电控汽油喷射式发动机的燃料供给系统.ppt

第五章：电控汽油喷射式发动机的燃料供给系统,第一节：概述 第二节：电控汽油喷射系统主要零部件的构造和工作原理 重点：电控汽油喷射系统的基本组成与工作原理；学会电控汽油 喷射系统总成部件的拆装 难点：各种传感器的结构与基本工作原理 教学目的：掌握汽油喷射系统的组成及工作原理 思考题：课后题,第一节：概述,电子控制汽油喷射系统始于1967年的德国BOSCH公司开发并应用的D-Jeronic系统，此后经历了模拟电路到数字电路，简单控制到计算机控制，单一（喷油）控制到综合控制（空燃比、点火时刻、怠速转速和废气再循环）。 美国GM公司的DEFI系统；Ford公司的EEC 系统；日本日产公司的ECCS系统；丰田公司的TCCS系统等。 一、电控汽油喷射系统优点： 二、电控汽油喷射系统的类型： 三、电控汽油喷射系统的组成和工作原理： 如图,一、电子控制汽油喷射系统的优点,1.计量准确、均匀点喷、随机修正，使空燃比经常保持在14.7最佳区内； 2.“三无”带来“三好” 无喉管阻力和进气预热的影响；无流动损失和调头换向和抢气的影响；无雾化不良、分配不均的影响。因而，充气效率好、燃烧条件好、热效率好。 获得动力性、经济性、净化性“三丰收” 发动机功率提高了1520；油耗率降低了15；排放污染值明显的减少（CO1；HC100X10。 3改善了使用性能 冷起动性能、热起动性能、过渡性能、急减速防污染性能、负荷自调性能、防止不熄火性能等。 4改善了汽油机对地理及气候环境的适应性 气候和环境变化时无需调整都能保持良好的综合性能,5.扩大了控制功能，增加了自诊功能 因用计算机（ECU）控制，可以覆盖点火、喷油、自动变速器、防抱死制动系统、巡航系统、空调系统、车身高度自调系统、防盗报警系统等。由于有存储、记忆能力，具备了自诊功能。 6.降低了汽油机油路和电路的故障率 其关键部件是“电脑”，10万km的故障率仅为11000；又因电控件多，而磨损件少，故障率明显减少。,二、电控汽油喷射系统的类型,1.按燃油喷射位置分类： 2.按喷油器安装部位分： 3.按汽油喷射方式分： 4.按空气量的检测方式分：,三、电控汽油喷射系统的组成和工作原理,1.组成：空气供给装置；供油装置；控制装置 。 2.各种典型的汽油喷射系统： 博世L型；博世D型；博世LH型；博世M型；节气门体汽油喷射系统。 3.工作原理： 4.电喷系统发展情况：,节气门体汽油喷射系统,单点喷射系统。与上述多点喷射系统不同,单点喷射系统只用一个或两个安装在节气门体上的喷油器,将汽油喷入节气门前方的进气管内,并与吸入的空气混合形成混合气,再通过进气支管分配至各气缸。 节气门体喷射系统有如下的特点: 它是向气流速度较高的大喉管中喷射,喷油压力只有0.1 MPa即可,可采用使用寿命较长的叶片式汽油泵,所以降低了对燃油系统零部件的技术要求,从而降低了成本；结构简单、工作可靠、维护方便。在小、中、大排量的汽油机中广泛使用；节气门体的热负荷小,喷油器不易污堵(碳化物、铅化物),故障率低,维修周期长；在性能上优于电控化油器,而不及多点喷射系统。 典型的单点喷射系统有通用汽车公司的TBI系统,福特公司的CFI系统,三菱公司的ECI系统和波许公司的Mono-叶特朗尼克系统,3.工作原理,电控单元首先读取进气支管真空度（进气量）发动机转速、水温传感器、进气温度、节气门位置传感器等传感器输入的信息，将这些信息贮存在ROM存贮器中的预置好的信息进行比较，进而确定这种状态下发动机所需的油量和点火提前时间。预先贮存在ROM存贮器内的信息是由发动机优化实验数据获得的。 一般，进气支管真空度（或进气量）和发动机转速是主参数，由它们可以确定在一般工况下的基本燃油供给量和基本的点火时刻。其它几个参数对基本量起修正作用，如：冷却水温度修正、进气温度修正、蓄电池电压修正、节气门瞬变（加速）修正、排气含氧量修正及暖机修正等。,D型,D型汽油喷射系统是最早应用在汽车发动机上的电子控制多点间歇式汽油喷射系统，其基本特点是以进气管压力和发动机转速作为基本控制参数，用来控制喷油器的基本喷油量。 D型汽油喷油系统: 结构简单，工作可靠。但控制精度稍差，当大气状态有较大变化时，汽车车速反应不良。 现代汽车发动机上所使用的D型汽油喷射系统都是经过改进的，如采用运算速度快、内存容量大的微机，完善控制功能等。 德国大众公司的1600型、奔驰250CE、奔驰280SE，日本丰田公司的HIACE、CROWN等轿车均采用D型汽油喷射系统。 如图1；图2。,第二节：电控汽油喷射系统主要零部件的构造和工作原理,一、空气供给装置主要零部件的构造与工作原理：图1；图2 1.进气管；2.空气流量计；3.进气管压力传感器；4.补充空气阀；5.怠速控制阀；6.节气门体。 二、燃油供给装置主要零部件的构造和工作原理：图1；图2；图3 1.电动汽油泵；2.喷油器；3.燃油压力调节器；4.冷起动喷油器及热时间开关；5.燃油压力脉动阻尼器。 三、电子控制装置主要零部件的构造与工作原理： 1.传感器；2.电控单元,1空气滤清器 2空气流量计 3节气门 4补充空气阀 5动力腔 6进气支管,1.进气管,加长进气管；动力腔、谐振腔。 气流惯性效应：进气管内高速流过的气流具有一定的惯性。 气流压力波效应：利用进气过程具有间歇性、周期性导致进气管内产生一定气流压力波在管道内反射形成的共振后的压力波提高进气量。,2.空气流量计,一、功用：将吸入的空气量转换为电信号送给发动机ECU，是发动机ECU确定发动机基本喷油量的重要信号之一。 二、分类： 1.翼片式空气流量计：结构及工作原理。 2.热线式空气流量计：结构及工作原理。 3.卡门旋涡式空气流量计 ：结构及工作原理。,工作原理,2.热线式空气流量计,组成： 1-金属防护网； 2-测试管； 3-铂热线； 4-温度补偿电阻 ；5-控制电路板 ；6-电源插座 ；7-壳体,3.卡门旋涡式空气流量计,组成：1超声波发生器 2至发动机 3与旋涡对应的疏密声波 4电路 5整形后矩形波 6接电控单元 7接收器 8卡门旋涡 9旋涡发生器10涡流稳定板l1信号发生器12整流器 13空气14旁通通路,4.补充空气阀,一、位置:在绕过节气门旁通气道上 二、作用: 在发动机低温启动和运行时，增加旁通气道中的空气量，使发动机快怠速运转缩短暖车时间；在正常温度运行中，逐渐减小旁通气道中的空气量，直到完全关闭旁通气道。 蜡式补充空气阀。,蜡式补充空气阀,1节气门 2怠速调整螺钉 3锥阀 4推杆 5蜡盒,5.怠速控制阀,利用传感器收集发动机的怠速运行状态，冷却液温度、空调开启情况、用电器负荷等信号，经ECU分析、比较、发出指令让执行机构实现对发动机怠速控制的装置。步进电动机式怠速控制阀。,6.节气门体,组成:节气门、节气门位置传感器，怠速旁通气到道、怠速控制阀等。,步进电机式怠速控制阀,供油装置构成,汽油箱、电动汽油泵、滤油器、油压调节器、分配管、喷油器、冷启动喷油器等。 作用：供油、滤油、调压、喷油。,1.电动汽油泵,汽油泵固定在汽油箱的底部，泵油压力可达0.20.47MPa。常用的有滚柱式和叶片式。 由于燃油是喷入负压的进气道中或混合室中，喷油压力要求不高，多点喷射的为0.20.47 MPa。低油压的多用叶轮式或涡轮式油泵，稍高油压的多用滚柱转子式或齿轮转子式汽油泵。,(1)滚柱式汽油泵,1进油口2接ECU电源接口(直流12V) 3回油口4出油口 。工作原理。,工作原理,1进油口 2限压阀 3汽油泵 4电动机 5单向止回阀 6出油口 7泵体 8滚柱 9转子,（2）叶片式电动汽油泵,电机、叶片泵、单向阀及滤网。 电压：12V; 泵油量：80120L/h; 油压：200350kPa; 优点：运转噪声小;油压脉动小；泵油压力高；叶片磨损小； 使用寿命长。,2.喷油器,喷油器是按ECU的指令在恒压下，定时、定量的喷油雾化。 喷油器由壳体、电磁线圈3、针阀1、回位弹簧7、滤网4、针阀和衔铁8组为一体，在回位弹簧的作用下关闭。喷油控制信号使大功率三极管导通或截止，脉冲电流使线圈产生磁吸力，将针阀吸起而喷油，喷油脉冲电流截止而停喷。 喷油器外形图。工作原理。,3.油压调节器,油压调节器的功用是根据进气支管真空度的变化来调节进入喷油器的燃油压力，使燃油系统的绝对油压和进气支管的空气压力之间的差值恒定不变。让喷油压力在不同的节气门开度下保持定值。保证发动机ECU对喷油量的精确控制（通过喷油时间长短）。 即喷油压力保持在300350kPa，不受转速和 节气门的影响，确保喷油压力恒定。 工作原理。,工作原理,喷油压力燃油压力进气支管绝对压力 (弹簧压力进气支管绝对压力) 进气支管绝对压力 弹簧压力（定值） 转速一定时：节气门开度x 回油量Q（用油量大）；节气门开度x回油量Q（用油量小） 节气门开度一定时：nx回油量Q（用油量小）；nx回油量Q（用油量大）,4.冷起动喷油器和热时间开关,冷态起动时，额外加大喷油量，使混合气瞬时变浓，便于着火起动。一般是10s以上的持续加浓时间，水温愈低、加浓时间愈长。气温-20 C时，喷油量为正常状态的两倍。 工作原理。,工作原理,a)冷起动喷油器喷油 b)冷起动喷油器停喷 1可动铁心 2进油口 3平面阀 4电磁线圈 5弹簧 6涡流式喷嘴 7双金属片 8白金触点 9电热丝,5.燃油压力脉动阻尼器,功用是减弱燃油总管中的压力脉动波，提供喷油精度和降低噪声。通常安装在燃油总管上，或在输油管上。实际效果。,三、电子控制装置主要零部件的构造于工作原理控制装置,电子控制装置包括电控单元、传感器、执行器及电路。如图所示。 1.传感器： 发动机温度传感器（CTS）；进气温度传感器（ATS）；节气门传感器（TPS）；转速传感器（SP） 和曲轴位置传感器（IGT/NE）；氧传感器（OX）；爆燃传感器（KS）；车速传感器（VSS）；水温传感器（CTS） 有的还装有辅助空气阀和控制冷起动喷油器的热时间开关等。 2.电控单元：控制器（微电脑ECU、ECM、ECI等）。,发动机温度传感器（CTS）,1传感器外壳成2导线 3热敏电阻 发动机温度传感器又称冷却液温度传感器。安装在发动机机体或气缸盖上后端出水管上,与冷却液接触，用来检测发动机冷却液的温度,并将检测结果传输给电控单元以便修正喷油量,进气温度传感器（ATS）,进气温度传感器功用是测量进气温度,并将温度变化的信息传输给电控单元作为修正喷油量的依据之一。通常安装在空气流量计上或进气支管处。,节气门传感器（TPS）,将节气门的开度信号转换成电压信号输送到发动机ECU，以便在节气门不同开度状态时控制喷油量。 分类： 开关式：与节气门同步转的可动触点。节气门全关闭可动触点与怠速触点接触；节气门50% 可动触点与功率触点接触；节气门中间开度可动触点无接触无检测信号。 线性式,线性式,高灵敏度的电位器，由两个与节气门联动的可动触点、电位器、怠速触点IDL 点火开关闭合，发动机ECU输入5伏电压， 另一触点在节气门关闭（怠速）时与怠速触点IDL接触，向ECU提供怠速信号，用于急怠速断油控制和点火提前角提前修正。,转速传感器（SP） 和曲轴位置传感器（IGT/NE）,发动机转速传感器是检测发动机转速的传感器,曲轴位置传感器是检测活塞上止点及曲轴转角的传感器,它们一般制成一体。发动机转速与曲轴位置传感器是发动机电子控制系统中最主要的传感器之一,是控制点火时刻和喷油时刻不可缺少的信号源,安装位置可在曲轴上、飞轮上、凸轮轴前端和分电器内。 主要有光电感应式、电磁感应式、霍尔效应式等类型, 其中以电磁感应式的应用较多。,光电式,l信号发生器 2信号盘 l分火头 2防尘罩 3信号盘 4分电器底 板 5光敏三极管 6发光三极管 光电式传感器一般装在分电器内,由信号发生器1和带光孔的信号盘2组成 。,电磁感应式,齿盘上有若干方齿，来作为信号产生的激励，旋转时由于空气隙的变化，使磁回路的磁通量发生变化，产生感应电动势，其大小和盘的转速成正比；其频率和转速与齿数的乘积成正比。这样，每转过一个齿就产生一个输出脉冲，曲轴每转一圈产生几十个脉冲，表示了曲轴旋转快慢的步数，经电脑处理后即确定曲轴的转速。,氧化锆氧传感器,氧化锆是具有传导氧离子能力的固体电解质，它能在氧分子浓度差的作用下产生电动势。 氧化锆内外表面处氧的浓度有较大差别时，锆管内外侧两铂电极之间将会产生电压。400度时参加工作。 Ford汽车用氧传感器。 三元催化转换器于空燃比的关系。 氧传感器的电压输出特性。,三元催化转换器于空燃比的关系,为了满足当前严格排放法规的要求。在电控汽油喷射的发动机上,均需安装三元催化转换器。 它可以把发动机尾气中的一氧化碳(CO),碳氢化合物(HC)氧化成二氧化碳和水,把氮氧化物(NOx)还原成氮和氧。 三元催化转换器安装在排气消声器的前边,尽可能地接近排气支管。,输出特性,氧传感器的输出特性是：使喷油量与排气中的氧含量成正比的变化。 即混合气浓时，排气中的氧含量少，氧离子从大气电极一侧向废气电极一侧扩散，两极间 产生升压电动势，输入ECU，喷油量即减少；反之则增多。其电压值随工况（十n）而变，在100 mV900 mV范围内变化，如加装加热器，可提高反应速度。,爆燃传感器（KS）,1压电元件;2外壳 传感器输出信号的频率范围 爆燃传感器安装在发动机缸体上