门附近，汽油又以一定的喷油压力从喷油器喷出，形成雾状、极易与空气混合，使送至气缸的混合气浓度及时地随节气门开度变化而立即改变。( 4 )良好的起动性能和减速减油或断油
5、绝大多数装用电控汽油喷射系统的发动机都是通过检测冷却水温度、起动转速、起动次数、起动经历的时间等因素来确定起动时可燃混合气的浓度，因而可以精确地控制空燃比。有些发动机还装有冷起动喷油器，以提高起动能力。车辆减速时，节气门关闭，由于惯性发动机还会以高速运转一段时间，但此时进入气缸的空气量减少，进气歧管内的真空度增大。在化油器中，此时会使粘附于进气歧管壁面的汽油由于歧管内真空度急骤升高而蒸发后进入气缸，使混合气变浓，燃烧不完全，废气中碳氢含量增加。在电控汽油喷射系统中，当节气门关闭而发动机转速超过预定转速时，喷油就会停止，使废气碳气含量减少，并可降低汽油消耗。( 5 )充气效率高在化油器系统中，由
6、于化油器喉管的节流作用，使发动机充气量减少，从而影响发动机的动力性能。在电控汽油喷射系统中，汽油以一定的压力从喷油器喷出，可以与空气充分地混合，不需要喉管，因而进气截面可以加大，还可利用进气惯性吸进更多的混合气。5.1.2 电控汽油喷射系统的分类 ( 1 )按喷油器数量分：多点喷射：每一个气缸有一个喷油器，英文缩写为 MPI （ MultiPointInjection ）。 单点喷射：几个气缸共用一个喷油器，英文缩写为 SPI （ SinglePointInjection ）。因其喷油器设在节气门体上，因而称节气门体喷射，英文缩写为 TBI （ ThrottleBodyInjection ）。
7、( 2 )按喷油地点分：缸内喷射：在压缩行程开始前或刚开始时将汽油喷入气缸内。这项技术用于稀薄燃烧的汽油机。 喷在进气门前：喷油器装在进气管上，只用于多点喷射系统。喷在节气门上方：喷油器装在节气门上方，只用于单点喷射系统。( 3 )按进气量检测方法来分：速度 - 密度法：通过测量进气歧管内的真空度和温度来计算每循环吸入空气量。由于空气在进气管内压力波动，测量精度较差。 质量 - 流量法：用空气流量计直接测量单位时间内吸入进气歧管的空气量，再根据转速算出每循环吸气量。这种测量方法比速度 - 密度法准确，因而可更精确地控制可燃混合气浓度。 ( 4 )按喷油时间间隔分： 连续喷射：不能用于缸内喷射，
8、常见于机械喷射装置。 间歇喷射：在一定的曲轴转角内喷油。( 5 )按控制方式分：按控制方式可分为开环控制和闭环控制。( 6 )按多点喷射的喷油方式分：同时喷油：各缸喷油器同时喷油。 分组喷油：将各个气缸喷油器分成若干组，点火间隔为 360 度曲轴转角的两个喷油器为一组，同组喷油器同时喷油。 顺序喷油：各缸喷油器按照发动机的点火顺序分别进行喷油。 5.1.3 电控汽油喷射系统的控制功能 ( 1 )汽油喷射控制发动机各种运行工况的基本喷油持续时间存放在电子控制单元的存储器中，电子控制单元根据空气流量计或绝对压力传感器提供的负荷信号，转速传感器提供的转速信号，在电子控制单元中获得基本喷油量，并通过检
9、测到的冷却水温度传感器，空气温度传感器，蓄电池电压等信号对基本喷油量进行修正，计算出最佳喷油持续时间。在大多数发动机中，喷油定时是不变的，但有一些发动机喷油定时随发动机工况变化而不同。( 2 )点火提前控制发动机各种运行工况下的基本点火定时数据也存放在电子控制单元的存储器中，电子控制单元根据来自各种传感器的信号控制点火正时，使点火时刻保持在最佳值。( 3 )怠速控制 电子控制单元根据发动机怠速运行工况的要求控制发动机转速。在电子控制单元存储器中存储了不同工况的怠速控制目标值，电子控制单元根据发动机转速、冷却水温度、空调开关、动力转向等信号控制怠速，使怠速接近目标值。( 4 )诊断功能 电子控制
10、单元不断地检测各种传感器的输入信号，若任何一个信号出现不正常现象时，电子控制单元即将不正常的现象用数据形式存入存储器，需要时，可通过数据或灯光闪烁来显示。( 5 )安全保险功能 如果电子控制单元检测到输入的信号不正常，将按照内存中存储的固定值（缺省值）代替，以便控制发动机，使发动机能够继续维持工作。 电子控制单元本身出现故障时，装有备用控制系统的发动机能继续对喷油和点火进行控制，使车辆继续行驶。( 6 )发动机的其它控制 在一些发动机中，还有进气旋流阀控制，增压器压力控制，废气再循环，气门正时，进气管长度等电子控制功能。 5.1.4 电控汽油喷射系统的组成电控汽油喷射系统大致可分为进气系统、喷
11、油系统、点火系统和控制系统四个部分。( 1 )进气系统进气系统为发动机可燃混合气的形成提供必需的空气。空气经空气滤清器、空气流量计（只在质量流量法的电控发动机系统中采用）、节气门体、进气总管、进气歧管进入气缸。在有些发动机中，当油门踏板完全松开时，节气门全闭，发动机在怠速工况下运行，空气经旁通通道直接进入气缸。( 2 )喷油系统汽油从油箱由汽油泵泵出，流经汽油滤清器到喷油器喷出。在多点喷油系统中，喷油压力在 0.2MPa 范围内；在单点喷油系统中，喷油压力在 0.070.12Mpa 之间。多余的汽油经油压调节器流回油箱。喷油量由喷油器通电时间的长短来控制。 为了改善低温时的起动性能，有的发动机
12、在进气总管上安装了一个冷起动喷油器。冷起动喷油器的喷油时间由起动喷油定时开关控制（在某些发动机中，由电子控制单元和起动喷油器定时开关共同控制）。( 3 )点火系统电子控制单元将产生的点火定时信号（ Igf ）送给点火器，接通或断开点火线圈的初级电路，使火花塞跳火，与此同时点火器反馈给电子控制单元一个点火确认信号（ Igt ）。( 4 )控制系统 控制系统由传感器、电子控制单元和执行器组成，其核心是电子控制单元。电子控制单元根据进气歧管绝对压力传感器或空气流量计的信号计算进气量，并根据进气量和发动机的转速获得基本喷油持续时间和基本点火提前角，然后依据冷却水温度、进气温度、节气门开启角度、蓄电池电
13、压等各种工作参数进行修正，得到发动机在这一工况下运行的最佳喷油持续时间或最佳点火提前角。 根据发动机的要求，电子控制单元还可以控制怠速、废气再循环和其他系统。5.2 进气系统空气经空气滤清器、进气总管、进气歧管进入气缸。在速度密度法的电控发动机中，进气歧管压力传感器检测空气量；在质量流量法的电控发动机中，进气量由装在空气滤清器后的空气流量计检测。节气门装在节气门体上，控制进入各缸的空气量。当温度低时，空气阀打开，空气经空气阀进入进气总管，这部分外加的空气可提高怠速转速。在装有怠速控制阀的发动机中，由怠速控制阀完成空气阀的作用。5.2.1 节气门体( 1 )节气门体的结构节气门体包括发动机正常运
14、行工况控制进气量的节气门和怠速运行时少量空气通过的旁通通道。节气门位置传感器也装在节气门轴上，用来检测节气门开启的角度。有的节气门体上还装有空气阀。为了避免寒冷气候条件下节气门体结冰，有的发动机使冷却水流经节气门体。( 2 ) 怠速调整螺钉大多数电控汽油喷射发动机在怠速时节气门是全闭的，空气经旁通道进入进气总管。可用怠速调整螺钉调整怠速转速。电子控制单元还可通过步进马达或直接控制节气门开度的方法控制发动机的怠速转速。5.2.2 空气阀 它只是在发动机低温时调节进气量，控制发动机怠速转速。常见的有双金属型和石蜡型两种。( 1 ) 双金属型它由双金属元件和加热线圈组成。如图 5-7 所示发动机开始
15、运转时，温度低，空气阀处于开启状态，空气经节气门体的旁通通道、空气阀进入进气总管，如图 5-7a ）、 b) 所示。此时虽节气门是关闭的，但进气量较大，怠速转速高。电流流入加热线圈，使双金属元件温度升高，产生变形并慢慢地关闭活门，如图 5-7c ）所示，从而降低发动机怠速转速。 发动机暖机后，双金属元件不仅受到加热线圈加热，还受到发动机的热量加热、使活门保持关闭，发动机处于正常的怠速工作。当热机起动后，活门保持关闭，以免发动机快怠速运行。( 2 ) 石蜡型 石蜡型空气阀装在节气门体内。它由温度调节阀、活门弹簧 A 和活门弹簧 B 组成。温度调节阀内充满了石蜡，石蜡的体积随冷却水温度的变化而膨胀和收缩。如图 5-8 所示。 温度低时，调节阀收缩，活门弹簧 B 被压缩，活门弹簧 A 伸长，活门打开
