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电喷系统发展史 南宁机电技工学校 南宁机电技工学校01 10 燃油喷射系统最初应用在航空上 二战促进了其快速发展 装备有博世的汽油喷射系统的活塞式发动机的飞机 表1Bosch公司汽油喷射系统和点火系统的发展历程 01 10 2001年配备博世汽油直接喷射系统 MED7 的路波FSI 2010 博世汽油喷射系统50年 1952械式喷射系统 1951 1993年在线诊断 OBD 功能的Motronic 2000年汽油直接喷射系统 自从50年前博世的喷射系统作为轿车的标准装备被广泛使用以来 博世就一直在这个领域内处于领先地位 现在博世每年生产超过300万套喷射系统 供应全球几乎所有汽车生产厂家大约500种车型 无论是欧洲 美洲 亚洲 非洲 大洋洲 到处都有装备有博世汽油喷射系统的各类轿车在奔驰 1967年第一套电子汽油喷射系统D Jetronic 1954年配备博世汽油喷射系统的奔驰300SL 1976年开始生产氧传感器 实现闭环控制 1979年系列化生产Motronic 1987年低压单点燃油喷射系统 Mono Jetronic 燃油节省20 功率增加20 排放达到欧IV 01 10 Mono 01 10 电控汽油机的发展历程 燃油喷射 点火 尾气 发动机 01 10 Jetronic 杰汤尼克 Motronic 莫汤尼克 ME MED 以控制燃油供给为重点的燃油喷射系统 而电子点火系统提供最佳的点火控制 集电子点火和电控汽油喷射于一体的数字式发动机集中控制系统 根据共同适用的优化准则来控制燃油喷射系统和点火系统 E表明它集成了电子节气门控制ETC ElectronicThrottlecontrol 缸内直喷 FSI 01 10 一 系统概述在1967年的德国法兰克福国际车展上 D Jetronic系统首次被BOSCH公司应用在VW1600LE TLE上 这创新意味着电子汽油喷射的重大突破 Druck是德语 压力 的意思 Jetronic 燃油喷射系统 二 系统结构D Jetronic采用进气歧管压力作为燃油喷射的主要输入参数 D Jetronic系统 01 10 三 系统特点与传统的化油器系统相比 能够显著提高发动机的功率输出 降低油耗 D Jetronic系统使燃料 空气混合物适应发动机的运行状况成为了可能 从而降低了燃料消耗和污染物的排放量 从而使D Jetronic更经济更环保 博世最初开发D Jetronic电子燃油喷射的动力就是源于欧洲对更经济发动机的持续增长的需求 1967年美国加州 清洁空气法 实施 D Jetronic系统具有加速反应效果不良的缺点 D Jetronic系统 01 10 一 系统概述K Jetronic是一种机械 液力控制的燃油喷射系统 它不需要任何形式的驱动装置 通过进气量来计算喷油量 燃油连续的喷到发动机进气门的前方 K是德语连续单词的首个字母的缩写 二 系统结构 燃油供给 空气流量测量 燃油计量 K Jetronic系统 01 10 K Jetronic系统示意图 K Jetronic系统 燃油箱 01 10 喷油器功能 将一定量的燃油喷到进气门上方的进气道中 喷油器 a 关闭状态 b 开启状态1 阀体 2 滤网 3 针阀 4 阀座 原理 当系统压力超过喷油器开启压力 喷油器就开启 并且由于针阀的高频振动使喷出的燃油雾化 当发动机熄火时 供油系的压力一旦低于喷油器开启压力 喷油器立即关闭 K Jetronic系统 01 10 1 空气流量传感器 图上吸式空气流量传感器 a 感应片处于零位置 非工作状态 b 感应片处于工作状态1 空气漏斗 2 感应片 3 卸载截面 4 怠速混合气调节螺钉 5 轴 6 杠杆 7 片簧 工作原理 感应片安装在空气漏斗内可绕支点自由转动 通过漏斗的气流使感应片发生偏转 离开零点位置一定的距离 K Jetronic系统 01 10 K Jetronic系统 原理 如果感应片的位移很小 那么控制柱塞只稍稍上升 这样计量槽只打开很小的流通截面作为燃油通道 当柱塞的位移大 柱塞就会打开较大的计量槽流通截面 较多的燃油可以流过 感应片的位移与柱塞筒上的计量槽流通面积呈线性关系 1 进气 2 控制压力 3 进油 4 计量后的燃油 5 控制柱塞 6 有计量槽的柱塞筒 7 燃油分配器 01 10 三 系统特点K Jetronic对于发动机的一些特定工况的混合气形成做出合理的调节 从而保证发动机的起动性能 操纵性能 动力输出和排气成分得到优化 随着法规对排放的限制 必须采用三元催化转化器 这样就提出了新的问题 要想三元催化转化器能够最大的发挥作用 就要使空燃比接近理想值 这时就不得不对排气管中的氧的浓度进行监测 进而对空燃比进行调节 在K Jetronic系统中就加入了电控单元 用以调节空燃比 使空燃比尽量的在理想值附近 以便使排气满足法规 博世公司引入 的概念来衡量空燃比 当 等于1时 意味着空燃比处于理想值 14 7 整体的控制理念采用 的闭环控制 也就是要使 在1附近进行微调 通常 的范围是0 8至1 2 K Jetronic系统 01 10 KE Jetronic系统 KE Jetronic系统是在K Jetronic系统基础上增加了电控单元 ECU 对燃油喷射系统的控制 所增加的元件是 检测进入发动机的空气流量的传感器 调节混合气浓度的燃油压力控制执行器 在关闭发动机时 保持供油系主压力不变并实施专门断油功能的压力调节器 一 系统概述 01 10 KE Jetronic系统 01 10 L Jetronic系统 一 系统概述L Jetronic系统是一种电控燃油喷射系统 它将燃油间歇地喷入进气管内 L Jetronic系统利用各种传感器采集车辆各个特殊位置的各种工况数据 并把它们转换成电信号传递给ECU 经过运算处理后 确定实际要喷射的燃油量 二 系统结构L Jetronic电控系统主要由以下几个功能模块组成 燃油供给系 工况数据采集系 喷油控制系 01 10 L Jetronic系统 工作原理 来自空气滤清器的空气通过空气流量计时 空气推力使测量板打开一个角度 当吸入空气推开测量板的力与弹簧变形后的回位力相平衡时 叶片停止转动 与测量扳同轴转动的电位计检测出叶片转动的角度 将进气量转换成电压信号5送给ECU 进气系统1 节气门 2 空气流量传感器 3 传给ECU的进气温度信号 4 ECU 5 传给ECU的空气流量信号 6 空气滤清器 01 10 L Jetronic系统 三 系统特点1 油耗低2 工况适应性广3 废弃排污低4 输出升功率大 01 10 一 系统特点LH Jetronic系统与L Jetronic系统很相近 所不同的是LH Jetronic系统利用热线式或热膜式空气质量流量计计量进入发动机内的空气质量 用新颖的热线式空气流量计代替机械式空气流量计 可直接测出进气空气的质量流量 无需附加专门装置来补偿大气压力和温度变化的影响 并且进气阻力小 加速响应快 LH Jetronic系统 01 10 LH Jetronic系统 01 10 一 系统概述Mono Jetronic系统适用于4缸发动机 是电子控制的低压单点喷射 SPI 系统 Mono Jetronic的核心是中央喷射单元 系统中若干传感器用来检测发动机的运行状况 并为对混合气实现优化控制提供必要的控制参数 节气门转角 发动机转速 发动机转速和温度 节气门位置 怠速 节气门全开 废气中残余的氧含量 根据汽车配置 自动变速器 空调设置和空调压缩机离合器状态 使用 未使用 Mono Jetronic燃油喷射系统 01 10 Mono Jetronic燃油喷射系统 01 10 1 基本功能Mono Jetronic系统的基本功能是控制燃油喷射过程 2 辅助功能Mono Jetronic系统集合了许多监控排放部件运行情况的闭环及开环控制功能 Mono Jetronic系统执行以下各个功能 燃油供应 获取运行数据 处理运行数据 Mono Jetronic燃油喷射系统 01 10 Mono Jetronic燃油喷射系统 三 系统特点 系统价格低廉 缩短了供油和空燃比信息反馈之间的时间间隔 提高了控制精度 排放效果得以改善 采用节气门转角和发动机转速来控制空燃比 省去了空气流量计 结构和控制方式均较简单 兼顾了发动机性能和成本 对发动机结构的影响又较小 在普通轿车上得到了迅速的推广应用 01 10 M Motronic系统将控制发动机的所有电器的控制系统集成在一个控制单元 ECU 中来管理发动机系统的工作 Motroic系统将点火提前角与喷油控制相结合 在起动 怠速 加速 全负荷等工况下 不但能实现喷油量的自动调节 而且能自动将点火提前角调整至该工况所需的最佳角度 从而实现了喷油量和点火提前角的最优化匹配 进一步改善了发动机的起动性 怠速稳定性 加速性 动力性和经济性 减少了有害气体的排放 M Motronic发动机管理系统 一 系统概述 01 10 电控单元 发动机 传感器 执行器 M Motronic发动机管理系统 01 10 常用的传感器及信号有 空气流量计进气管绝对压力传感器节气门位置传感器凸轮轴位置传感器曲轴位置传感器进气温度传感器冷却液温度传感器车速传感器爆燃传感器起动开关空调开关档位开关制动灯开关等 ECU利用不同部位的传感器测得发动机的各种工作参数 按照由发动机电子控制单元中设定的控制程序 精确地控制喷油量 点火提前角 使发动机在各种工况下都能以最佳状态工作 即最佳的动力输出 最经济的油耗 最佳的尾气排放 M Motronic发动机管理系统 01 10 1 基本功能M Motronic系统的核心是点火控制和燃油喷射控制 2 辅助功能辅助的开环和闭环控制作为M Motronic基本功能的补充 目的 减少废气排放和燃油消耗措施 怠速控制 控制 蒸发排放控制 爆震控制 废气再循环 二次空气喷射系统 扩展 废气涡轮增压及可变进气管 可变进气正时 车速控制等 M Motronic发动机管理系统 01 10 3 车辆控制M Motronic系统支持车辆其他系统中的控制单元 如 与自动变速器控制单元协同工作 在换挡时降低转矩 以减少变速器的磨损 与ABS控制单元协同工作实现牵引控制 增强车辆的安全性 M Motronic发动机管理系统 01 10 一 系统概述ME发动机管理系统的基本功能是根据驾驶者的意愿设置相应的扭矩输出 ME Motronic系统包括火花点火发动机管理系统的全部执行器以及识别监测装置 输入信息包括 加速踏板位移 发动机转速 气缸充量系数 发动机温度和进气温度 混合气成分 汽车行驶速度 ME Motronic发动机管理系统 01 10 二 ME型M代表典型的对喷射和点火协同控制的Motronic功能 E表明它集成了电子节气门控制ETC ElectronicThrottleControl 1基本功能实现发动机的运行状态符合驾驶者的要求 气缸内空气充量的密度 喷射的燃油质量 点火正时 ME Motronic发动机管理系统 01 10 2 辅助功能ME系统采用更大范围的开 闭环控制的辅助功能 怠速控制 空燃比闭环控制 对蒸发排放物控制系统的控制 废气再循环 二次空气喷射系统 巡航控制 涡轮增压器和可变进气管 可变气门正时的发动机凸轮轴控制 爆震控制和转速控制 ME Motronic发动机管理系统 01 10 3 基于转矩的控制原理将根据驾驶员的意图来输出扭矩 4 车辆管理汽车CAN总线系统允许Motronic与管理汽车的其他系统的各种控制单元保持联系 5 车载故障诊断 OBD ME Motronic系统进一步完善了车载故障诊断 OBD 系统 使它能服从苛刻的排放限制和集中诊断的规定 ME Motronic发动机管理系统 01 10 返回 01 10 缸内直喷又称FSI FSI FuelStratifiedInjection 燃料分层喷射技术代表着传统汽油引擎的一个发展方向 TFSI 涡轮增压燃油分层喷射发动机 TSI 涡轮 机械增压发动机 注 在国内有两种TSI 一个是双增压 一个是大众品牌的TFSI 为了和奥迪品牌区分 所以改叫TSI了 MED Motronic发动机管理系统 一 系统概述 01 10 二 系统特点1 精确地 直接地将燃油喷射到燃烧室 2 控制精度高 3 排放污染小 4 提高燃油经济性 5 提高发动机功率 MED