1、第三章,第一节 汽油喷射系统概述 第二节 空气供给系统 第三节 汽油供给系统 第四节 电控汽油喷射系统,第一节 汽油喷射系统概述,一、发动机汽油喷射的发展过程 二、汽油发动机电控系统的基本组成及功用 三、电控汽油喷射系统分类 四、缸内直喷式汽油机系统 五、电控汽油喷射发动机的优点,一、发动机汽油喷射的发展过程,二次大战后，汽油喷射技术才逐渐应用汽车发动机。年，德国- L型赛车装用了博世公司(Bosch)生产的第一台机械式汽油喷射装置，它采用气动式混合气调节器控制空燃比，向气缸内直接喷射。年，德国Mercedes-Ben S型轿车装备了博世公司和库格菲舍尔(Kugerfischer)公司共同研制
2、和生产的带油量分配器的进气管汽油喷射装置。世纪年代以前，车用汽油喷射装置大多数采用机械式柱塞喷射泵，其结构和工作原理与柴油机喷油泵十分相似，控制功能也是借助于机械装置实现的，结构复杂，价格昂贵，因此发展缓慢，技术上无重大突破，应用范围也仅仅局限于赛车和为数不多的追求高速和大功率的豪华型轿车上。在车用汽油发动机领域内化油器仍占有绝对优势。,二、汽油发动机电控系统的基本组成及功用,.空气供给系统 .汽油供给系统 .电控系统,.空气供给系统,图- 空气供给系统 空气滤清器 空气流量计 节气门 怠速控制阀,.汽油供给系统,图- 汽油供给系统 汽油压力脉动减振器 汽油滤清器 汽油泵 汽油压力调节器 冷起
3、动喷油器 点 火开关 喷油器 ECU,.电控系统,图- 电子控制系统,三、电控汽油喷射系统分类,.按有无反馈分类 .按喷油器安装部位分类 .按汽油的喷射方式分类 .按进气量的检测方式分类 .按喷射时序分类 .按结构分类 .按空气量的检测方式分类,.按有无反馈分类,()开环控制 该控制是指在发动机运行中，ECU检测发动机的各输入信号，并查出发动机ECU中固有的相应的控制参数，输出控制信号。 ()闭环控制 该控制是指ECU控制的结果反馈给ECU，ECU再根据发动机实际运行状况决定控制量的增减。,.按喷油器安装部位分类,图- 喷油器安装位置示意图 a)单点汽油喷射系统 b)多点汽油喷射系统 节气门上
4、带有喷油器 混合气 喷油器 节气门 空气 对进气门喷油,.按汽油的喷射方式分类,()缸内喷射 该喷射方式是将汽油直接喷射到气缸内。 ()进气管喷射 该喷射方式是目前普遍采用的喷射方式。,.按进气量的检测方式分类,()直接式检测方式 该方式是由空气流量计直接测量进入进气总管的空气量，这种方式也称为质量流量控制型，K型和L型汽油喷射系统均属于这种类型。 ()间接式检测方式 该方式不是直接检测空气量，而是根据发动机转速及其他参数，推算出吸入的空气量，现在采用的有两种方式：一种是根据进气管压力和发动机转速，推算出吸入的空气量，并计算适量的燃料量的速度密度，这种方式也称为速度密度控制型，例如D型汽油喷射
5、系统。,.按喷射时序分类,图- 喷油器喷射时序 a)同时喷射 b)顺序喷射 c)分组喷射,.按结构分类,表- 汽油喷射系统按结构分类,.按结构分类,图-6 机械式汽油喷射系统 速度继电器 热限时开关 节气门位置开关 喷油器 冷起动喷油器 汽油分配器 暖机调节器 汽油箱 电动汽油泵 蓄能器 汽油滤清器 最高转速切断阀 辅助空气阀 混合气控制器,.按结构分类,图- 机电结合式汽油喷射系统 冷却液温度传感器 热限时开关 喷油器 冷起动喷油器 汽油分配器 电液式压差调节器 油压调节器 混合气控制器 汽油滤清器 汽油箱 电动汽油泵 蓄能器 节气门位置开关 怠速空气调整器,.按空气量的检测方式分类,308
6、.tif,.按空气量的检测方式分类,图- 支管压力计量式电控汽油喷射系统 喷油器 冷起动喷油器 汽油压力调节器 ECU 节气门位置传感器 怠速空气调整器 支管压力传感器 汽油泵 汽油滤清器 冷却液温度传感器 热限时开关,.按空气量的检测方式分类,图- 叶片式电控汽油喷射系统 冷却液温度传感器 节气门位置开关 喷油器 油压调节器 空气流量计 汽油滤清器 汽油箱 电动汽油泵 ECU 辅助空气阀(空气调整器),.按空气量的检测方式分类,图- 热线式电控汽油喷射系统 冷却液温度传感器 节气门位置开关 氧传感器 喷油器 油压调节器 热线式空气流量计 汽油箱 电动汽油泵 汽油滤清器 怠速控制阀,四、缸内直
7、喷式汽油机系统,.福特PROCO稀薄燃烧系统 .丰田D稀薄燃烧系统 .三菱G稀薄燃烧系统,.福特PROCO稀薄燃烧系统,图- 福特PROCO稀薄燃烧系统 喷油器 火花塞 低热惯性 排气支管 活塞,.丰田D稀薄燃烧系统,图- 丰田D稀薄燃烧系统组成 唇状燃烧室 螺旋进气道 高压旋流喷油器 电控节流阀 电控EGR阀 高压油泵 三元催化器,.三菱G稀薄燃烧系统,图- 三菱G稀薄燃烧系统组成 高压燃料泵 立式进气管 高压旋 流喷油器 弯曲顶面活塞,五、电控汽油喷射发动机的优点,)在进气系统中，由于没有像化油器供油那样的喉管部位，进气压力损失较小。 )在汽车加减速行驶的过渡运转阶段，空燃比控制系统能够迅
8、速响应，使汽车加减速反应灵敏。 )当汽车在不同地区行驶时，对大气压力或外界环境温度变化引起的空气密度变化，可以进行适量的空燃比修正。 )在发动机起动时，可以用ECU计算出起动供油量，并且能使发动机顺利经过暖机运转。 )能提供各种工况下最适当的混合气空燃比，且汽油雾化好，各缸分配均匀，使燃烧效率提高。 )减速断油功能，亦能降低排放，节省汽油。,图- 喷油器使各缸喷油量相同,第二节 空气供给系统,一、空气供给系统的组成 二、空气供给系统的主要零件,一、空气供给系统的组成,空气供给系统的作用是测量和控制汽油燃烧时所需要的空气量。以L型系统为例(图-)，空气经空滤器后，用空气流量计测量，通过节气门体进
9、入进气总管，再分配到各进气支管。在进气支管内，从喷油器喷出的汽油和空气混合后被吸入气缸内燃烧。,二、空气供给系统的主要零件,.节气门体与怠速调整螺钉节气门体由节气门、旁通气道等组成(图-、图-)。节气门用来控制发动机正常运行工况下的进气量。由于EFI系统在发动机怠速时通常将节气门全关，故设一旁通气道，在发动机怠速时供给少量空气。节气门位置传感器装在节气门轴上，用以检测节气门开启的角度。有的节气门体上装有节气门缓冲器。为防止寒冷季节流经节气门体的空气中的水分在节气门体上冻结，有些节气门体上设有使发动机冷却液流经的管路。 .怠速空气调整器(空气阀)怠速空气调整器的功用：一是稳定发动机的怠速转速，从
10、而降低汽车怠速行速时的汽油消耗量；二是发动机在怠速运行时，若负荷增大，如接通空调、动力转向和液力变矩器等，则提高怠速转速(快怠速)，以防止发动机熄火。它是通过控制节气门旁通道的方式来实现怠速调整的。 .进气管进气管包括进气总管和进气支管。,第三节 汽油供给系统,一、汽油供给系统组成 二、电动汽油泵的构造和工作原理 三、汽油压力调节器的构造和工作原理 四、汽油滤清器及脉动减振器 五、电磁喷油器 六、冷起动喷油器和热限时开关 七、汽油分配管总成,一、汽油供给系统组成,图- 具有脉动阻尼器的汽油供给系统 (汽油泵置于汽油箱内),一、汽油供给系统组成,图- 汽油泵的外形,二、电动汽油泵的构造和工作原理
11、,.滚柱式电动汽油泵 .涡轮式电动汽油泵 .转子式和叶片式电动汽油泵 .电动汽油泵的性能改善 .通用别克车的汽油泵及汽油箱,.滚柱式电动汽油泵,图- 滚柱式电动汽油泵结构示意图 安全阀 滚柱泵 驱动电动机 单向阀 A进油口 B出油口,.涡轮式电动汽油泵,涡轮式电动汽油泵属内装泵，主要由驱动电动机、涡轮泵、单向阀和安全阀等组成。,.转子式和叶片式电动汽油泵,转子式汽油泵工作原理与滚柱式十分类似，主要是利用内外转子啮合过程中腔室容积大小的变化，将汽油以一定的压力泵出。由于泵腔数目较多，因而出油压力波动较滚柱式小。,.电动汽油泵的性能改善,()改进滚柱滚道的廓线 传统滚柱泵的滚道轮廓线是偏心圆，在排
12、油和吸油换相交替瞬间，泵室容积突然变化，汽油由高度压缩突变到泵室出现真空，这是产生噪声的根源。 ()改进涡轮泵叶片设计 涡轮泵叶轮上均匀分布的叶片和泵壳之间的相互作用力可能会产生能被人的耳朵感觉到的窄频带音调。 ()采用特殊的阻尼装置 在汽油泵吸油口采用充气软塑料空心垫，或者在汽油泵出油口采用一种专用的弹簧膜片式阻尼器，可将压力波动降低到原先的，噪声可相应降低dB。 ()采用双级泵的结构形式 由于汽油极易挥发，加上油泵工作时温度升高和吸油时产生局部真空，更助长了汽油的汽化，特别是汽油泵吸油腔内存在的气泡，将使泵油量明显减少，从而导致输油压力的波动。,三、汽油压力调节器的构造和工作原理,.基本结
13、构及工作原理 .通用别克车汽油压力调节器,.基本结构及工作原理,汽油压力调节器的主要功用是：使系统油压(即供油总管内油压)与进气支管压力之差保持常数，一般为kPa。这样，从喷油器喷出的汽油量便唯一地取定于喷油器的开启时间。ECU提供给电磁喷油器通电信号的时间长度，专业术语称为喷油脉冲宽度，简称喷油脉宽(单位ms)。,.通用别克车汽油压力调节器,带有真空控制的复合式的汽油压力调节器位于汽油分配管回油侧。该装置的目的是使MFI系统和施加在各喷油器的汽油压力保持恒定。,四、汽油滤清器及脉动减振器,.汽油滤清器 .汽油压力脉动减振器,五、电磁喷油器,.轴针式电磁喷油器 .球阀式电磁喷油器 .片阀式电磁
14、喷油器 .单点喷射系统用电磁喷油器 .通用别克的喷油器,.轴针式电磁喷油器,图- 轴针式电磁喷油器 a)结构图 b)连接图 滤网 电接头 磁化线圈 衔铁 针阀 喷油轴针 汽油分配管 保险夹头 上密封圈 下密封圈,.球阀式电磁喷油器,图- 球阀式电磁喷油器 弹簧 阀针 阀座 喷孔 护套 挡块 衔铁 喷油器体 磁化线圈 盖,.球阀式电磁喷油器,图- 片阀式电磁喷油器 喷嘴套 阀座 挡圈 喷油器体 铁心 汽油滤清器 调压滑阀 弹簧 磁化线圈 限位阀 阀片,.球阀式电磁喷油器,图- 同等级的球阀式与轴针式阀针的比较 钢球 导杆 衔铁 轴针,.片阀式电磁喷油器,图- 中央喷射单元结构 压力调节器 进气温
15、度传感器 电磁喷油器 节气门体 节气门,.片阀式电磁喷油器,图- 阀片工作情况 a)阀片静止在阀座上 b)阀片抬离阀座直至抵住挡圈 c)阀片离开挡圈落座 挡圈 弹簧 铁心 挡圈 阀片 阀座,.单点喷射系统用电磁喷油器,图- Bosch公司的单点式 电磁喷油器 电接头 磁化线圈 球形阀 斜置的喷油孔 汽油的流向,.单点喷射系统用电磁喷油器,图- Pierburg公司单点式电磁喷油器 电接头 中央铁心 滤网 磁化 线圈 针阀开启行程 针阀 阀座 阀弹簧 进油口 出油口,.通用别克的喷油器,图- Bosch和Multec喷油器 喷孔 针阀 电气连接 上部O形密封圈 进油滤清器 电磁阀绕组 下部O形密
16、封圈 导向板 阀芯弹簧 喷头 球座阀,图- Bosch和Multec喷油器 喷孔 针阀 电气连接 上部O形密封圈 进油滤清器 电磁阀绕组 下部O形密封圈 导向板 阀芯弹簧 喷头 球座阀,.通用别克的喷油器,图- 冷起动喷油器结构 电接头 磁化线圈 阀门弹簧 阀门 旋流式喷嘴,第四节 电控汽油喷射系统,一、汽油泵控制 二、喷油器控制 三、喷油量的控制,一、汽油泵控制,(一)采用汽油泵开关控制的汽油泵控制电路 (二)ECU控制的汽油泵控制电路 (三)具有转速控制的汽油泵控制电路,(一)采用汽油泵开关控制的汽油泵控制电路,图- 汽油泵控制电路(L型),(二)ECU控制的汽油泵控制电路,图- 汽油泵控
17、制电路(D型),(三)具有转速控制的汽油泵控制电路,.电阻器式 .专设控制汽油泵用ECU式 .发动机ECU直接控制式,.电阻器式,图- 电阻式汽油泵转速控制电路,.专设控制汽油泵用ECU式,图- 汽油泵控制电路(专设汽油泵ECU式),.发动机ECU直接控制式,图- 汽油泵控制电路(ECU直接控制),.发动机ECU直接控制式,图- 汽油泵工作电压特性,二、喷油器控制,.喷油器的控制和驱动方式 .冷起动喷油器的控制,.喷油器的控制和驱动方式,图- 汽油喷射控制系统,.喷油器的控制和驱动方式,图-6 喷油器的驱动方式 a)一喷油器附加电阻 b)两喷油器附加电阻 c)三喷油器附加电阻,.喷油器的控制和
18、驱动方式,图-6 各种驱动方式的电流波形,.冷起动喷油器的控制,图-6 冷起动喷油器限时开关控制电路,.冷起动喷油器的控制,图-6 ECU与限时开关协同控制电路,.冷起动喷油器的控制,图-6 冷起动喷油器喷油的范围,.冷起动喷油器的控制,图-6 喷油信号的产生示意图,三、喷油量的控制,.起动工况 .起动后喷油控制 .其他情况的喷油控制方式,.起动工况,图-6 冷却液温 度喷油脉宽图,.起动后喷油控制,)起动后加浓。 )暖机加浓。 )进气温度修正。 )大负荷加浓。 )过渡工况空燃比控制。 )怠速稳定性修正(D型)。,.起动后喷油控制,图-6 喷油脉宽的确定,.起动后喷油控制,图-6 喷油滞后,.起动后喷油控制,图-6 基本喷油脉宽三维图,.其他情况的喷油控制方式,()断油控制 ()加速喷油控制 当发动机由怠速向起步过渡时，由于汽油供给惯性的原因，会出现瞬时混合气过稀现象。,()断油控制,)减速断油。 )发动机超速断油。 )汽车超速行驶断油。,图- 减速断油控制,
