汽车发动机电控汽油喷射式燃料供给系统培训课件（可编辑）

汽车发动机电控汽油喷射式燃料供给系统培训课件（3）抗爆性指汽油在发动机气缸中燃烧时，避免产生爆燃的能力，亦即抗自燃能力。汽油的不同类型是通过辛烷值来区分的，辛烷值越高，点着燃油所需温度就越高；汽油辛烷值越高，爆燃的发生越少抗爆性愈好。测定辛烷值的方法有马达法和研究法，相对应的辛烷值分别叫马达法辛烷值（MON）和研究法辛烷值（RON）。汽油的牌号根据汽油的辛烷值确定，我国现用研究法辛烷值（RON）。选择汽油牌号的主要根据是发动机压缩比的高低。一般来说，压缩比愈高，相应选择的汽油牌号就愈高。（2）浓混合气088过浓的混合气反而使燃烧速度下降，输出功率降低；而且，由于燃烧不完全，燃料经济性恶化，严重者，由于气缸中产生大量的CO和游离的碳粒，造成排气门、火花塞裙部、活塞顶、气缸盖底部积碳，排气管冒黑烟，废气中的CO还可能在排气管中被高温废气点燃，发生排气管“放炮”现象。过浓混合气是造成空气污染的罪魁祸首；4、汽油喷射的分类（1）按汽油喷射方式分类间歇喷射式连续喷射式（2）喷油器的布置方式分类多点喷射系统MPI单点喷射系统SPI气缸内喷射（3）按控制方式分类机械控制式机电结合式电子控制汽油喷射系统根据研究排气消声器有吸收、反射两种基本的消声方式。吸收式消声器，通过废气在玻璃纤维、钢纤维和石棉等吸音材料上的摩擦而减小其能量；反射式消声器则有多个串联的谐调腔与不同长度的多孔反射管相互连接在一起，废气在其中经过多次的反射、碰撞、膨胀、冷却而降低其压力，减轻振动及能量。组合式消音器第三节发动机进、排气装置功用给发动机供给工作时需要的可燃混合气或空气，并将发动机燃烧后的废气排至大气中。1空气滤清器2进气歧管3排气歧管4排气管5消声器一、发动机进气装置组成空气滤清器，进气歧管、连接器等组成。（一）空气滤清器1、功用器用来滤清流向化油器的空气中所含的尘土，以减少气缸、活塞、活塞环等有关零件的磨损，延长发动机的使用寿命。2、结构滤芯、壳体及滤清器盖等组成。3、分类干式空气滤清器纸质，效果好、寿命长；不能重复使用。油浴式空气滤清器金属网，效果较好，可重复使用。离心式空气滤清器聚氨酯式空气滤清器（二）进气歧管1、功用将可燃混合气较均匀地分配到各个气缸的进气门。2、材料铝合金铸造。3、谐振进气系统利用气流压力的波动效应，提高充气效率，在进气管旁设置与之相通的谐振腔。二、发动机排气装置组成主要由排气歧管和排气消声器等组成。（一）排气歧管（二）排气消声器功能排气消声器的主要作用是通过降低、衰减排气压力的脉动来实现消除噪声。第四节电控汽油喷射系统实例第五节汽油机涡轮增压1、发动机增压技术利用增压器将空气预先压缩后供入气缸，以提高空气密度、增加进气量。2、发动机增压的功用进气量增加，可增加循环供油量，从而可增加发动机功率；可以改善发动机排放；可以改善燃油经济性。3、发动机增压类型机械增压与发动机容易匹配，结构紧凑，但燃油效率高；涡轮增压经济性好，排放少噪声低，但顺态响应差，低速加速性差；气波增压低速转矩特性好，但体积大，噪声高。（1）机械增压机械增压器1）齿轮增速器驱动2）传动带及电磁离合器驱动齿轮增速器增压器空气增压器电磁离合器由曲轴经传动带驱动气波增压器转子，利用排气压力波使空气受到压缩，以提高进气压力。（2）气波增压气波增压器进气管转动带排气管气波增压器转子利用废气涡轮机，带动与其同轴安装的压气机叶轮工作，新鲜空气在压气机内增压后进入气缸。（3）涡轮增压涡轮增压器涡轮机排气管压气机进气管4、汽油机涡轮增加特点（汽油机增压比柴油机增压困难原因）1）汽油机增压后爆燃倾向增加；2）增压后汽油机和涡轮增压器热负荷大；3）对废气涡轮的耐热强度要求高；4）汽油机，转速和功率范围宽广，致使涡轮增压器与汽油机的匹配相当困难5）涡轮增压汽油机的加速性较差。5、汽油机增压的改进1）电喷汽油机增压，克服了化油器式发动机与涡轮增压器匹配的困难；2）应用点火提前角自适应控制，来克服由于增压而增加的爆燃倾向；3）对增压后的空气进行中间冷却，提高功率、降低油耗、降低热负荷和减轻爆燃；4）采用增压压力调节装置。6、排气涡轮增压器工作原理排气管中冷器压气机壳喷嘴环涡轮转子轴进气管废气经排气管进入涡轮壳的喷嘴环，压力和温度下降，而速度提高，使涡轮高速旋转。涡轮带动压气机叶轮一起旋转。第六节发动机排放控制一、汽车的公害汽车的公害主要包括三个方面1排气对大气的污染。在大气污染中，汽车排放所造成的污染占有相当比重。据有关资料介绍，大气中所含CO的75、HC和NOX的50来源汽车的排放。2噪声对环境污染。3电气设备对无线电广播及电视的电波干扰，但只是局部问题由于排污的危害很大，而且排气净化问题已成为当前汽车工业发展中起决定性作用的因素之一，因此排放的控制在国外汽车越来越受重视。汽油是多种碳氢化合物的混合物。在发动机气缸内，汽油和空气混合并燃烧，大部分生成CO2和H2O，依据燃烧条件，也有一部分由于不完全燃烧而生成CO和HC化合物。此外，当燃烧温度很高时，空气中的氮与未燃的氧起反应，生成NOX其中CO、HC和NOX气体对人类和环境都会造成很大危害。同时还有微粒和烟尘。二、汽车排污的来源汽车排污的来源有三方面1从排气管排出的废气，主要成分是CO、HC和NOX，其他还有铅化合物和炭烟等；2曲轴箱窜气，即从活塞与气缸之间的间隙漏出的，再自曲轴箱经通气管排出的燃烧气体，其主要成分是HC；3从油箱盖挥发、油泵接头挥发、油泵与油箱的连接处挥发出的汽油蒸气，成分是HC。三、汽车的净化措施在汽车排出的成分中，CO、HC和NOX是主要的污染物质，因此，目前汽车的排污标准和净化措施也旨在降低这三种成分和含量。为此在汽车上采取了下列净化措施1电子燃油喷射EFI,减少废气HC、CO和NOX的排放量；2三元催化装置TWC,减少废气HC、CO和NOX的排放量；3废气再循环EGR,减少NOX排放量；4曲轴箱强制通风PCV，减少HC气体的挥发；5油箱蒸发物排放控制EVAP,减少HC气体排放量；6二次空气供给，减少HC、CO的排放量。本章仅对三元催化装置、废气再循环控制系统、曲轴箱强制通风系统和油箱蒸发物排放控制系统加以说明。四、三元催化转换器1、三元催化转化器的作用是将发动机运转工作过程所产生的燃烧废气中所含的有害气体排放物，主要指废气中的碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOX），转化成对人类社会环境无害的排放物，如二氧化碳、水蒸气和氮气。2、TWC的内部构造3、实物五、废气再循环装置1、作用在适当时刻，将一部分废气（EGR率1020）引入进气系统，降低燃烧温度，降低NOX含量。排气废气进气管、汽缸阀ECUNOX一定条件2、废气再循环工作EGR综合考虑动力性、经济性、排放性能冷机、怠速和小负荷NOX低，为了保证正常燃烧，不进行EGR；大负荷、高速保证动力性，同时混合气浓，NOX低，不进行EGR或减少EGR率；部分负荷随着负荷增加EGR率允许值也增加。六、曲轴通风装置（一）曲轴箱通风原因发动机工作时漏到曲轴箱内的汽油，一部分泄漏到曲轴箱内的汽油蒸汽凝结后，将使润滑油粘度变小；废气的高温和酸性物质及水蒸汽将侵蚀零件，使润滑油性能变坏。另外，由于混合气和废气进入曲轴箱，使曲轴箱内的压力增大，温度升高，易使机油从油封、衬垫等处向外渗漏。因此，曲轴箱必须设有通风装置，使漏入的气体排出并加以利用，同时使新鲜气体进入曲轴箱，形成不断地对流。（二）曲轴箱通风的作用是1防止机油变质；2防止曲轴油封、曲轴箱衬垫渗漏；3防止各种油蒸气污染大气。（三）通风方式一种是自然通风（柴油机多采用），另一种是强制通风（汽油机多采用）。从曲轴箱抽出的气体导入发动机的进气管，吸入气缸再燃烧。单向阀（PVC阀）为了防止在发动机低速、小负荷使进气管的真空度太大而将机油从曲轴箱内吸出。七、汽油蒸发控制装置EVAP1功用收集汽油箱的汽油蒸气，并将汽油蒸气导入气缸参加燃烧，从而防止气油蒸气直接排出大气而防止造成污染。同时，根据发动机工况，控制导入气缸参加燃烧的汽油蒸气量。2、组成与工作原理油箱的燃油蒸气通过单向阀进入活性碳罐上部，空气从碳罐下部进入清洗活性碳，在碳罐右上方有一定量排放小孔及受真空控制的排放控制阀，排放控制阀沙锅内部的真空度由碳罐控制电磁阀控制，电磁阀受控制。3）特点热线式空气流量计测量精度高、响应速度快，且进气阻力小。检测的空气的质量流量。但易受尘埃影响。4）自洁功能给热丝通电，使其温度升高到1000度，烧掉污物。（2）热膜式空气流量传感器其结构和工作原理与热线式基本相同。特点测量精度满足要求，结构简单，抗玷污能力强，价格便宜。控制电路热膜温度传感器防护网2、进气歧管绝对压力传感器（1）功用利用测量进气门后面的进气管压力，间接测量出空气流量。主要应用的是应变式（压敏电阻式）进气歧管绝对压力传感器。（2）工作原理传感器的主要元件是一个很薄的硅片，四周较厚，中间最薄。硅片上下两面各有一层二氧化硅薄膜。沿硅片四周有4个传感电阻。在硅片的四角各有1个金属块，通过导线与传感电阻相连。3、发动机转速和曲轴位置传感器（1）功用用来检测发动机转速、曲轴转角以及作为控制点火和喷射信号源的第一缸和各缸压缩行程上止点信号。（2）分类电磁感应式、霍尔效应式和光电式三种。1）电磁感应式当发动机转动时，触发盘外缘上的齿使磁头与触发盘之间的间隙发生周期性变化，从而使两者之间的磁通发生变化，在磁头上的感应线圈中便产生与发动机转速相关的周期信号。（1）磁电式传感器磁电式传感器触发轮气缸识别槽输出信号当转子旋转时，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。（2）霍尔效应式传感器永久磁铁霍尔元件触发轮当触发叶轮上的叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间时，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）光电式传感器发光管分火头密封盖信号盘电路光敏二极管输出信号光敏二极管发光二极管遮光盘4、冷却液温度传感器冷却液温度传感器安装在发动机冷却液出水管上，其功用是检测发动机冷却液的温度，并将温度信号变换为电信号传送给ECU。一般采用付热敏系数的热敏电阻制成。5、进气温度传感器与冷却液温度传感器一样。热敏电阻电插头6、氧传感器功能氧传感器安装在发动机的排气管上，作用是通过检测排放气体中氧的含量来获得混合气的空燃比浓稀信号，并将检测结果转变成电压信号输入ECU，ECU根据氧传感器输入的信号，不断地对喷油脉宽进行修正，使混合气浓度保持在理想范围内，实现空燃比的反馈控制，使发动机在各种工况下获得最佳浓度的混合气，使三元催化转化器更有效地起净化作用，减少汽车排气污染。类型目前汽车上采用的二氧传感器有氧化钛TI02式和二氧化锆ZR02式两种。目前常用的为二氧化锆型氧传感器。有氧时电压低，缺氧时电压高氧化锆氧传感器的输出特性7、节气门位置传感器功用是用来检测节气门开度及开度变化的传感器。发动机工作时，ECU主要根据节气门位置传感器信号判断发动机负荷的大小及变化情况，以便根据发动机负荷的大小及变化情况进行燃油喷射控制及其他辅助控制如EGR、开闭环控制等。节气门位置传感器安装在节气门体上，由节气门轴驱动，可分为开关式节气门位置传感器、线性式节气门开度传感器和综合式节气门位置传感器三种。开关式节气门位置传感器的输出特性开关式节气门位置传感器的工作原理8、爆燃传感器安装在发动机缸体上，检测发动机的爆震状况。爆震传感器作为点火定时控制的反馈元件用来检测发动机的爆燃强度，借以实现点火定时的闭环控制，以便有效地抑制发动机爆燃的发生。通常使用的爆震传感器安装在发动机的机体上，它能将发动机发生爆燃而引起的机体振动信号转换为电压信号，且当机体的振动频率与传感器的固有振动频率一致而发生共振时，传感器将输出最大电压信号。ECU将根据此最大电压信号判定发动机是否发生爆燃。爆震传感器有多种，其中应用最早的当属磁致伸缩式爆震传感器，它主要由磁心、永久磁铁及感应线圈等组成。当机体振动时，磁心受振偏移，使感应线圈内的磁通量发生变化，而在感应线圈内产生感生电动势。四、燃油供给系统主要零件结构及工作原理（一）燃油箱1、功用燃油箱用以储存汽油，其容量视车辆大小和发动机排量而定。2、材料燃油箱用薄钢板冲压后焊成，为防腐蚀，有时在内壁焊锌或锡。现代轿车的燃油箱通常由耐油硬塑料制成。油箱盖上设置了双向阀，当重力阀2失灵时，油箱盖上的双向阀能保持油箱与大气相通。实物图（二）汽油滤清器在汽油进入汽油泵之前，应经过汽油滤清器除去其中的水分和杂质，以保证汽油泵及化油器等正常工作。（三）电动燃油泵1、功用将汽油从燃油箱中吸出，提升燃油压力并送入喷油器。2、分类常用的电动燃油泵主要有滚柱式、叶片式、涡轮式、齿轮式等。1）滚柱式电动燃油泵工作原理进口低压油腔，工作容积大；出口高压油腔，工作容积小。限压阀作用当油压超过设定值（045MPA）时开启，使汽油回流到进油口，以防止油压过高损坏油泵。单向阀作用当发动机停机时关闭，防止管路中的汽油倒流回汽油泵，借以保持管路中有一定的油压，以便比较容易地再次启动发动机，并防止产生气阻。优缺点运转噪声大，油压脉动大，泵体内部与转子易磨损。2）叶片式电动燃油泵电刷电枢磁极叶轮及叶片泵泵壳单向阀卸压阀滤网泵盖3优缺点运转噪声小，油压脉动小，叶片磨损小。注意靠汽油冷却，不能在无汽油时启动汽油泵。1组成2工作原理叶轮及叶片是一个圆形平板，在周围开有小槽，形成泵油叶片。叶片旋转时，小槽内的汽油随叶片叶轮一起旋转，再离心力作用下，出口处油压增高，进口形成真空。使汽油冲进口吸入，出口泵出。实物图（四）燃油压力调节器进油口回油口阀门支承膜片弹簧接进气歧管作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。这样从喷油器喷出的燃油量便唯一地取决于喷油器的开启时间，使电控单元能够通过控制电脉冲宽度来精确控制喷油量。工作原理膜片将油压调节器分隔成上下两个腔。当燃油压力与进气管压力之差超过预调的压力值时，膜片上方的燃油就推动膜片向下压缩弹簧，打开回油阀，超压的燃油流回燃油箱。燃油供给系统的压力与进气管压力之差由油压调节器中的弹簧5的弹力限定，调节弹簧预紧力即可改变两者的压力差，也就是改变喷油压力。（五）燃油导轨（分配管）1、功用将燃油均匀、等压的分配到各喷油器；它的容积较大，故有储油蓄压、减缓油压脉动的作用。2、一般压力调节器和脉动阻尼器安装在燃油导轨上。（六）喷油器1、功用按照ECU指令喷油并雾化燃油。2、基本结构及原理喷油工作原理当ECU传来电流信号，电磁线圈通电，产生磁力，吸引针阀，针阀头部环形间隙喷油，雾化，与空气混合。3、喷油器的喷油量取决于针阀的开启时间。实物图交通工程学院第四章电控汽油喷射式燃料供给系统汽车构造第四章电控汽油喷射式燃料供给系统第一节概述一、功用根据发动机的不同工况的要求，配制出一定数量和浓度的可燃混合气，供入气缸，最后还要把燃烧后的废气排出气缸。工况有冷起动、暖机、怠速、加速、小负荷、中等负荷，大负荷和全负荷等。二、燃料简介（一）汽油汽油是汽油机的主要燃料。1、成分汽油是石油制品，它是多种烃的混合物，其主要化学成分是碳C和氢H。完全燃烧后生成CO2和H20，不完全燃烧时还会升成CO和HC化合物。2、性能指标汽油使用性能的好坏对发动机的动力性、经济性、可靠性和使用寿命都有很大的影响。因此，车用汽油需要满足许多要求，主要性能有蒸发性、热值、抗爆性和腐蚀性等。（1）蒸发性直接影响可燃混合气质量的好坏，可用蒸馏试验来测定。蒸发性过强夏天会产生气阻现象，冬天会导致结冰。（2）热值指1KG燃料完全燃烧后所产生的热量。汽油的热值约为440MJ/KG。（4）腐蚀性汽油在运输、储存、发放的使用中，对接触的各种金属应无腐蚀作用。但其中含有硫、硫化物、有机酸及水溶性酸、碱等。（二）压缩天然气（CNG）甲烷；热值和辛烷值均比汽油高。（三）液化石油气LPG丙烷和丁烷；与天然气相似，热值和辛烷值均比汽油高。（四）氢气理想燃料。（五）醇类燃料较理想燃料。三、可燃混合气成分的表示方法汽油必须与空气混合才能燃烧；可燃混合气是指汽油与空气按一定比例的混合物。可燃混合气的浓度有两种表示办法（一）空燃比（A/F）空燃比是指空气质量与燃油质量之比理论上，1KG汽油完全燃烧需要147KG的空气。故空燃比A/F147称为标准混合气1A/F147称为稀混合气1A/F147称为浓混合气1（二）过量空气系数燃烧1KG燃料实际供给的空气质量与理论上完全燃烧所需的空气质量之比。四、可燃混合气成分对发动机性能的影响1、理论混合气1由于时间（燃烧速度有限）和空间（不可能气缸内绝对混合均匀）的限制，标准混合气不可能完全燃烧；由于气缸中的残存废气阻碍了汽油与空气的结合，使空气不够，从而影响了火焰的形成和传播；因此，要想达到完全燃烧，必须是稀混合气。2、稀混合气1（1）经济混合气105115经对发动机实验研究，发现在105115左右，燃料消耗率最低；这即经济混合气概念。（2）稀混合气115虽然可使燃料完全燃烧，但燃烧速度慢，热量损失大，平均气体压力和功率下降，动力和速度上不去；严重者会引起进气管内回火现象；3、浓混合气1（1）功率混合气085095088左右时，发动机输出功率最大，此时，燃烧速度最快，一则热效率最高，二则单位体积可燃混合气燃烧时放出的热量最大，因而功率最高。4、燃烧极限04和14当混合气过稀和过浓时，火焰无法传播，发动机运转不稳，直至熄火。火焰传播下限当混合气稀到14，火焰无法传播混合气过浓燃烧不完全，产生大量的CO，造成气缸盖，活塞顶和火花塞积炭，排气管冒黑烟。火焰传播上限混合气浓到04，可燃混合气火焰无法传播。五、发动机对对可燃混合气成分的要求发动机工况指发动机的工作情况，是由转速和负荷两个因素决定。（一）稳定工况对可燃混合气成分的要求稳定工况定义发动机已完成预热，一定时间内没有转速和负荷的突然变化。可分成怠速和小负荷、中等负荷、大负荷和全负荷三个范围。1、怠速和小负荷工况怠速是指发动机在对外无功率输出的情况下以最低稳定转速下空转。怠速时废气稀释现象严重。因此在怠速时要求供给较浓的混合气06082、中等负荷工况发动机大部分时间处于中等负荷工况，因此，要求化油器应供给较稀的经济混合气成分09113、大负荷和全负荷工况当汽车爬坡或高速时，需发动机发出最大功率，此时，节气门全开，发动机处于全负荷工况；大负荷和全负荷工况时要求化油器供给浓混合气成分085095（二）过渡工况对可燃混合气成分的要求过渡工况发动机转速和负荷发生一定的变化。1、冷起动发动机在冷起动时，转速低，汽油蒸发和雾化差，大部分油气混合物形成的是油膜，使气缸内混合物气过稀而无法引燃；冷起动要求供给极浓混合气成分02062、暖机发动机冷起动后开始自动继续运转，直至稳定的怠速运转。这段过渡期间，由于发动机温度、转速上升，汽油雾化条件改善，要求供给的混合气成分由极浓逐渐变换到怠速工况的较浓混合气成分。3、加速加速时，节气门开度骤然加大，由于燃料惯性大于空气，气缸内混合气成分出现瞬间过稀，发动机功率下降，转速降低，甚至会出现熄火现象；第二节燃料供给系统的组成和工作原理一、概述1、汽油喷射定义是用喷油器将一定数量和压力的汽油直接喷射到进气歧管或气缸中，与空气混合而形成可燃混合气。实现喷射和雾化2、汽油喷射系统的发展从航空上飞机发动机上发展应用开始的，目前电控汽油喷射EFI系统已汽车上广泛应用，它是在恒定的压力下，利用喷油器将一定数量的汽油直接喷入气缸或进气管道内的汽油燃料供给装置，以电控单元ECU为控制中心，根据空气流量和发动机转速来决定基本喷油量，并利用安装在发动机上的各种传感器测出发动机的各种运行参数，再按照电控单元中预存的控制程序进行修正，精确地控制喷油器的喷油量，使发动机在各种工况下都能获得最佳的可燃混合气。3、汽油喷射的优点（1）充气效率高；（2）精准控制空燃比；（3）冷启动和加速性能好；（4）节油减排；（5）减速断油；（6）安装简单方便；调压器喷油器节气门体位置传感器节气门气门喷油器输油管进气支管电子控制汽油喷射系统开环控制闭环控制（4）按进气量的检测方式分类直接测量式流量型）间接测量式（压力型传感器电子控制单元执行器发动机开环控制氧传感器闭环控制1、燃油供给系统功用向气缸内供给燃烧时所需一