电喷发动机基础教程.doc

电喷发动机基础教程一、发展史美国空军1925年正式开发汽油喷射航空发动机，并于6年后进行了试飞。继而德国也在航空发动机上试验了汽油喷射系统。在第二次世界大战中，德国空军飞机几乎全部采用了汽油喷射。1930年，汽油喷射用于赛车。二战结束，汽油喷射转向车用。50年代，世界上大批量汽油喷射轿车投入市场。汽油喷射主要是多点喷射，它减少了吸气流损失，增强了充气功效，有利于提高发动机的扭矩和功率，减少尾气污染。但这一阶段的汽油喷射为机械喷射，即利用杆系传递负荷信息，利用离心块探测转速信息，通过空间凸轮控制循环喷油量。1957年，美国某公司推出了电子控制汽油喷射系统，这就是所谓电子喷射，简称电喷。电喷技术为发动机，乃至整个运输事业的发展开创了一个新纪元。起先用的是模拟电子喷射，后来发展到数字电子喷射。电子控制汽油喷射的优点主要表现为：一是对各种工况都能根据特定的目标对燃油定量实现最精确的优化，且各工况之间能做到最佳匹配；二是可实现闭合控制，确保充分燃烧，为使用三效催化转化器净化排气创造了条件，而且避免了因零件的磨损、空气密度的变化所带来的喷油量偏差。当然，电喷装置也有其自身的局限性：一是忌“电磁污染”。由于电喷装置是由EFI计算机控制的，车上不宜使用大功率无线电发射装置。比如10W以上的无线电对讲机、音响之类要注意远离EFI系统。二是忌过压或极性接反。在车辆保养时，要防止在不装蓄电池的情况下，使用专供起动用的起动电源直接起动发动机，或检查燃料时不拆去蓄电池搭线，装蓄电池时极性接反。否则，都容易破坏EFI系统。三是忌震动。EFI计算机无论是硬件还是软件，都不能受剧烈震动。四是要防止有水浸入电喷装置内部。五是电喷装置不可盲目拆检。电喷装置是高技术产品，一定要专业维修。检测时要使用专用仪器，按规程操作，以免造成损坏。二、电喷发动机的概述目前汽车工业发达的国家在汽油车上均采用汽油喷射系统，以满足日益严格的排放要求。r 混合气的各缸分配均匀性好r 汽车的加速性能好r 充气效率高r 良好的启动性能和减速减油或断油r 在任何情况下都能获得精确的空燃比三、电喷发动机的工作原理电控汽油喷射系统主要由下列四部分组成： 进气系统 供油系统 控制系统 点火系统1、供油系统主要由油压调节器、喷油器和喷油泵组成。燃油泵装在油箱内，涡轮泵由电机驱动。当泵内油压超过一定值时，燃油顶开单向阀向油路供油。当油路堵塞时，卸压阀开启，泄出的燃油返回油箱。2、喷油器是电磁式的。当喷油器不工作时，针阀在回位弹簧作用下将喷油孔封住。当ECU的喷油控制信号将喷油器的电磁线圈与电源回路接通时，针阀才在电磁力的吸引下克服弹簧压力、摩擦力和自身重量，从静止位置往上升起，燃油喷出。多点喷油系统中喷油器通过绝缘垫圈安装 在进气歧管或进气道附近的缸盖上，并用输油管将其固定。多点喷油系统每缸有一个喷油器。英文称为 multi point injection .简称 为MPI单点喷油系统的喷油器安装在节气门体上，各缸共用一个喷油器。英文为single pointinjection. 简称为SPI。3、油压力调节器的功能是调节喷油压力。喷油器喷出的油量是用改变喷油信号持续时间来进行控制的。由于进气歧管内真空度是随发动机工况而变化的，即使喷油信号的持续时间和喷油压力保持不变，工况变化时喷油量也会发生少量的变化，为了得到精确的喷油量，必须使油压A和进气歧管真空度B的总和保持不变。4、控制系统由传感器、执行器和电子控制单元三部分组成。传感器是感知信息的部件，负责向ECU提供发动机和汽车运行状况。5、电子控制单元ECU的功用是采集和处理各种传感器的输入信号，根据发动机工作的要求（喷油脉宽、点火提前角等），进行控制决策的运算，并输出相应的控制信号。当前电控发动机中除了控制喷油外，还控制点火、EGR、怠速和增压发动机的废气阀等，由于共用一个ECU对发动机进行综合控制，所以也被称为发动机管理系统。 中间的金属方盒为电子控制单元，箭头指向电子控制单元的部件为传感器，箭头从店子控制单元出去的部件为执行器。在电控发动机中最主要的输入接口是传感器接口（例如转速、负荷、温度、 压力等）。最主要的输出接口是控制接口，它控制外部执行机构的动作（例如：喷油器、点火模块、喷油泵、怠速执行器等）。6、点火控制系统由传感器、电子控制单元和执行器组成。7、执行器为点火模块和点火线圈。最常见的为无分电器点火系统，它是两个气缸共用一个点火线圈。 目前也有采用每个气缸一个点火线圈的。三、电喷发动机系统的控制功能1、发动机空燃比的控制策略：为了满足发动机各种工况的要求，混合气的空燃比不能都采用闭环控制，而是采用闭环和开环相结合的策略。主要分为三种控制方式： 冷起动和冷却水温度低时通常采用开环控制方式。由于起动转速低、冷却水温度低、燃油挥发性差，需对燃油进行一定的补偿。混合气空燃比与冷却水温度有关，随着温度增加，空燃比逐渐变大。部分负荷和怠速运行时此时可分为两种情况： 若为了获得最佳经济性，可采用开环控制方式，将空燃比控制在比化学计量比大的稀混合气状态下工作。 为了获得低的排放，并有较好的燃油经济性，必须采用电控汽油喷射系统加三元催化转化器，进行空燃比闭环控制。图中虚线部分为未加三元催化转化器时，CO、HC和NOx排放浓度与空燃比的关系。实线部分采用三元催化转化器后CO、HC和NOx与空燃比的关系。从图中可看出采用三元催化转化器时只有当空燃比在化学计量比附近很窄范围内HC、CO和NOx排出浓度均较小。装有电控汽油喷射发动机采用闭环控制方式，才能使混合气空燃比严格控制在化学计量比附近很窄的范围内，使三元催化转化器净化效率最高。 节气门全开（WOT）时： 为了获得最大的发动机功率和防止发动机过热，采用开环控制，将混合气空燃比控制在12.513.5范围内。此时发动机内混合气燃烧速度最快，燃烧压力最高，因而输出功率也就越大。2、空燃比的控制方法3、点火提前角控制为了使发动机发出最大功率，应使最高燃烧压力出现在上止点后 1015左右，点火时刻用点火提前角来表示。它是指火花塞电极间跳火开始到活塞运行至上止点时这段时间内曲轴所转过的角度。点火过迟：使发动机功率下降，油耗增加。 点火过早：使功率下降，还容易产生爆震。 发动机的最佳点火提前角，不仅要使发动机的动力性、经济性最佳，还应使有害排放物最少。4、最佳点火提前角的控制策略 起动期间:固定值起动后 基本点火提前角的控制：由转速和负荷确定 点火提前角的修正： 部分负荷工况根据冷却水温、进气温度和节气门位置等信号进行修正。 满负荷工况要特别小心控制点火提前角，以免产生爆震。 最大和最小提前角的控制：微处理器计算的点火提前角必须控制在一定范围内，否则发动机很难正常运转。5、闭合角控制，闭合角是沿用了传统点火系的概念。在电子控制的点火系统中是指初级电路接通的时间。点火线圈的次级电压是和初级电路断开时的初级电流成正比。通电时间短时，初级电流小，会使感应的次级电压偏低，容易造成失火。初级电流大，对点火有利；但通电时间过长，会使点火线圈发热，甚至烧坏，还会使能耗增大。因此要控制一个最佳通电时间。 蓄电池电压下降时，在相同的通电时间里初级电流能达到的值会变小。因此必须对通电时间修正。6、爆震控制汽车发动机利用电火花将混合气点燃，并以火焰传播方式使混合气燃烧。如果在传播过程中，火焰还未到达时，局部地区混合气自行着火燃烧，使气流运动速度加快，缸内压力、温度迅速增加，造成瞬时爆燃，这种现象称为爆震四、电喷发动机的使用注意事项（一）、使用要求电控汽油喷射发动机与使用化油器的发动机相比有许多不同之处，对于初驾电喷发动机汽车的驾驶员来说，下列问题应特别注意。1.正确选用燃油发动机对燃油的品质和牌号均有较高的要求，电喷发动机的要求则更高。对于装有催化转换器和氧传感器的汽车，只能使用无铅高标号汽油。若使用含铅汽油，行驶400多公里时，废气催化转换器将失效，氧传感器也会失灵，发动机的正常工作将受影响。 2.燃油必须清洁 燃油中杂质含量多，会加速电动燃油泵的磨损，减少燃油泵的使用寿命。另外，燃油不清洁还会导致燃油滤清器和喷油器的堵塞，影响供油压力和正常的喷油量，降低发动机的使用性能。3.及时补充燃油电喷发动机的电动燃油泵应满足喷射系统充足的燃油和稳定的工作压力。燃油泵大都装在油箱浸在油内，以冷却油泵电机和减少噪音，并可防止气阻。当油箱内燃油不足(有的有警告灯闪亮)时，应及时补充燃油，防止燃油泵被烧毁。4.定期清洁燃油系统和进气系统 燃油系统不清洁，会造成油路不通畅甚至堵塞、阀门关闭不严、喷油雾化不良、供油量不足、供油压力过低等一系列故障，直接影响发动机的正常工作。对此，应使用专用清洗剂清洁燃油系统内的污垢，燃油胶质等。进气系统由于受使用条件的影响，空气中的灰尘会使空气滤清器堵塞或进气不畅。另外，进气道发生回火，使空气流量传感器，进气温度传感器等部件产生积炭等物质。便进气系统中给电脑反映的各种信息出现失准和迟缓现象。所以，用清洁剂定期清洁进气系统内的积炭和污垢，能保持或恢复各传感器的功能。5.接通点火开关时，不要断开电气设备电路 对于电控汽油喷射的汽车，点火开关在ON状态时，就不能断开12V电气工作装置。因为电气装置中多为电磁线圈所组成，若带电断开电路时，线圈在自感作用下会产生瞬间高压电，有可能导致电脑或传感器的损坏。使用电喷发动机的汽车，还应注意不装大功率的移动式无线电话。使用普通移动电话时，应尽量远离电脑及其线束，防止无线信号对电脑的工作产生影响。五、491QE电喷发动机的使用维护为适应国家环保法规，发动机最大生产厂保定长城内燃机有限公司与意大利玛瑞利、联合电子和德国博世公司合作，开发出GW多点电喷发动机，并已成为公司的主导产品。多点电喷发动机尾气排放能满足欧洲号标准，功率和扭矩相应提高，油耗降低。电喷发动机在使用保养等方面应注意：（）必须使用93号以上无铅汽油。（）起动时不能踩油门。（）使用单点电喷发动机的汽车，油箱中必须保持足够燃油。（）发动机首次起动或非正常关机后起动，需要对发动机进行初始化设置：方法是将钥匙拧到点火位置，停留秒钟，关闭，秒后再重复该动作。（）在水温低于度或高于度时，发动机可能进入自动保护状况，转速会高于额定转速。（）不能采取断开高压线的办法检查发动机每缸工作情况；发