燃料供给系统(汽).ppt

第五章汽油机燃料供给系统 天津交通职业学院制作 董迪晶 汽油方面的知识 1 汽油的特点 蒸发性 汽油由液态转化为气态的能力抗爆性 指汽油在发动机内燃烧时 防止产生爆燃的能力 通常用辛烷值来表示 安定性 在正常储存和使用条件下 保持其性质不发生永久变化的能力 安定性不好的汽油会使汽油的辛烷值下降 酸性增加 颜色变深 防腐性 指汽油对发动机零件防止腐蚀的性能 2 汽油的标号及选用汽油的标号是根据抗爆性分不同标号 标号越高抗爆性越好 比如97 汽油其辛烷值为97选用要依据以下原则 1 根据汽车生产厂家规定选用汽油2 根据发动机压缩比选择汽油压缩比为7 0 8 0的选用90 压缩比为8 0以上的选用93 或97 3 根据汽车使用条件选用汽油选用汽油标号时 还要考虑发动机使用条件 海拔高度 大气压力等因素 经常处于大负荷 大扭矩 低转速状况下使用的汽油机易产生爆震选用高辛烷值的汽油 对于高原地区大气压力小 空气稀薄 爆震倾向小 可适当降低汽油的标号 电控燃油喷射系统的组成与基本原理 电控燃油喷射系统基本都是由空气供给系统 燃油供给系统和控制系统三部分组成 一 空气供给系统 节气门体 功用 为发动机提供清洁的空气并控制发动机正常工作时的进气量 空气滤清器 怠速控制阀 ISC阀 进气总管 空气流量计 进气管绝对压力传感器 进气歧管 L型用 D型用 怠速控制阀由ECU直接控制 二 燃油供给系统 功用 供给喷油器一定压力的燃油 喷油器则根据ECU指令喷油 油箱 电动燃油泵 燃油滤清器 低压回油管 压力调节器 输油管 喷油器 三 控制系统 功用 ECU根据空气流量信号和发动机转速信号确定基本的喷油时间 喷油量 再根据其它传感器 冷却液温度 节气门位置等 对喷油时间进行修正 并按最后确定的总喷油时间向喷油器发出指令 使喷油器喷油 通电 或断油 断电 空气流量计或进气管绝对压力传感器 发动机转速传感器 其它传感器 基本喷油量 修正喷油量 喷油器 ECU 传感器 第一节概述 一 混合气的基本概念发动机在工作时 燃料进入气缸燃烧之前 都要经过雾化和蒸发 并与空气配合 燃料与空气的混合物称为可燃混合气 混合气中含燃料量的多少称为混合气浓度 混合气的浓度通常用过量空气系数或空燃比来表示 二 汽油机燃料供给系统的功用 根据发动机各种不同工作情况的要求 配制出一定数量和浓度的混合气 供往气缸 并在作功行程完成后 将气缸内的废气排出 混合气的浓度对发动机的动力性和经济性有很大影响 发动机工作时 采用a 1的理论混合气 只是在理论上保证完全燃烧 实际上 由于时间和空间条件的限制 汽油不可能及时与空气均匀混合 也就不能实现完全燃烧 采用a 1 05 1 15的稀混合气时 可以保证混合气中所有汽油均能获得足够的空气而实现完全燃烧 因而发动机经济性最好 故称为经济混合气 采用a 0 85 0 95的浓混合气时 可使发动机发出较大功率 故称为功率混合气 采用功率混合气时不能完全燃烧 发动机经济性差 混合气过稀 a 1 15 或混合气过浓 a1 3 1 4或浓到a 0 4 0 5时 将无法点燃 发动机无法工作 发动机必须根据不同的工况配置出不同浓度的混合气 发动机的工况通常用发动机的转速和负荷来表示 发动机的负荷是指发动机的外部载荷 输出的动力随外部载荷而变化 动力又取决于节气门的开度 所以发动机负荷的大小可用节气门的开度来表示 负荷的大小一般用百分数来表示 如节气门全关 负荷为0 节气门全开 负荷为100 汽车发动机工况经常变化 而且变化范围大 负荷可以从0变化到100 转速可以从最低稳定转速变到最高转速 发动机各种工况对混合气浓度的要求如下 1 怠速工况发动机不对外输出动力 作功行程产生的动力只用来克服发动机的内部阻力 维持发动机最低稳定转速的工况为怠速工况 发动机的怠速转速一般为700 900r min 在怠速工况下 节气门开度最小 进入气缸内的混合气量很少 气缸内残余废气对混合气稀释严重 而且转速低 空气流速小 汽油雾化和蒸发不良 混合气形成不均匀 因此 要求供给少量a 0 6 0 8的浓混合气 2 小负荷工况发动机的负荷在25 以下时称为小负荷工况 由于小负荷工况时 节气门略开 混合气的数量和品质比怠速工况时有所提高 废气对混合气的稀释作用也有所减弱 因而混合气的浓度可以略为减小 一般a 0 7 0 9 3 中等负荷工况发动机的负荷在25 85 之间时称为中等负荷工况 由于节气门开度较大 进入气缸的混合气数量增多 燃烧条件较好 此外 汽车发动机大部分的时间处在中等负荷工况下工作 为提高其经济性 应供给较稀的经济混合气 一般a 1 05 1 15 4 大负荷工况和全负荷工况发动机的负荷在85 以上而小于100 时称为大负荷工况 负荷为100 时称为全负荷工况 此时 为了克服较大的外部阻力 要求发动机发出尽可能大的功率 因此 应供给质浓量多的功率混合气 一般a 0 85 0 95 5 冷起动工况起动是指发动机由静止到正常运转的过程 当熄火时间较长 发动机温度已下降至环境温度时的启动为冷起动 起动时发动机转速低 气流速度很慢 不利于汽油雾化 尤其冷起动时 发动机温度也低 汽油蒸发困难 只有供给极浓的混合气 a 0 2 0 6 才能保证进入气缸内的混合气中有足够的汽油蒸气 以利于发动机起动 6 暖机工况暖机一般是指发动机起动后 发动机的温度逐渐升高到正常工作温度的过程 在暖机过程中 混和气的浓度应随温度的升高而减小 从起动时的极浓减小到稳定怠速运转所需要的浓度为止 7 加速工况加速是指发动机负荷增加的过程 急加速时 节气门迅速开大 要求发动机的动力迅速提高 然而在急剧开大节气门的瞬间 由于液体汽油的惯性比空气惯性大 汽油流量的增加比空气流量的增加要慢 使混合气暂时过稀 反而使发动机的动力下降甚至熄火 因此 在急加速时 必须采用专门的装置额外供油 加浓混合气 以满足发动机急加速的要求 综上所述 车用汽油机在正常运转时 在小负荷和中等负荷工况下 要求燃料供给系统能随负荷的增加 供给由浓逐渐变稀的混合气 当进入大负荷直到全负荷工况下 又要求混合气由稀变浓 最后加浓到保证发动机发出最大功率 三 汽油机燃料供给系统的类型 汽油机的燃料供给系统可分为化油器式和电控燃油喷射式两种 化油器的结构简单 价格便宜 使用历史久远 但由于化油器供油方式对温度和环境变化比较敏感 不能满足日益严格的排放法规要求 所以化油器式燃料供给系统已被电控燃油喷射系统取代 汽油机电控燃油喷射系统ElectronicFuelInjection 根据发动机工作的需要 通过喷油器将一定量的燃油 以一定的压力喷入进气系统或气缸内 一 特点 1 实现各种工况下混和气浓度的精确控制 2 各缸混合气分配均匀 3 冷起动等各种工况性能得到改善 4 结构复杂 成本较高 汽油喷射系统简介 油箱 电动燃油泵 燃油滤清器 喷油器 进气歧管 二 组成 输油管 空气滤清器 节气门 进气总管 进气歧管 二 电控燃油喷射系统的分类 1 按喷射方式分类 1 连续喷射方式 2 间歇喷射方式 同时喷射 分组喷射 顺序喷射 2 按对空气量的计量方式分类 电控燃油喷射系统必须对进入气缸的喷油量进行精确的计量 才能对喷油量的控制 实现混合气浓度的高精度控制 按对进气量的计量方式不同 可分为D型喷射系统和L型喷射系统 D型喷射系统利用绝对压力传感器检测进气管内的绝对压力 ECU根据进气管内的绝对压力和发动机转速推算出发动机的进气量 再根据进气量和发动机转速确定基本喷油量 L型喷射系统 利用空气流量计直接测量发动机的进气量 ECU不必进行推算 即可根据空气流量计信号计算与该空气量相应的喷油量 由于消除了推算进气量的误差影响 其计算的准确度高于D型喷射系统 故对混合气浓度的控制更精确 3 按喷射位置分类 可分为进气管喷射和缸内直接喷射两种 缸内直接喷射技术是近年来研究和开发的发动机新技术 目前只在少数车辆上使用 它是将喷油器安装在气缸盖上 把燃油直接喷入气缸内 配合缸内组织的气体流动成可燃混合气 容易实现分层燃烧和稀混合气燃烧 进一步提高发动机的经济性和排放性 进气管喷射又可分为 多点喷射 SPI 系统每一个气缸有一个喷油器 多点喷射 4 按有无反馈信息分类 可分为开环控制系统 无氧传感器 和闭环控制系统 有氧传感器 单点喷射 TBI 系统 几个缸共用一个喷油器 又称节气门体喷射 第二节电控燃油喷射系统功能 对喷射正时 喷油量 燃油停供及燃油泵进行控制 一 喷油正时控制 在采用间歇喷射方式的电控燃油喷射系统中 ECU必须控制喷油器喷油的开始时刻 这就是喷油正时控制 最佳喷射正时一般是使各缸进气行程的开始时刻与喷油结束时刻同步 喷油器的喷油可分为同步喷油和异步喷油两种类型 同步喷油是根据发动机各缸工作循环 在既定的曲轴位置进行的喷油 同步喷油有规律性 异步喷油与发动机的工作不同步 无规律性 它是在同步喷油的基础上 为改善发动机的性能额外增加的喷油 主要有起步异步喷油和加速异步喷油 三 燃油停供控制1 减速断油控制驾驶员快收加速踏板使汽车减速时 ECU将会切断燃油喷射控制电路 停止供油 以降低碳氢化合物及一氧化碳的排放量 当发动机转速降至设定转速时又恢复正常供油 2 限速断油控制发动机加速时 发动机转速超过安全转速或汽车车速超过设定的最高车速时 ECU将切断燃油喷射控制电路 停止供油 防止超速 第四节 空气供给系统 一 空气供给系统的组成 组成 电控燃油喷射发动机供给系统基本相同 主要组成元件包括空气滤清器 节气门体和进气管 怠速控制系统的怠速控制阀和控制系统的进气温度传感器 节气门位置传感器 进气管绝对压力传感器或空气流量计也安装在空气供给系统中 功用 为发动机可燃混合气的形成提供必要的空气 并测量和控制空气量 汽车发动机广泛采用纸质干式空气滤清器 有些轿车发动机的空气滤清器内 装有热空气供给装置 热空气口吸入排气管周围的热空气 二 空气滤清器 功用 是滤除空气中的杂质 以减轻发动机的磨损 同时 空气滤清器也可减轻发动机进气噪声 三 节气门体 节气门体安装在进气管中 用以控制发动机正常工况下的进气量 节气门主要由节气门和怠速空气通道组成 四 进气管包括 进气软管 进气总管和进气歧管进气软管 连接空气滤清器和节气门体进气总管 连接进气总管和进气歧管进气歧管的功用是给各缸分配空气 第五节燃油供给系统主要元件的构造 一 组成主要由电动燃油泵 燃油滤清器 燃油压力调节器 脉冲阻尼器及油管组成 二 电动燃油泵 作用 给电控燃油喷射系统提供具有一定压力的燃油 滚柱式电动燃油泵 组成 油泵电机 滚柱泵 单向阀 卸压阀 外壳 泵盖及滤网等 电控燃油泵的电机与燃油泵连成一体 封闭在同一壳体内 按安装位置不同分为内置式和外置式两种 三 燃油滤清器功用 滤除燃油中的杂质和水分 防止燃油系统堵塞 减小机械磨损 以保证发动机正常工作 一般采用纸质滤芯 一次性燃油滤清器 燃油压力调节器 功用 调节喷油器的燃油压力 使燃油压力与进气管压力之差保持常数 第六节电子控制系统主要元件的构造 电控单元 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 组成 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 非电量参数 转变为电信号 电压或电流 提供给电控单元 使电控单元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 2 电子控制单元ECU 对传感器的信息进行分析 处理 发出指令使执行器动作 存储维修信息等 一 ECU具备的功能1 接收信号 传感器及各种开关信号 2 进行电压转换 传感器及执行器工作电压 3 存储 计算 分析处理信息存储该车型的特点参数 运算数据及故障信息 计算输出值及所用程序 分析处理信息参数 求出执行命令数值 4 输出指令根据计算结果 对比分析得出正确结论 输出指令让执行器执行 5 自我修正功能根据发动机使用中的某些参数变化 不断进行修正 以便使发动机始终处于最佳工作状态 ECU的组成 一 输入回路将系统中传感器检测到的信号及各种开关信号进行放大 整形 转换 再经输入 输出接口送入微机 完成在汽车运行过程中对其工况状态的实施检测 二 输入 输出转换器 A D 将模拟信号转换成数字信号 三 微型计算机运算处理信息 将处理结果送至输出回路 3 执行器 根据指令完成相应的控制 执行器有 电动油泵 喷油器 怠速转速控制器