汽油发动机供给系.ppt

第四章汽油机供给系 邱卓丹 第一节普通汽油机供给系的组成及燃料 一 功用 根据发动机不同工况的要求 配制出一定数量及浓度的可燃混合气 供入气缸 最后将废气排入大气 汽油箱 汽油滤清器 汽油泵 油管 空气滤清器 过滤空气中的杂质 进 排气管 消声器 化油器 实现汽油的雾化 蒸发并与空气混合 配制出一定数量及浓度的可燃混合气 可燃混合气形成装置 燃油供给装置 空气供给装置 可燃混合气的供给 废气排出装置 二组成 桑塔纳轿车汽油供给系示意图 油箱 油管 汽油泵 汽油滤清器 化油器 空气滤清器 三 关于汽油 85 C 15 H 定义 从石油提炼而得的密度小 易于挥发的液体燃料 按提炼方法分类 直馏汽油 裂化汽油 热裂化 催化裂化 使用性能指标 10 馏出温度 标志轻质馏份的含量 影响冷态起动性 温度越低越好 50 馏出温度 标志中间馏分的挥发性 影响发动机的预热时间 加速性 稳定性 温度越低越好 90 馏出温度 标志重质难以挥发成份的多少 温度越低越好 蒸发性 易蒸发程度 热值 1kg汽油完全燃烧后所产生的热量约为44000KJ Kg 抗爆性 定义 汽油在气缸中燃烧 避免产生爆燃的能力即抗自燃能力 表征值 辛烷值越高抗爆性越好 研究法值 马达法值 10 抗爆剂 乙基液 有剧毒的四乙铅Pb C2H5 4 溴乙烷携出剂 结论 选择汽油的主要依据是 高则选辛烷值 我国于2000年7月1日全面推广无铅汽油 Pb 2 5mg L 蒸发性过强易产生气阻 汽油机工作时 由于温度升高而使汽油蒸汽到达饱和值 汽油泵和油管中便产生大量的汽油蒸汽泡 防碍液态汽油流畅 使汽油流量减小 汽油牌号 RQ 93 第二节简单化油器与可燃混合气的形成 一 汽化原理 1 空气进入 2 汽油吸出 3 可燃混合气形成 主量孔 浮子室 1 节气门开度 空气流量 流速 Ph 汽油流量 2 试验证明 汽油流量的增长率 空气流量的增长率 故可燃混合气由稀 浓 三 简单化油器的特性曲线 二 可燃混合气成分指标的两种表示方法 邱卓丹 一 可燃混合气成份对发动机性能的影响 第三节可燃混合气成份与汽油机性能的关系 试验 某汽油机在转速不变 节气门全开 不断更换不同尺寸的量孔 即得不同浓度的可燃混合气 把这些不同浓度的可燃混合气送入气缸 并测出相应的发动率及燃料消耗率 当 1时 由于各种客观条件 如时间条件的限制 汽油微粒和蒸气不能及时与空气绝对混合均匀 而造成经济性 油耗 邱卓丹 邱卓丹 二 汽车发动机各种工况对可燃混合气成份的要求 1 邱卓丹 二 汽车发动机各种工况对可燃混合气成份的要求 2 邱卓丹 综上所述 发动机各工况对可燃混合气的要求如下图 理想化油器特性 转速一定 简单化油器特性 1 相应于最大功率的 值 2 相应于最小油耗率的 值 3 理想化油器特性 邱卓丹 一 主供油系统 第四节现代化油器的各工作系统 自动调配混合器浓度 主供油系统 起动系统 怠速系统 加浓系统 省油器 加速系统 保证发动机正常工作时 化油器所供给的混合气随节气门开度加大而逐渐变稀 即使在大负荷直至全负荷也是如此 并在中负荷时接近最经济成份 1 功用 2 作用工况 3 校正方案 主喷管与化油器间加一通气孔 油井 用来降低主量孔处的真空度 除怠速和小负荷工况 化油器主供油系统工作演示 降低主量孔处真空度作用 引入极少量的空气到主喷管中 以降低主量孔内外压力差 从而降低汽油的流速和流量 以满足化油器理想供油特性 二 怠速系统 1 功用 2 怠速调节装置 3 设计要求 保证怠速和极小负荷时供给浓的混合气 a 0 6 0 8 应避免产生怠速反流 选择恰当的喉管尺寸 调节螺钉 低怠速 快怠速 小负荷 4 工作原理 邱卓丹 化油器怠速系统工作演示 三 起动系统 1 功用 发动机冷起动时 供给极浓的混合气 a 0 4 0 6 阻气门上装常闭自动阀或开几个进气孔 以防止起动后期混合气过浓熄火 2 设计要求 工作原理 阻风门轴 节气门开度达80 85 时才开始工作 起作用时刻只与节气门开度即负荷有关 而与转速无关 有功率停滞现象 3 机械加浓系统 机械式加浓系统工作演示 起作用的时刻取决于节气门后的真空度 Px 而节气门后的真空度 Px由节气门开度 转速决定 4 真空加浓系统 真空式加浓系统演示 五 加速系统 1 功用 在节气门突然开大时 及时供给一定量的额外燃油 使混合气临时加浓 a 0 7 以适应发动机加速的需要 延长喷油时间 改善加速性机构 连接板与活塞间的弹簧 邱卓丹 加速系统工作演示 第五节现代化油器的构造 一 构造 邱卓丹 一 构造 中体 上体 下体 总体 二 分类 1 根据喉管处气流方向分 邱卓丹 2 按喉管数目分 邱卓丹 3 按其空气管数分 单腔 多腔 双腔并动 双腔分动 为解决发动机因气缸数多 进气管道长 阻力大 使进气不均匀 发动机工作不稳定 且易于出现进气重叠 采用双式进气管 两个腔结构完全对称 节气门同步开启 可使各缸进气均匀 避免进气重叠 如 六缸机 1 5 3 6 2 4 则不相继发火的缸共用一进气管 123共一腔 456共另一腔 双腔并动式 双腔分动式 中小负荷时由主腔工作 提供经济混合气 在主 副两腔的节气门间设有联动装置 当主腔节气门开度超过70 大 全负荷 及高转速时 副腔的节气门 空气门便相继开启参与工作 提供浓度大且量多的混合气 三 汽车化油器 汽油泵的型号编制规则 4 按平衡与否分 非平衡式 平衡式 非平衡式 平衡式 平衡式化油器可防止因空滤器的阻力作用而引起真空度增大 油量 即防止混合气自动加浓 五 化油器的操纵机构 邱卓丹 一 汽油箱 贮油 第六节汽油供给装置 组成 汽油箱 滤清器 油泵 油管 作用 贮存 清洁 输送燃油 1 数量 普通车 1个 越野车 主副2个 2 储备里程 200 600km 3 安装位置 货车 车架外侧 驾驶员座下 货台下 轿车 车架后部 邱卓丹 4 油箱盖 空气阀 防止因汽油输出油面降低后 箱内产生较大真空吸力使汽油不能被汽油泵吸出 P 0 98个大气压则开启 蒸气阀 为避免外界温度过高 使箱内汽油蒸发过多而压力过大 1 1个大气压则开启 邱卓丹 二 汽油滤清器 清洁汽油 使汽油进入油泵前 经滤清器除去其中的水分及杂质 否则杂质进入油泵或化油器会使部件发生故障 每行驶6000Km 应清洗一次滤芯 邱卓丹 进 出油口不可装反 泵油量为发动机油耗量的2 4倍 将燃油从油箱吸出 经油管 滤清器 最后泵入化油器 机械驱动膜片式 广泛应用 由凸轮轴上的偏心轮驱动 电动式 三 汽油泵 1 作用 2 类型 电喷汽油发动机燃油喷射系统 邱卓丹 汽油喷射技术始于20世纪30年代 最初用于飞机上 50年代开始用于汽车上 我国于2003年1月1日起要求新产汽油车装配电喷系统 一 混合气配制的方式 邱卓丹 二 现代汽油喷射系统的分类 按喷射部位分 缸内喷射 进气管喷射 集中 节流阀体 单点喷射SPI 多点喷射MPI 邱卓丹 单点喷射 多点喷射 缸内喷射 按喷射时序分 连续喷射 断续喷射 独立喷射 次序喷射 同时喷射 分组喷射 邱卓丹 同时喷射 分组喷射 次序喷射 按空气量检测方式分 直接检测方式 质量流量型 LH 间接检测方式 体积型 L 速度密度型 D 歧管压力计式 按控制方式分 机械控制系统 K型 机电结合系统 K E型 D型 热线式 热膜式 电子控制系统 E型 Mono型 L型 Motronic型 LH型 卡门旋涡式 翼片式 节气门速度型 邱卓丹 邱卓丹 电子集中控制系统 波许公司 Motronic 通用公司 DEFI 福特公司 EEC III 日产公司 ECCS 丰田公司 TCCS 根据各种传感器送至ECU的发动机状况信号 由ECU运算后 发出控制喷油量 点火时刻 排放 增压等多种指令 实现多种功能的控制 第一节电控燃油喷射系统 EFI 三 EFI的突出优点 空气系统 供气装置 燃油系统 供油装置 电控系统 控制装置 一 EFI的控制原则 以电脑ECU为控制核心 以空气流量和发动机转速为控制基础 以喷油器等为控制对象 保证获得与发动机各种工况相匹配的最佳混合气成分 邱卓丹 三 EFI的组成 可实现空燃比的高精度控制 使各个工况都能得到最佳空燃比 最终提高发动机整机综合性能 提高Pe 驾驶性 降低be 排放 四 主要系统工作原理 邱卓丹 一 L型空气系统 节流阀体 空气室 发动机 空气流量计 空气滤清器 补充空气阀 邱卓丹 控制和测量发动机运行时吸入气缸的空气量 二 燃油系统 喷油器 电动油泵 油箱 油压调节器 燃油滤清器 进气门前的进气歧管 冷启动喷油器 空气室 回油管 低压 喷射 喷射 将汽油加压 计量和雾化后供给发动机 形成符合空燃比要求的可燃混合气 电控单元 ECU 接受来自各个传感器传来的信号 并完成对这些信息的处理和发出指令控制执行器的动作 各种传感器 把各种反映发动机工况和汽车运行状况的参数转变为电信号 电压或电流 提供给ECU 使ECU正确地控制发动机运转或汽车运行 执行器 用来完成电控单元发出的各种指令 是电控单元指令的执行者 三 电子控制系统 根据电子控制装置内存储的程序和数据 对发动机传感器送来的信号进行处理 存储 计算 判断 分析 自我修正 然后输出指令控制有关执行器动作 ECU CPU 中央处理器ROM 只读存储器PRAM 可编程的只读存储器RAM 运行数据存储器I O 输入 输出接口 ECU的简要工作过程 发动机启动时 ECU进入工作状态 某些控制程序或步骤从ROM中取出 进入CPU 通过CPU控制 一个个指令逐个进行循环 执行程序过程中 所需信息来自各传感器 从传感器来的信号首先进入输入回路 对其信号进行处理 并经I O接口进入微机 大多数信息存储在RAM内 根据指令再送至CPU 然后将存储在ROM中的参考数据引入CPU 并与传感器的输入信息比较 CPU对这些数据比较后 作出决定并发出输出指令信号 经I O接口 输出回路 控制执行器动作 2 ECU各组成简介 输入回路 将传感器送来的输入信号预处理 除去杂波 把正弦波变为矩形波 然后转换成微处理器 微机 电脑 所能接收的输入电平 A D转换器 模拟 数字转换器 从传感器送来的信号 有模拟信号和数字信号 其中相当一部分传感器输入的是变化缓慢的模拟 连续 信号 如空气流量计 水温传感器等 它们经输入回路处理后变成相应的电压信号 但这些信号微机不能直接处理 需经过相应的A D转换器 将模拟信号转换成数字信号后 才能输入微机 微型计算机 微机 电脑 CPU 根据需要 把各种传感器送来的信号 用内存程序和数据进行算术运算或逻辑运算处理 并把处理结果送至输出回路 运算器 控制器 寄存器 RAM 存放临时性的工作程序或数据 电源一断 内容即消失 ROM 存放固化程序或数据 它的内容只能被ECU读出而不能写入 断电后信息仍在 I O 它是CPU与传感器 执行器间进行信息交流的控制电路 起着数据缓冲 电平匹配 时序匹配等功能 总线 一束传递数据的内部连线 包括 数据总线 地址总线 控制总线 喷油器的基本控制电路和工作原理 发动机工作时 微机根据有关传感器和开关信号输入的信息 经运算判断后输出控制信号 控制大功率三极管导通与截止 当大功率三极管导通时 即接通喷油器电磁线圈电路 产生电磁吸力 磁芯被吸动 阀针随之离开阀座 即阀门打开 喷油器开始喷油 当大功率三极管截止时 喷油器电磁线圈电路被切断 电磁力消失 弹簧力又使针阀返回阀座上 使阀门关闭 喷油器停止喷油 喷油量的大小取决于喷油器开阀持续时间 即ECU指令的喷油脉冲宽度 理论空燃比的反馈修正 闭环控制 系数FO ECU根据氧传感器的电压输入信号 判定混合气浓稀程度 对由进气流量和转速确定的基本喷油量进行修正 以确保获得三元催化反应器所要求的理论空燃比 约14 7 电控喷射工作演示 上海桑塔纳2000轿车发动机电子控制汽油喷射系统 第二节EFI的相关传感器与执行器 调节器 过滤器 燃油导管 油泵 油箱 点火线圈 继电器 分电器 绝对压力传感器 空气旁通阀 空滤器 进气温度传感器 节气门位置传感器 氧传感器 ECU 蓄电池 点火开关 诊断口 水温传感器 喷头 爆震传感器 三元催化 将空气流量转换成电信号送给电控单元 该信号作为决定喷油量的基本信号之一 1 叶板式空气流量计 测量板打开的角度随进气量大小而变化 一 空气流量计 2 热线式空气流量传感器 原理 把通电加热的铂丝置于空气流中 使铂丝温度和吸入空气温度差保持一定 铂丝成为惠斯顿电桥中的一个臂 A 集成电路 RH 热线电阻RK 温度补偿电阻RA 精密电阻RB 电桥电阻 3 卡门涡流式空气流量传感器 在气流中央放置一个锥体状涡流发生器 当空气流过时 在涡流发生器下游将产生有规律交错的旋涡 当流经空气通道的空气流速变化时 将影响卡门涡流旋涡的频率 半导体压敏电阻式 由硅片 集成电路和真空室组成 原理 压力变化 硅片变形 应变电阻阻值变化 电桥输出电压变化 线性输出节气门位置传感器 利用滑动阻值的变化 测得与节气门开度相对应的输出电压 二 进气管绝对压力传感器 三 节气门位置传感器 TPS 1 磁电式传感器 当转子旋转时 线圈中磁通量发生变化 线圈产生感应电动势 磁电式转速传感器的转子信号盘通常安装在曲轴或凸轮轴上 也可安装在分电器内 四 转速和曲轴位置传感器 2 霍尔效应式传感器 当触发叶轮上的叶片进入永久磁铁与霍尔元件间时 磁场被叶片旁路 不产生霍尔电压 当缺口部分进入磁铁与霍尔元件之间时 磁力线进入霍尔元件 传感器输出电压信号 信号盘随分电器轴转动 产生透光和遮光交替变化 当发光二极管的光束照到光敏二极管时 光敏二极管产生电压 当发光二极管光束被挡住时 光敏二极管电压为0 3 光电式传感器 五 燃油压力脉动减振器 使燃油压力脉动衰减 以减弱燃油输送管道中的压力脉动传递 降低噪声 六 燃油压力调节器 使系统油压 即供油总管内油压 与进气歧管压力差保持常数 约0 25 0 30MPa 从而使喷油器喷出的油量唯一