04-汽油喷射式汽油机燃料供给系统

1、1 第四章电控汽油喷射式燃料供给系统 2 根据发动机各工况的不同要求，供给发动机气缸一定根据发动机各工况的不同要求，供给发动机气缸一定 浓度和数量的可燃混合气，并把发动机燃烧做功行程后产浓度和数量的可燃混合气，并把发动机燃烧做功行程后产 生的废气排到大气中。生的废气排到大气中。 第一节概述第一节概述 一、功用 3 二、燃料简介 1、汽油、汽油 汽油是目前汽油机的主要燃料。汽油从石油中提炼而成，是一种多汽油是目前汽油机的主要燃料。汽油从石油中提炼而成，是一种多 种烃的混合物，其主要化学成分是碳种烃的混合物，其主要化学成分是碳(C)(C)和氢和氢(H)(H)。 汽油的主要使用性能有：蒸发性、抗爆性

2、和腐蚀性。汽油的主要使用性能有：蒸发性、抗爆性和腐蚀性。 汽油蒸发性过高，气温高时宜在油路中产生汽油蒸发性过高，气温高时宜在油路中产生“气阻气阻”；蒸发性过低；蒸发性过低 的汽油，易滞留在气缸壁上，燃油消耗量不仅会增加，还会稀释润滑油，的汽油，易滞留在气缸壁上，燃油消耗量不仅会增加，还会稀释润滑油， 致使气缸壁磨损加快，缩短发动机使用寿命。致使气缸壁磨损加快，缩短发动机使用寿命。 汽油的抗爆性是指汽油在气缸中避免产生爆燃的能力，即抵抗汽油的抗爆性是指汽油在气缸中避免产生爆燃的能力，即抵抗“爆爆 燃燃”的能力。如果汽油机产生的能力。如果汽油机产生“爆燃爆燃”，将造成发动机过热，排气冒烟，将造成发

3、动机过热，排气冒烟， 功率显著下降，油耗增加，伴有明显的敲缸声，甚至损坏机件。功率显著下降，油耗增加，伴有明显的敲缸声，甚至损坏机件。 评定汽油抗爆性的指标是辛烷值。辛烷值高则汽油抗爆性好，反之，评定汽油抗爆性的指标是辛烷值。辛烷值高则汽油抗爆性好，反之， 汽油抗爆性差。汽油抗爆性差。 4 三、可燃混合气成分的表示方法 可燃混合气是指燃料经过雾化、蒸发并与空气按一定比 例混合的混合物。可燃混合气中汽油的含量称为可燃混合气 浓度。可燃混合气的浓度通常用空燃比（R）和过量空气系 数（）表示。 1、空燃比 将实际吸入发动机中空气质量与燃料质量的比值称为空 燃比，用符号R表示。理论上1kg汽油完全燃烧

4、需14.7kg空气。 2、过量空气系数 将燃烧1kg燃料实际供给的空气质量与理论上1kg燃料完 全燃烧所需的空气质量之比称为过量空气系数，用符号表 示。 根据上述定义，1的可燃混合气为理论可燃混合气； 1的为浓可燃混合气；1的则为稀可燃混合气。 5 图4-1可燃混合气成分对发动机性能的 影响(发动机转速不变，节气门全开) 1燃油消耗率曲线2发动机功率曲线 四、可燃混合气成分对发动机性能的影响 1.理论混合气(1) 当1时，理论上气缸中所含空 气中的氧正好能使其中的燃料完全 燃烧。但实际上，由于气缸中可燃 混合气的成分不可能绝对均匀地分 布,以及残余废气的存在而影响火 焰中心的形成和火焰的传播，

5、而使 1的可燃混合气不可能得到完 全燃烧。 2.稀混合气(1) 当1时，可使所有汽油分子获得足 够的氧气而完全燃烧。对应于燃料消 耗率最低时的可燃混合气称为经济混 合气。对不同的汽油机，经济混合气 的成分一般在=1.051.15范围内。 然而，空气过量后因燃烧速度减小、 热损失增加而使平均有效压力和发动 机的功率略有下降。若混合气过稀(图 4-1中1.11)，会因燃烧速度的进一 步减小而造成加速性能变坏，发动机 输出功率下降，甚至会出现进气管回 火现象。因此，不能对发动机供给这 种过稀的可燃混合气。 3.浓混合气(1) 当1时，因可燃混合气中汽油 分子较多而使燃烧速度加快，热 损失减小。将发动

6、机输出功率最 大时的可燃混合气称为功率混合 气，对不同的汽油机，功率混合 气的成分一般在=0.850.95的 范围内。但这时因可燃混合气中 空气含量不足，致使其燃烧不完 全，经济性较差。若可燃混合气 过浓(图4-1中的0.88)，因燃 烧不完全，产生大量的一氧化碳， 在高温高压的作用下析出游离的 碳粒，导致燃烧室积炭，发生排 气管放炮现象及冒黑烟。 6 4.燃烧极限 7 4.燃烧极限 1)功率点与经济点并不对应。 2)可燃混合气过浓(0.8)、过稀(1.051.15)时，发动机的动力性、经济 性均不理想。 3)为兼顾发动机的动力性和经济性，可燃混合气的成分在0.881.11范围 内最有利。 8

7、 五、发动机各工况对可燃混合气浓度的要求 车用汽油机在不同工况下对可燃混合气的浓度有不同的要求，分述如下： (1)冷起动 (2)怠速及小负荷 (3)加速 (4)大负荷及全负荷 (5)中等负荷 (1)冷起动 发动机冷起动时，因这时气缸温度低，汽油不易蒸发汽化，且 发动机转速低，空气在进气道中流速低，致使汽油雾化不良， 导致气缸内可燃混合气中汽油蒸气过少，可燃混合气过稀，发 动机不能着火燃烧。因此，为了使发动机顺利起动，要求燃料 系统供给0.20.6极浓的可燃混合气。 (2)怠速及小负荷 发动机怠速为对外无功率输出情况下的最低发动机转速。此时， 节气门处于接近关闭位置，吸入的空气量极少，且汽油雾化

8、蒸 发不良，并有废气的稀释，使发动机燃烧速度减慢甚至熄火。 为保证这种品质不良的可燃混合气能正常燃烧，燃料系统应提 供较浓的可燃混合气(0.60.8)，节气门略开大。进入小负 荷(节气门开度在30%以内)时，由于进入的空气量略有增加，可 燃混合气的品质逐渐改善，因而可燃混合气浓度可以减小至 0.70.9。虽然可燃混合气浓度略有减小，但仍属浓混合气， 目的是保证汽油机在小负荷工况的稳定性。 (3)加速 节气门开度突然加大，吸入气缸的空气量立刻增加，而汽油因 其惯性大而在原处基本不动，再加上雾化汽油的颗粒大跟不上 气流流动，使之一部分附着在进气管内壁上。因此，气缸内的 可燃混合气在加速的瞬间变稀，

9、不易点燃。为改善车用汽油机 的加速性能，燃料系统应能在节气门突然开大时，及时地自动 增加供油量，补偿可燃混合气瞬间变稀的现象。 (4)大负荷及全负荷 当节气门接近全开或达到全开时，为发动机大负荷及全负荷工 况。此时要求发动机发出最大功率来克服较大的外界阻力或加 速行驶。为此应供给0.850.95的功率混合气。 (5)中等负荷 此时节气门的开度约30%85%，是车用汽油机最常用的工况。 为满足发动机经济性的要求，应供给0.91.1的可燃混合气 (其中，主要是1的稀混合气)。 9 一、概述 二、组成 三、电子控制系统主要元件结构及工作原理 四、燃油供给系统主要零件结构及工作原理 第二节燃料供给系统

10、的组成和工作原理第二节燃料供给系统的组成和工作原理 10 一、概述1.汽油喷射的基本概念 汽油喷射是用喷油器将一定数量和压力的汽油直接喷 射到气缸或进气歧管中，与进入的空气混合而形成可燃混 合气。 2.汽油喷射系统发展概况汽油喷射系统发展概况 汽油喷射技术始于20世纪30年代，最初是为航空发动机而 设计的，50年代开始应用于汽车发动机上。早期的汽油喷射系 统都是机械控制式，1953年美国Bendix公司开始着手开发电子 控制汽油喷射系统，但未付诸实用。后来德国Bosch公司购买 了此项专利并加以改进，于1957年推出DJetronic装在YW1 600轿车上，向美国出口，这实际上是一种电控的进

11、气管汽油喷 射系统。此后，美、日等国的汽车公司也纷纷在自己生产的轿 车上装用各种形式的电控汽油喷射系统。时至今日，汽油喷射 系统在国内外轿车上的应用已很广泛，美、日、德等国生产的 轿车发动机几乎都采用了汽油喷射系统。我国政府以规定，200 1年7月以后生产的轿车发动机禁止装用化油器。 11 3.汽油喷射的优点 1)在进气道中未设喉管，进气道截面增加，减小了进气阻力，增加了进气量， 发动机的充气效率得以提高，从而增加了发动机的功率和转矩。 2)因进气温度较低而使爆燃得到有效控制，因而可采用较高的压缩比。 3)若配以高能点火装置，则可使发动机燃用稀薄可燃混合气。 4)发动机的冷起动性和加速性较好。

12、 5)可以对可燃混合气成分和点火提前角进行精确地控制，使发动机在任何工 况下都处于最佳的工作状态，尤其是对过渡工况的动态控制，更是传统化油 器式发动机所无法做到的。 6)多点汽油喷射系统可使发动机各缸可燃混合气的分配更加均匀。 7)可节省燃油并减少废气中的有害成分，因为在市区行驶的一些工况中(例如 用发动机制动、向前滑行、下坡等)，可完全切断燃油的供应。 12 4.汽油喷射的分类 (1)按汽油喷射方式分类 (2)按喷油器的布置方式分类 (3)按控制方式分类 (4)按进气量的检测方式分类 13 (1)按汽油喷射方式分类 按汽油喷射方式不同，分为间歇喷射式和持续喷射式。 1)间歇喷射式是指每个喷射

13、周期都有一个固定的喷射持续期和间歇期，喷油 持续期的长短直接控制了喷油量的大小。 2)持续喷射式是指发动机工作时，喷油器持续不断地喷油，这种喷油方式不 易应用于缸内喷射，常见于机械汽油喷射系统。 14 (2)按喷油器的布置方式分类 1)多点喷射系统(MPI)是在每个气缸进气口处(图4-2b)装有一个由电控单元(E CU)控制的喷油器，顺序地进行分缸单独喷射或分组喷射，汽油直接喷射到 各缸进气口的前方。 2)单点喷射系统(SPI)是在进气道节气门的前方装一个中央喷射装置，用12 个喷油器(图4-2a)集中喷射。 图4-2喷油器的布置方式 a)单点喷射b)多点喷射 1进气口2喷油器 15 (3)按

14、控制方式分类 1)机械控制式 2)电子控制汽油喷射系统(EFI) 1)机械控制式。 图4-3机械控制式汽油喷射系统 1火花塞2喷油器3冷起动喷油器4怠速调整螺钉5燃油分配器 6暖机调节器7燃油箱 8电动燃油泵9燃油滤清器10可燃混合 气控制器 11蓄电池12最高转速切断阀13辅助空气阀14节气门位 置开关15热限时开关16速度继电器 16 (3)按控制方式分类 1)机械控制式 2)电子控制汽油喷射系统(EFI) 2)电子控制汽油喷射系统(EFI)。 图4-4电子控制式汽油喷射系统 1燃油箱2电动燃油泵3燃油滤清器4燃油导轨(燃油分配管)5 燃油压力调节器6空气流量传感器7电控单元8怠速调整螺钉

15、9怠 速控制阀10节气门位置传感器11喷油器12冷却液温度传感器13 曲轴位置传感器14火花塞15分电器16点火线圈17氧传感器 17 (4)按进气量的检测方式分类 1)直接测量方式(流量型)。用空气流量传感器直接检测出进气管的空气流量， 用测得的空气流量除以发动机的转速而得到每一循环的空气量，由此算出每 一循环的汽油喷射量。此方法检测精度高，目前使用较为广泛。 2)间接测量方式(压力型)。 通过压力传感器测出进气管的压力，再根据发动 机的转速间接地推算出进气流量，从而确定汽油喷射量。因进气管压力与吸 入的空气量间不是简单的线性关系，故此法的检测精度不高。 18 二、组成 1.燃油供给系统 燃

16、油供给系统的功用是向气缸内供给燃烧时所需一定量的燃油。燃油供 给系统的组成如图所示。 2.空气供给系统 空气供给系统的功用是为发动机可燃混合气的形成提供必要的空气，并 测量和控制空气流量。其组成如图所示，主要由空气滤清器1、空气 流量传感器2及进气歧管5等组成。 3.电子控制系统 电子控制系统的功用是检测发动机的工作状况，精确控制喷油量、喷油 正时和点火时刻。 电子控制系统主要由电控单元、各种传感器及喷油器14三部分组成。 电子控制汽油喷射系统由燃油供给系统、空气供给系统、电子控制系统电子控制汽油喷射系统由燃油供给系统、空气供给系统、电子控制系统 及各种传感器等组成，如图及各种传感器等组成，如

17、图44所示。所示。 19 1.燃油供给系统 图4-5燃油供给系统 1燃油滤清器 2燃油导轨(燃油分配管) 3喷油器 4燃油压力调节器 5燃油箱 6电动燃油泵 7回油管 8进油管 燃油供给系统的功用是向气缸内供给燃烧时所需一定量的燃油。燃油供给系统的功用是向气缸内供给燃烧时所需一定量的燃油。 电动燃油泵电动燃油泵6 6将燃油从燃油箱将燃油从燃油箱5 5吸出后经过燃油滤清器吸出后经过燃油滤清器1 1，除去杂质和水分送至燃油导轨，除去杂质和水分送至燃油导轨2 2， 燃油导轨与安装在进气歧管上喷油器燃油导轨与安装在进气歧管上喷油器3 3相通。燃油导轨末端装有燃油压力调节器相通。燃油导轨末端装有燃油压力

18、调节器4 4，用来调节供，用来调节供 油总管的油压（一般油总管的油压（一般0.250.250.3MPa0.3MPa）。喷油器根据电控单元的喷油指令，把适量的燃油喷射到）。喷油器根据电控单元的喷油指令，把适量的燃油喷射到 进气门前，在进气行程时，燃油与空气形成的可燃混合气被吸入气缸内。进气门前，在进气行程时，燃油与空气形成的可燃混合气被吸入气缸内。 发动机工作时，正常工况下的喷油量由安装在节气门体位置的喷油器（发动机工作时，正常工况下的喷油量由安装在节气门体位置的喷油器（SPISPI系统）或安装在系统）或安装在 进气门附近的各个喷油器（进气门附近的各个喷油器（MPIMPI系统）控制。相应的喷油量

19、由喷油器的通电时间长短来决定。系统）控制。相应的喷油量由喷油器的通电时间长短来决定。 发动机低温起动时由装在进气管处的低温起动喷油器喷油，此时的喷油时间受其定时开关发动机低温起动时由装在进气管处的低温起动喷油器喷油，此时的喷油时间受其定时开关 控制。控制。 20 图4-6空气供给系统 1空气滤清器2空气流量传感器3节气门 4动力腔5进气歧管6怠速控制阀 2.空气供给系统 空气供给系统的功用是为发空气供给系统的功用是为发 动机可燃混合气的形成提供必要动机可燃混合气的形成提供必要 的空气，并测量和控制空气流量。的空气，并测量和控制空气流量。 主要由空气滤清器主要由空气滤清器1 1、空气流量传、空气

20、流量传 感器感器2 2及进气歧管及进气歧管5 5等组成。等组成。 发动机在进气行程时，空气发动机在进气行程时，空气 经空气滤清器经空气滤清器1 1、空气流量传感器、空气流量传感器 2 2和节气门和节气门3 3进入各缸进气歧管进入各缸进气歧管5 5。 驾驶员通过操纵节气门的开度来驾驶员通过操纵节气门的开度来 控制每工作循环的进气量。发动控制每工作循环的进气量。发动 机在怠速时，节气门几乎处于关机在怠速时，节气门几乎处于关 闭状态，空气流量由怠速控制阀闭状态，空气流量由怠速控制阀6 6 来控制，保证快怠速转速。正常来控制，保证快怠速转速。正常 怠速时恢复怠速空气量。怠速时恢复怠速空气量。 怠速调整

21、螺钉用来调节怠速怠速调整螺钉用来调节怠速 转速。电控单元可以发出指令，转速。电控单元可以发出指令， 通过怠速控制阀控制怠速转速和通过怠速控制阀控制怠速转速和 快怠速转速。快怠速转速。 21 3.电子控制系统 图4-7燃油喷射电子控制系统组成示意图 1冷却液温度传感器 2进气温度传感器 3节气门位置传感器 4节气门 5凸轮轴位置传感器 6曲轴位置传感器 7进气管绝对压力传感器 8空气流量传感器 9电控单元 10、13、17接口电路 11CPU 12电源电路 14喷油器 15ROM16RAM 18点火开关19蓄电池 20氧传感器 21A/D转换器 电子控制系统的功用是检测发动机的工作状况，精确控制

22、喷油量、喷油正时和点火电子控制系统的功用是检测发动机的工作状况，精确控制喷油量、喷油正时和点火 时刻。时刻。 电子控制系统主要由电控单元电子控制系统主要由电控单元9 9（图（图4-74-7）、各种传感器及喷油器）、各种传感器及喷油器1414三部分组成。三部分组成。 传感器负责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）转变成电传感器负责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）转变成电 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。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（喷油器）用来完成电控单元发

23、出的各种指令，是电控单元指令的执行者。执行器（喷油器）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。 22 三、电子控制系统主要元件结构及工作原理 1、电控单元 电控单元常用ECU（Electronic Control Unit）表示，也称微型计算机（微机），是 电子控制系统的核心。 它的主要功用是根据其内存的程序和数据对空气流量传感器等各种传感器输入的信 息进行运算、处理和判断，然后发出指令，向喷油器等执行器提供一定宽度的电脉冲 信号以控制喷油量等。 电控单元一般由中央处理器CPU、只读存储器ROM、可编程的只读存储器PROM、 运行数据存储器RAM和输入/输出接口等组成（图4-7

24、中的9）。 近年来，电子控制系统的功能不断地得以扩大，在发动机管理系统中，不但控制喷 油器的喷油量，还可控制点火、怠速、废气再循环等；另外，还可控制地盘中的自动 变速器、制动防抱死系统、悬架高度调整系统、转向助力系统及车身控制系统等，见 图4-9。 图4-8电控单元 a) 外形图b)零件位置图 23 1、电控单元 图4-9电子控制系统管理功能框图 电控单元工作过程：电控单元工作过程： 发动机工作时，电控发动机工作时，电控 单元开始工作，单元开始工作，CPUCPU中中 央处理器开始执行程央处理器开始执行程 序。程序由一系列指序。程序由一系列指 令组成，指令表示为令组成，指令表示为 操作码和地址码

25、两部操作码和地址码两部 分。当电控单元进入分。当电控单元进入 工作状态时，某些程工作状态时，某些程 序和步骤从序和步骤从ROMROM中取出，中取出， 进入进入CPUCPU中央处理器，中央处理器， 这些程序可包括燃油这些程序可包括燃油 喷射控制、点火时刻喷射控制、点火时刻 控制或怠速控制等。控制或怠速控制等。 24 空气流量传感器的功用是测量进入发动机的空气流空气流量传感器的功用是测量进入发动机的空气流 量，并将测量的结果转换成电信号传给电控单元。量，并将测量的结果转换成电信号传给电控单元。 一般安装在空气滤清器后端，节气门体前端。一般安装在空气滤清器后端，节气门体前端。 可分为两种：一种是直接

26、测量空气体积流量的传感可分为两种：一种是直接测量空气体积流量的传感 器，如叶片式空气流量传感器、卡门涡流式空气流量传器，如叶片式空气流量传感器、卡门涡流式空气流量传 感器；另一种是直接测量空气质量流量的传感器，如热感器；另一种是直接测量空气质量流量的传感器，如热 线式空气流量传感器、热膜式空气流量传感器。线式空气流量传感器、热膜式空气流量传感器。 近年用得较多的有热线式空气流量传感器和热膜式近年用得较多的有热线式空气流量传感器和热膜式 空气流量传感器。空气流量传感器。 （1 1）空气流量传感器）空气流量传感器 2.传感器 25 1 1）热线式空气流量传感器）热线式空气流量传感器热线式空气流量传

27、感器是热线式空气流量传感器是 一种测量空气质量型传感器，它不需要校正一种测量空气质量型传感器，它不需要校正“海拔高度、海拔高度、 大气温度、大气压力对测量精度大气温度、大气压力对测量精度”的影响。如图的影响。如图5 51010所示。所示。 图图410热线式空气流量传感器热线式空气流量传感器 1密封盖密封盖 2电路板电路板 3塞子塞子 4调节螺钉调节螺钉 5小管小管 6卡环卡环 7冷线冷线 8热线热线 9网状格栅网状格栅 26 1 1）热线式空气流量传感器）热线式空气流量传感器 图4-11热线式空气流量传感器工作原理 1放大器2电源3输出信号 27 2 2）热膜式空气流量传感器）热膜式空气流量传

28、感器热膜式空气流量传感器与热膜式空气流量传感器与 热线式空气流量传感器的结构与工作原理基本相同。但它热线式空气流量传感器的结构与工作原理基本相同。但它 不采用热线，而是将热线、温度补偿电阻及精密电阻用厚不采用热线，而是将热线、温度补偿电阻及精密电阻用厚 膜工艺镀在一块陶瓷基片上（称为热膜电阻），装在测量膜工艺镀在一块陶瓷基片上（称为热膜电阻），装在测量 管内，如图管内，如图5 51212所示。所示。 图图512热膜式空气流量计热膜式空气流量计 1热膜电阻热膜电阻2进气气流进气气流 28 进气歧管压力传感器（以下简称进气压力传感器）可根据进气歧管压力传感器（以下简称进气压力传感器）可根据 发动机

29、的负荷状态测出进气歧管内绝对压力的变化，并转换成发动机的负荷状态测出进气歧管内绝对压力的变化，并转换成 电压信号与转速信号一起输送给微机控制装置，作为喷油器基电压信号与转速信号一起输送给微机控制装置，作为喷油器基 本喷油量的依据。应变仪式进气压力传感器如下图本喷油量的依据。应变仪式进气压力传感器如下图4 41313所示。所示。 ( () )进气歧管压力传感器进气歧管压力传感器 图图413应变仪应变仪 式进气压力传感器式进气压力传感器 1硅片硅片 2硅硅 3真空腔真空腔 4硼硅酸玻璃片硼硅酸玻璃片 5二氧化硅膜二氧化硅膜 6传感器电阻传感器电阻 7金属块金属块 29 ( () )进气歧管压力传感

30、器工作原理进气歧管压力传感器工作原理 图4-14应变仪式进气压力传感器工作原理 1稳压电源2放大器3输出端 30 发动机转速传感器用来检测发动机转速；发动机转速传感器用来检测发动机转速；曲轴位置曲轴位置 传感器用来检测活塞上止点位置及曲轴的转角。发动机传感器用来检测活塞上止点位置及曲轴的转角。发动机 转速和曲轴位置传感器一般制成一体，是控制点火时刻转速和曲轴位置传感器一般制成一体，是控制点火时刻 和喷油时刻必不可少的信号源。和喷油时刻必不可少的信号源。 曲轴位置传感器有电磁感应式、霍尔效应式和光电曲轴位置传感器有电磁感应式、霍尔效应式和光电 式三种。式三种。 霍尔效应传感器的结构与工作原理见发

31、动机点火系霍尔效应传感器的结构与工作原理见发动机点火系 统。统。 (3)(3)发动机转速和发动机转速和曲轴位置传感器曲轴位置传感器 31 图图4 41515示出一种安装在示出一种安装在 分电器内的电磁感应式曲轴分电器内的电磁感应式曲轴 位置传感器。位置传感器。 图图415电磁感应式曲轴位置传感器电磁感应式曲轴位置传感器 1转子转子2线圈线圈3定子磁极定子磁极 1 1）电磁感应式曲轴位置传感器）电磁感应式曲轴位置传感器 32 1)1)电磁感应式曲轴位置传感器电磁感应式曲轴位置传感器-电磁感应原理电磁感应原理 图4-16电磁感应原理 a)凸齿对准磁极时的磁力线分布b)信号转子凸齿处于不同位置时 c

32、)磁通量与 感应电压的变化曲线 1感应线圈2转子3定子4分电器轴 电磁感应式曲轴位置传感器也可以与曲轴直接相连，它可以电磁感应式曲轴位置传感器也可以与曲轴直接相连，它可以 安装在曲轴飞轮齿圈附近安装在曲轴飞轮齿圈附近( (图图4-17)4-17)，也可以安装在曲轴带轮，也可以安装在曲轴带轮 附近附近( (图图4-18)4-18)，利用飞轮轮齿上的参考记号，利用飞轮轮齿上的参考记号( (如安装一个销如安装一个销 钉或一个凹槽钉或一个凹槽) )来产生脉冲信号。来产生脉冲信号。 1)1)电磁感应式曲轴位置传感器电磁感应式曲轴位置传感器 图4-17安装在飞轮附近的曲轴位置传感器 1永久磁铁2传感器壳体

33、 3发动机机体 4软铁芯5线圈 6飞轮齿圈 7参考记号 图4-18安装在曲轴带轮附近的曲轴位置传感器 1曲轴位置传感器2凸块 34 由发光二极管、光敏由发光二极管、光敏 三极管及遮光盘组成三极管及遮光盘组成 （图（图4 41919）。）。 图图419光电式曲轴位置传感器光电式曲轴位置传感器 1O形密封圈形密封圈 2曲轴位置传感器曲轴位置传感器 3分火头分火头 4分电器盖分电器盖 5G信号传感器信号传感器 6Ne信号传感器信号传感器 2 2）光电式曲轴位置传感器）光电式曲轴位置传感器 35 水温传感器用来检测发动机冷却水的温度，该值水温传感器用来检测发动机冷却水的温度，该值 作为喷油量和点火正时

34、的修正量。水温传感器常采用作为喷油量和点火正时的修正量。水温传感器常采用 对温度变化非常敏感的热敏电阻制成，其构造、特征对温度变化非常敏感的热敏电阻制成，其构造、特征 及与电控单元的连接如图及与电控单元的连接如图4 42020所示。所示。 (4)(4)水温传感器水温传感器 图图520水温传感器水温传感器 36 与体积空气流量传感器相配合，测量空气温度的变与体积空气流量传感器相配合，测量空气温度的变 化，以确定空气密度的变化，进而获得较精确的空气质化，以确定空气密度的变化，进而获得较精确的空气质 量流量及空燃比。它通常安装在空气流量传感器上或进量流量及空燃比。它通常安装在空气流量传感器上或进 气

35、歧管处。气歧管处。 进气温度传感器与水温传感器结构相同，也是采用进气温度传感器与水温传感器结构相同，也是采用 热敏电阻作为敏感元件，其与电控单元的连线也相同。热敏电阻作为敏感元件，其与电控单元的连线也相同。 (5)(5)进气温度传感器进气温度传感器 37 安装在排气管中，检测可燃混合气的实际空燃比较安装在排气管中，检测可燃混合气的实际空燃比较 理论空燃比偏离程度，并把这一信息输入电控单元。电理论空燃比偏离程度，并把这一信息输入电控单元。电 控单元控制喷油脉冲长短，实现反馈，组成闭式循环，控单元控制喷油脉冲长短，实现反馈，组成闭式循环， 满足最佳排气净化要求。满足最佳排气净化要求。 氧传感器有二

36、氧化锆（氧传感器有二氧化锆（ZrO2）型氧传感器和二氧）型氧传感器和二氧 化钛（化钛（ TiO2 ）型氧传感器两种。图）型氧传感器两种。图4-21示出的是目前示出的是目前 常用的二氧化锆型氧传感器。常用的二氧化锆型氧传感器。 氧传感器相当于一个可燃混合气浓稀开关，向电控氧传感器相当于一个可燃混合气浓稀开关，向电控 单元输送可燃混合气浓或稀的信号，电控单元可根据该单元输送可燃混合气浓或稀的信号，电控单元可根据该 信号控制喷油器喷油脉冲的宽度，使可燃混合气尽可能信号控制喷油器喷油脉冲的宽度，使可燃混合气尽可能 保持在标准可燃混合气（保持在标准可燃混合气（=1）附近。三元催化转化器）附近。三元催化转

37、化器 只在空燃比接近理论值的范围内起净化作用。只在空燃比接近理论值的范围内起净化作用。 在稀薄燃烧发动机的空燃比反馈控制系统中，安装在稀薄燃烧发动机的空燃比反馈控制系统中，安装 使用稀薄混合比传感器。使用稀薄混合比传感器。 (6)(6)氧传感器（又称空燃比传感器）氧传感器（又称空燃比传感器） 38 二氧化锆型传感器二氧化锆型传感器二氧化锆是一种具有氧离子二氧化锆是一种具有氧离子 传导性的固体电介质，它能在氧浓度差的作用下产生传导性的固体电介质，它能在氧浓度差的作用下产生 电动势。见图电动势。见图4 42121。 图图421二氧化锆氧传感器二氧化锆氧传感器 1气孔气孔2锆管锆管3排气管排气管4铂

38、电极铂电极5弹簧弹簧6铂电极座铂电极座7导线导线 39 用来监测节气门开度的大小，并把节气门开度状态信息输送给电控单元。用来监测节气门开度的大小，并把节气门开度状态信息输送给电控单元。 电控单元根据节气门开度或节气门开闭的快慢程度，得到发动机负荷工作状电控单元根据节气门开度或节气门开闭的快慢程度，得到发动机负荷工作状 况是怠速无负荷，还是小负荷或中、满负荷，或者汽车是在加速或减速的信况是怠速无负荷，还是小负荷或中、满负荷，或者汽车是在加速或减速的信 息。电控单元根据这些信息，确定喷油量、喷油正时和最佳点火提前角。息。电控单元根据这些信息，确定喷油量、喷油正时和最佳点火提前角。 节气门位置传感器

39、装在节气门体上（图节气门位置传感器装在节气门体上（图4 42222），与节气门轴联动。），与节气门轴联动。 节气门位置传感器有线性、开关型及综合型（既有开关又有线性可变电节气门位置传感器有线性、开关型及综合型（既有开关又有线性可变电 阻）三种。图阻）三种。图4-234-23为开关型节气门位置传感器，它有两个开关，分别是全负为开关型节气门位置传感器，它有两个开关，分别是全负 荷开关和怠速开关。荷开关和怠速开关。 (7)(7)节气门位置传感器节气门位置传感器 图图422节气门体与节气门位置传感器节气门体与节气门位置传感器 1节气门体节气门体2节气门位置传感器节气门位置传感器 40 开关型节气门位置

40、传感器开关型节气门位置传感器 图4-23开关型节气门位置传感器 1线束插头2全负荷开关触点 3活动臂4怠速开关触点 图图4-23为开关型节气门为开关型节气门 位置传感器，它有两个开关，位置传感器，它有两个开关， 分别是全负荷开关和怠速开分别是全负荷开关和怠速开 关。当节气门处于全关闭位关。当节气门处于全关闭位 置时，怠速开关触电置时，怠速开关触电4闭合，闭合， 电控单元根据这一信号进行电控单元根据这一信号进行 从怠速到小负荷过渡工况的从怠速到小负荷过渡工况的 喷有控制。喷有控制。 全负荷开关触电全负荷开关触电2在节气门由全闭到中小开度范围内一直处于张开状在节气门由全闭到中小开度范围内一直处于张

41、开状 态；当节气门接近全开位置时，全负荷触电开始闭合，向电控单元输出发态；当节气门接近全开位置时，全负荷触电开始闭合，向电控单元输出发 动机全负荷运行工况的信号，电控单元根据这一信号进行全负荷的供油量动机全负荷运行工况的信号，电控单元根据这一信号进行全负荷的供油量 控制，指令燃油系统增加供油量直至到最大供油量，将可燃混合气浓度调控制，指令燃油系统增加供油量直至到最大供油量，将可燃混合气浓度调 到功率混合气的浓度。到功率混合气的浓度。 41 其作用是检其作用是检 测发动机是否产测发动机是否产 生爆燃，并将产生爆燃，并将产 生爆燃的信号输生爆燃的信号输 送给电控单元，送给电控单元， 实现点火正时的

42、实现点火正时的 控制。如图控制。如图 4 42424所示。所示。 （8 8）爆燃传感器爆燃传感器 图图424爆震传感器的结构与工作原理爆震传感器的结构与工作原理 1压电陶瓷片压电陶瓷片2惯性配重惯性配重3输出引线输出引线4爆燃压力波波形爆燃压力波波形 42 四、燃油供给系统主要零件结构及工作原理 图4-25燃油箱 1油箱盖2加油管3油管 4输油管5油量传感器6油箱体 7浮子 8回油管 1、燃油箱、燃油箱 图4-26燃油箱内部结构 1油箱盖2重力阀3大通风管 4通风阀5膨胀室6加油喉管 7小通风管8截止阀 43 1、燃油箱 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。对一般 汽车而言，

43、装满一箱油，应至少行驶300600km。 燃油箱通常由钢板或塑料制成。 图4-25为一汽奥迪100型轿车的燃油箱，由耐油硬塑料制成。它由油 箱体6、加油管2、油量传感器5等构成。 油箱盖上设置了双向阀，当重力阀2（图4-26）失灵时，油箱盖上的 双向阀能保持邮箱与大气相通。 重力阀的作用是依靠阀的自重，在正常情况下允许空气进入油箱以消 除负压。当车辆倾斜40或翻车时，此阀自动将通风口关闭，防止燃 料漏出。 燃油箱加油喉管内的截止阀8的作用是当燃油箱内油量减少时，阀打 开，向燃油箱注油速度加快；当燃油箱内燃油已接近加满，空气不能 从燃油箱内排出时，油面上有了压力，使截止阀关闭，燃油已不能流 出燃

44、油箱。 44 四、燃油供给系统主要零件结构及工作原理 汽油滤清器的作用是，滤去燃油中的水分和杂质，汽油滤清器的作用是，滤去燃油中的水分和杂质， 防止汽油中的污物堵塞。可以安装在燃油箱附近，也可防止汽油中的污物堵塞。可以安装在燃油箱附近，也可 以安装在发动机附近。以安装在发动机附近。 图图427汽油滤清器汽油滤清器 2、汽油滤清器、汽油滤清器 45 3、汽油泵、汽油泵 汽油泵的作用是将汽油从燃油箱中吸出，并送入喷油器。汽油泵的作用是将汽油从燃油箱中吸出，并送入喷油器。 在电子控制燃油喷射系统中应用的电动汽油泵通常有两种类在电子控制燃油喷射系统中应用的电动汽油泵通常有两种类 型，即滚柱式电动汽油泵

45、和叶片式电动汽油泵。图型，即滚柱式电动汽油泵和叶片式电动汽油泵。图4 42828为滚为滚 柱式电动汽油泵。柱式电动汽油泵。 图4-28滚柱式电动汽油泵 1进油口2限压阀3滚柱泵4电动机5单向阀 6出油口7泵体8滚柱9转子 46 4、燃油压力调节器、燃油压力调节器 功用是保证喷油器的燃油压力与进气管压力只差为恒定值。这样，功用是保证喷油器的燃油压力与进气管压力只差为恒定值。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，电控单元能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，电控单元能 够通过控制喷油时间来控制喷油量。够通过控制喷油时间来控制喷油量。 图4-30燃油压力调节器

46、1进油口(通燃油导轨)2回油口(通燃油箱)3阀座 4膜片5弹簧6真空管(通进气管)7回油阀 47 5、燃油导轨（分配管）、燃油导轨（分配管） 功用是将燃油均匀的、功用是将燃油均匀的、 等压的分配到各喷油器；等压的分配到各喷油器； 另外，还有贮油蓄压的作另外，还有贮油蓄压的作 用。（见图用。（见图5 53232）。）。 图图4-31燃油导轨燃油导轨 1燃油压力测试口燃油压力测试口 2、6油道油道 3进油口进油口 4燃油压力调节器燃油压力调节器 5喷油器喷油器 48 6、喷油器、喷油器 喷油器是电子控制燃油喷射系统喷油器是电子控制燃油喷射系统 中的最重要零件。在多点燃油喷射系中的最重要零件。在多点

47、燃油喷射系 统中，每个气缸都装有一个喷油器。统中，每个气缸都装有一个喷油器。 轴针式喷油器的结构如图轴针式喷油器的结构如图5 53434所示。所示。 图图534喷油器的结构喷油器的结构 1燃油滤阀燃油滤阀2电线电线3电磁线圈电磁线圈 4弹簧弹簧 5衔铁衔铁6针阀针阀7轴针轴针 第三节发动机进、排气装置第三节发动机进、排气装置 功用是供给其工作时所需要的新鲜、清洁的可燃混合气或空 气，并将发动机燃烧后的废气排至大气。 图4-33发动机进气装置 1空气滤清器2连接管 3进气歧管4密封垫 一、发动机进气装置一、发动机进气装置 主要由空气滤清器1、进气歧管3和连接管2等组成。 1.空气滤清器 图4-3

48、4空气滤清器结构 1空气滤清器盖2滤芯3壳体 功用是滤清空气中所含的 尘土和杂质，让洁净的空气进 入气缸，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。 1.空气滤清器 (1)干式空气滤清器(图4-35c)通过用树脂处理的纸质滤芯对空气进行过滤。 (2)油浴式空气滤清器(图4-35a)用于多灰尘条件下工作的发动机(越野汽车 发动机)上。滤芯清洗后可重复使用 (3)离心式空气滤清器(图4-35b)多与纸质滤芯一起组成复合式空气滤清器， 用在矿用自卸汽车上。 (4)聚氨酯式空气滤清器亦称泡沫塑料空气滤清器，通常安装在干式纸质滤 芯的外壳上，滤芯为聚氨酯。 图4-35空气滤清器

49、分类 a)油浴式b)离心式c)干式 2.进气歧管 图4-36湿式进气歧管 2.进气歧管 图4-37谐振进气装置 1进气导流管2进气歧管3主谐振室 4空气流量计5空气滤清器6副谐振室 在进气过程中，气体流 动具有间歇性和波动性，造 成在进气歧管内产生一定幅 度的压力波。为了充分利用 气流压力的波动效应，提高 充气效率，有的发动机在进 气管旁设置与进气管相通的 谐振腔，构成谐振进气系统 (图4-37)或在进气管内设置动 力腔(图4-38)。 这两种进气装置工作可 靠、成本低，但只能在特定 转速下增加进气量。 2.进气歧管 图4-38动力腔进气装置 1空气流量计2空气滤清器3进气管4动力腔 二、发动

50、机排气装置 图4-39发动机排气装置 1排气歧管2排气管3排气消声器 1.排气歧管 排气歧管与发动机气缸盖相连，高温废气直接从排气门进入 排气歧管。为降低排气阻力，排气歧管长度应长些。排气歧管 一般用铸铁制成，有的发动机排气歧管也有用不锈钢制造的， 可以使排气歧管质量轻，耐久性好，排气阻力小。 2.排气消声器 图4-40吸收式消声器 功用是降低排气噪声并消除废气中的火星及火焰。 根据干涉原理，排气消声器有吸收、反射两种基本方式。 在吸收式消声器上（图4-40），通过废气在玻璃纤维、钢纤 维和石棉等吸声材料上的摩擦而减少其能量。反射式消声器 （图4-41）则有多个串联的协调腔与不同长度的多孔反射

51、管 2相互连接在一起。废气在其中经多次反射、碰撞、膨胀、 冷却而降低其压力，减轻了振动。 2.排气消声器 图4-41反射式消声器 1孔2反射管 图4-42组合式消声器 1排气管2节流管3反射管4吸声材料5干涉管6尾管 汽车上实际使用的排气消声器，多数是综合利用不同的消声原理组合而成的。 58 上海桑塔纳上海桑塔纳20002000轿车电控汽油喷射系统如图轿车电控汽油喷射系统如图4 44343 所示。根据作用不同，整个系统可分为三个系统：燃油所示。根据作用不同，整个系统可分为三个系统：燃油 供给系统、空气供给系统和电子控制系统。供给系统、空气供给系统和电子控制系统。 第四节电控汽油喷射系统实例第四

52、节电控汽油喷射系统实例 一、上海桑塔纳2000轿车发动机电控汽油喷射系统 59 图4-43上海桑塔纳2000轿车电控汽油喷射系统 1电控单元2空气滤清器3节气门位置传感器4怠速旁通阀 5空气温度传感器6燃油压力调节器7喷油器8氧传感器9点火线圈 10冷却液温度传感器11分电器12爆燃传感器13燃油滤清器14空气 压力传感器15电动燃油泵 60 上海桑塔纳上海桑塔纳20002000轿车发动机电子控制汽油喷射系统的空轿车发动机电子控制汽油喷射系统的空 气供给系统主要由空气滤清器、节气门体、稳压箱、进气压气供给系统主要由空气滤清器、节气门体、稳压箱、进气压 力传感器、进气温度传感器及空气阀组成。如图

53、力传感器、进气温度传感器及空气阀组成。如图5 54444所示。所示。 1 1空气供给系统空气供给系统 图图544空气供给系统空气供给系统 1空气滤清器空气滤清器2节气门体节气门体3怠速调节螺钉怠速调节螺钉4稳压箱稳压箱 5进气歧管进气歧管6怠速空气阀怠速空气阀 61 上海桑塔纳上海桑塔纳20002000轿车发动机电子控制汽油喷射系轿车发动机电子控制汽油喷射系 统中的燃油供给系统主要由燃油箱、电动燃油泵统中的燃油供给系统主要由燃油箱、电动燃油泵7 7、 燃油滤清器燃油滤清器5 5、燃油压力调节器、燃油压力调节器1313和喷油器和喷油器1212等组成。等组成。 图图5 54545为其燃油供给系统流

54、程图。为其燃油供给系统流程图。 2 2燃油供给系统燃油供给系统 图图545燃油供给系统流程图燃油供给系统流程图 1燃油箱燃油箱2燃油泵燃油泵3油管油管4燃油滤清器燃油滤清器5燃油分配器燃油分配器 6喷油器喷油器7冷起动喷油器冷起动喷油器8燃油压力调节器燃油压力调节器9回油管回油管 62 控制系统由各种传感器、电控单元和执行器组成。控制系统由各种传感器、电控单元和执行器组成。 上海桑塔纳上海桑塔纳20002000轿车电子控制汽油喷射系统中的传感轿车电子控制汽油喷射系统中的传感 器有水温传感器器有水温传感器9 9、氧传感器、氧传感器1111、节气门位置传感器、节气门位置传感器2 2、 空气温度传感

55、器空气温度传感器1414、空气压力传感器、空气压力传感器4 4及安装于分电及安装于分电 器内的爆震传感器和霍尔传感器等组成。器内的爆震传感器和霍尔传感器等组成。 电控单元是汽车上的微机，是控制系统的核心，电控单元是汽车上的微机，是控制系统的核心， 它根据发动机各种传感器送来的信号控制喷油时刻、它根据发动机各种传感器送来的信号控制喷油时刻、 喷油量及点火时刻等。喷油量及点火时刻等。 执行器是根据电控单元发出的指令来完成各种相执行器是根据电控单元发出的指令来完成各种相 应动作的装置。上海桑塔纳应动作的装置。上海桑塔纳20002000轿车发动机电子控制轿车发动机电子控制 燃油喷射系统中主要执行器有电

56、动燃油泵、喷油泵、燃油喷射系统中主要执行器有电动燃油泵、喷油泵、 怠速空气阀和点火器等。怠速空气阀和点火器等。 3 3控制系统控制系统 63 二、一汽红旗CA7220轿车电子控制汽油喷射系统 一汽红旗一汽红旗CA7220CA7220轿车电子控制汽油喷射系统采用德国西门子公轿车电子控制汽油喷射系统采用德国西门子公 司研制的司研制的SIMOS4S3SIMOS4S3多点顺序式汽油喷射系统，其组成见图多点顺序式汽油喷射系统，其组成见图4 44444，各，各 元件的安装部位见表元件的安装部位见表4-24-2。 图图4-444-44 11燃油箱燃油箱 22燃油泵继电器燃油泵继电器 33点火电控单元点火电控

57、单元 44燃油压力调节器燃油压力调节器 55燃油滤清器燃油滤清器 66燃油导轨燃油导轨 77空气滤清器空气滤清器 88电控单元电控单元 99蓄电池蓄电池 1010点火开关点火开关 1111主继电器主继电器 1212一氧化碳电位计一氧化碳电位计1313空气流量传感器空气流量传感器 1414进气温度传感器进气温度传感器1515节气门体节气门体 1616喷油器喷油器 1717水温传感器水温传感器 1818爆燃传感器爆燃传感器 1919发动机转速及曲轴位置传感器发动机转速及曲轴位置传感器 2020火花塞火花塞 2121分电器分电器( (内装凸轮轴位置传感器内装凸轮轴位置传感器) ) 64 电子控制汽油

58、喷射系统工作过程简述如下： 根据发动机转速及曲轴位置传感器19输入的发动机转速信号和空气流 量传感器13输入的空气质量流量信号，电控单元8确定基本喷油量。 然后，电控单元再根据水温度传感器17、节气门体15上的节气门位置 传感器及进气温度传感器14等输入的相关信号，对发动机特殊工况 (起动、怠速、全负荷、加速等)再进行喷油量修正，最后计算出相应 工况的最佳喷油量。 发动机转速及曲轴位置传感器除了向电控单元提供曲轴转速信号外， 还能提供曲轴位置。根据曲轴位置信号，电控单元确定喷油时刻。凸 轮轴位置传感器向电控单元提供第一缸活塞位置信号，以确定喷油器 向各缸的喷油顺序。 发动机怠速运转时，怠速开关

59、触点闭合，电控单元根据怠速开关信号 和水温传感器信号计算出发动机怠速目标转速，并与曲轴位置传感器 测得的发动机实际转速信号进行比较，再根据怠速节气门位置传感器 信号确定的节气门开度增量，最后由怠速直流电动机将节气门驱动到 目标位置，使发动机达到怠速目标转速。 二、一汽红旗CA7220轿车电子控制汽油喷射系统 65 二、一汽红旗CA7220轿车电子控制汽油喷射系统 表4-2电控系统各元件安装部位 零部件安 装 部 位 燃油泵燃油箱内 燃油滤清器右减振器上方 燃油导轨进气歧管上 燃油压力调节器燃油导轨前端 喷油器燃油导轨与进气歧管之间 节气门体进气管后端 电控单元(ECU)右前轮罩后板处 曲轴位置

60、传感器变速器壳体前端 凸轮轴位置传感器分电器内 空气流量传感器空气滤清器和节气门体之间进气道上 进气温度传感器空气流量传感器和节气门体之间进气道 上 水温传感器节温器右下侧 爆燃传感器发动机1、2缸之间缸体上 66 二、一汽红旗CA7220轿车电子控制汽油喷射系统 表4-2电控系统各元件安装部位 零部件安 装 部 位 节气门位置传感器节气门体控制器内 怠速节气门位置传感器节气门体控制器内 怠速开关 节气门体控制器内 怠速直流电动机节气门体控制器内 一氧化碳电位计行李箱内 点火组件发动机后端车身前围板上 故障警报灯仪表板上 主继电器驾驶室内继电器和插接器固定框支架 燃油泵继电器中央配电盒内 诊断