第五讲电喷发动机概述

1、2021-8-21电控汽油喷射系统电控汽油喷射系统电控汽油喷射系统（电控汽油喷射系统（Electronic Fuel Injection System）简称为）简称为EFI。它利用各种传感器检测发它利用各种传感器检测发动机的各种状态，经微处理器动机的各种状态，经微处理器的判断、计算，使发动机在不的判断、计算，使发动机在不同工况下均能获得合适空燃比同工况下均能获得合适空燃比的混合气。的混合气。 2021-8-22EFI发动机的发展发动机的发展2021-8-23汽油喷射系统的分类 1. 按喷油器安装位置按喷油器安装位置单点喷射单点喷射（SPI）多点喷射多点喷射（MPI）节气门节气门装有喷装有喷油器

2、油器节气门节气门喷油喷油器器也称也称节气节气门体喷射门体喷射（TBI）2021-8-242. 按喷油方式连续喷射连续喷射间歇喷射间歇喷射多用于机械式或机电结合式多用于机械式或机电结合式汽油喷射系统汽油喷射系统 喷油量大小不取决于喷油器喷油量大小不取决于喷油器广泛应用于现代电控汽油喷广泛应用于现代电控汽油喷射系统射系统 喷油量大小取决于喷油器喷喷油量大小取决于喷油器喷油阀开启时间油阀开启时间2021-8-253. 按喷射部位缸内缸内喷射喷射缸外缸外喷射喷射汽油直接喷射入气缸内应用少汽油直接喷射入气缸内应用少 ( (需要较高喷射压力约需要较高喷射压力约35MPa) 喷油器结构和布置比较复杂喷油器结

3、构和布置比较复杂 将喷油器安装在进气管或歧管上将喷油器安装在进气管或歧管上 喷射压力低压喷射压力低压( (约约0.200.35MPa)2021-8-264. 按喷射时序同时喷射同时喷射分组喷射分组喷射顺序喷射顺序喷射计算计算机机喷油喷油器器两个喷油器两个喷油器同时喷油同时喷油按各缸进气按各缸进气行程的顺序行程的顺序轮流喷射轮流喷射2021-8-27世界各国汽油喷射系统 喷射系统名称公司名称系统特点D-Jetronic德国 Bosch 公司测量进气压力计算喷油量K-Jetronic机械式连续多点喷射L-Jetronic测量进气流量计算喷油量Motronic进行喷油和点火综合控制LH-Jetron

4、ic采用热线式流量计的L型KE-Jetronic机械混合控制连续多点喷射Mono-Jetronic单点燃油喷射2021-8-28喷射系统名称公司名称系统特点EFI美国 GM公司电子控制多点燃油喷射DEFI（TBI）电子控制单点燃油喷射CFI美国 ford公司电子控制单点喷射EEC-IV电子集中控制系统EFI克莱斯勒电子控制多点燃油喷射ECCS日产公司电子集中控制系统TCCS丰田公司集中控制（含自动变速器）ECI三菱公司单点喷射，涡流式流量计2021-8-29EFI的组成电控汽油喷射系统主要由下列电控汽油喷射系统主要由下列四部分组成：四部分组成：进气系统进气系统 ；供油系统；供油系统； 控制系统

5、；控制系统；点火系统点火系统供油系统主要由油压调节器、供油系统主要由油压调节器、喷油器和喷油泵组成。喷油器和喷油泵组成。2021-8-210空气空气空气空气电动电动 燃油燃油泵泵燃油燃油 滤清滤清器器燃油压燃油压力调节力调节器器活性炭活性炭罐电磁罐电磁阀阀活性活性炭罐炭罐点火点火线圈线圈组件组件相位相位 传感传感器器氧传氧传感器感器喷油喷油器器节气节气门组门组件件空气空气 流量流量计计控控制制单单元元进气温进气温度传感度传感器器转速转速 传感传感器器冷却冷却液温液温度度 传传感器感器爆震爆震 传感传感器器2021-8-211 燃油供给系统 电动电动 汽油泵汽油泵喷油器喷油器油压油压 调节调节器

6、器汽油汽油 滤清器滤清器SANTANA 2000 GSi电动汽油泵电动汽油泵 燃油分配管燃油分配管 喷油器喷油器 油压调节器油压调节器 油压缓冲器油压缓冲器 冷起动喷嘴及冷起动喷嘴及热时间开关热时间开关 2021-8-212供油装置输油管输油管冷起动喷油器冷起动喷油器油压调节器油压调节器喷油器喷油器油压脉动衰减器油压脉动衰减器燃油滤清燃油滤清器器油箱油箱2021-8-213功用功用供给喷油器一定压力的汽油供给喷油器一定压力的汽油 喷油器根据电脑指令喷油喷油器根据电脑指令喷油组成组成汽油箱汽油箱 电动燃油泵电动燃油泵 燃油滤清器燃油滤清器 燃油分配管燃油分配管 油压调节器油压调节器 喷油器喷油器

7、 冷起动喷嘴冷起动喷嘴 油压脉冲衰减器油压脉冲衰减器燃油燃油系统系统组成组成2021-8-214燃油泵燃油泵 燃油泵装在油箱内，由点火开关和油泵继电器控制。燃油泵装在油箱内，由点火开关和油泵继电器控制。当泵内油压超过一定值时，燃油顶开单向阀向油路供油。当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。油路堵塞时，卸压阀开启，泄出的燃油返回油箱。 油压：油压：多点喷射：多点喷射：0.20.3MPa单点喷射：单点喷射：0.10.2MPa2021-8-215 喷油器功用功用 按按电控单电控单元元指令将指令将一定数量一定数量的的汽油汽油适适时地喷入时地喷

8、入进气管进气管内内2021-8-216燃油分配管进油管进油管燃油燃油 分配管分配管油压油压 调节器调节器喷油器喷油器燃油燃油 滤清器滤清器进油进油回油回油将汽油将汽油均匀均匀 等压等压输送给各缸喷油器输送给各缸喷油器2021-8-217油轨是由燃油导油管油轨是由燃油导油管, , 稳压仓稳压仓, , 喷油嘴喷油嘴, , 压力调节器和一些压力调节器和一些固定部件所组成固定部件所组成, , 它安装在进气管上它安装在进气管上. .油轨提供了高压燃油的调压容积和流向各喷嘴的管路油轨提供了高压燃油的调压容积和流向各喷嘴的管路, , 以及以及固定喷嘴的支撑固定喷嘴的支撑. .2021-8-218油压调节器功

9、用功用 喷油压力喷油压力 = 供油压供油压力力进气管进气管压力压力 (压差压差恒定恒定) 2021-8-219 空气供给系统 空气滤空气滤清器清器热膜式热膜式 空气流空气流量计量计节气门节气门 控制部件控制部件进气岐管进气岐管进气温度进气温度传感器传感器SANTANA 2000 GSi空气流量计空气流量计 进气压力传感器进气压力传感器 补充空气阀补充空气阀 怠速控制阀怠速控制阀 惯性增压进气系统惯性增压进气系统 2021-8-220（1）功用供给与发动机负荷相适应的、清洁空气供给与发动机负荷相适应的、清洁空气 直接和间接计量空气质量直接和间接计量空气质量 与喷油器喷出的汽油形成最佳混合气与喷油

10、器喷出的汽油形成最佳混合气（2）组成）组成空气滤清器空气滤清器 进气总管进气总管 空气计量装置空气计量装置 节气门体和节气门位置传感器节气门体和节气门位置传感器 进气歧管进气歧管 怠速控制系统怠速控制系统 进气控制系统进气控制系统 进气温度传感器进气温度传感器空气空气系统系统组成组成2021-8-2212021-8-222控制系统控制系统控制系统由传感器、执行器和电子控制单元三部分控制系统由传感器、执行器和电子控制单元三部分组成。组成。 2021-8-2232323SANTANA2000GSi空气流量计空气流量计 发动机转速发动机转速传感器传感器相位传感器相位传感器(凸轮轴凸轮轴)节气门节气门

11、 控控制部件制部件进气温度进气温度 传传感器感器冷却液温度冷却液温度传感器传感器氧传感器氧传感器爆震传感器爆震传感器节气门节气门 控制部件控制部件喷油器喷油器点火线圈点火线圈 组件组件活性炭罐活性炭罐 电磁阀电磁阀电动电动 燃油泵燃油泵控制单元控制单元自诊断接口自诊断接口2021-8-2245 5 节气门控制单元节气门控制单元节流阀体安装在进气歧管的前面节流阀体安装在进气歧管的前面. . 主要功能是控制发动主要功能是控制发动机工作时的进气量机工作时的进气量. . 它是电控系统与驾驶员最基本的它是电控系统与驾驶员最基本的对话渠道对话渠道. .节流阀体由阀体节流阀体由阀体, , 阀门阀门, , 油

12、门拉杆机构油门拉杆机构, , 节气门位置传节气门位置传感器感器, , 怠速控制阀等构成怠速控制阀等构成. . 节流阀体的喉口直径为节流阀体的喉口直径为35mm. 35mm. 2021-8-225电子控制单元电子控制单元在电控发动机中最主要的输入接口是传感器接口（例如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、转速、负荷、温度、 压力等）。最主要的输出接口是控压力等）。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、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）。点火模块、喷油泵、怠速执行器等）。 2021-8-226执

13、行器执行器 2021-8-227点火控制系统点火控制系统 点火控制系统由传感器、电子控制单元和执行器组成。点火控制系统由传感器、电子控制单元和执行器组成。 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。统，它是两个气缸共用一个点火线圈。 目前也有采用每个气目前也有采用每个气缸一个点火线圈的。缸一个点火线圈的。 2021-8-228排气净化装置作用：作用： 除去除去 HC CO NOx (HC一半串入曲轴箱一半串入曲轴箱)方法：方法： 1.机内净化：机内净化： 2.机外净化：机外净化： 三元催化三元催化

14、EGR2021-8-229三元催化器功用：功用：利用催化剂的作用利用催化剂的作用将排气中将排气中CO、HC、Nox转转换为对人体无害的气体。换为对人体无害的气体。 三元催化器串接在排气歧三元催化器串接在排气歧管和和消声器之间管和和消声器之间, 氧传感氧传感器之后。器之后。三元催化器的最佳工作温三元催化器的最佳工作温度为度为: 375800 C。2021-8-230氧化催化氧化催化 转换器转换器 将排气中的将排气中的CO和和HC氧化为氧化为CO2和和H2O ，以二次空气作为氧化以二次空气作为氧化剂剂 三效催化三效催化 转换器转换器 以排气中的以排气中的CO和和HC作作为还原剂，把为还原剂，把NO

15、x还原还原为氮（为氮（N2）和氧）和氧O2），），而而CO和和HC在还原反应在还原反应中被氧化为中被氧化为CO2和和H2O 催催化化转转换换器器类类型型2021-8-231结构：结构：三元催化器三元催化器的内部结构是蜂窝的内部结构是蜂窝状管道设计。在蜂状管道设计。在蜂窝管道壁上有铂、窝管道壁上有铂、铑和钯等贵金属元铑和钯等贵金属元素的涂层作为催化素的涂层作为催化反应媒。反应媒。2021-8-232结构：结构：三元催化器的内部结构是蜂窝状管道设计。在蜂窝管三元催化器的内部结构是蜂窝状管道设计。在蜂窝管道壁上有铂、铑和钯等贵金属元素的涂层作为催化反应媒。道壁上有铂、铑和钯等贵金属元素的涂层作为催化

16、反应媒。2021-8-233排气再循环系统（排气再循环系统（EGREGR） 功用功用把排出的把排出的废气回送到进废气回送到进气管，与新鲜气管，与新鲜混合气一起再混合气一起再次进入气缸，次进入气缸，减少了减少了NOx的的生成量。生成量。 排气排气管管进气进气管管EGR阀阀2021-8-234废气再循环控制废气再循环控制 通常用通常用EGR率表示率表示 EGR的控制量。它用进入气缸的混合气中的控制量。它用进入气缸的混合气中废气的比例表示。废气的比例表示。 EGR率与发动机动力性、经济性和排放性能有关。率与发动机动力性、经济性和排放性能有关。2021-8-235EGR阀阀 EGR控制系统中，控制系统

17、中，EGR阀是关键部件。阀是关键部件。不同的不同的EGR率是通过率是通过EGR阀的调节来实阀的调节来实现的。电控发动机中广泛采用电子控制现的。电控发动机中广泛采用电子控制EGR阀方法。阀方法。直线型直线型EGR阀是由阀是由ECU控制针阀位控制针阀位置，调节从排气进入进气歧管孔口的大置，调节从排气进入进气歧管孔口的大小，精确地控制小，精确地控制EGR率。率。 EGR工作期间通过监测针阀位置反工作期间通过监测针阀位置反馈信号控制针阀位置。并根据冷却水温馈信号控制针阀位置。并根据冷却水温度、度、 节气门位置和进气流量控制节气门位置和进气流量控制EGR针阀的位置。针阀的位置。EGR的控制策略：的控制策

18、略： 增加增加EGR率可以使率可以使NOx排出物降低，排出物降低，但同时会但同时会HC排出物和燃油消耗增加。排出物和燃油消耗增加。因此在各种工况采用的因此在各种工况采用的EGR率必须是对率必须是对动力性、经济性和排放性能的综合考虑动力性、经济性和排放性能的综合考虑。 2021-8-236强制曲轴箱通风系统（强制曲轴箱通风系统（PCVPCV）空气滤清器空气滤清器曲轴曲轴箱箱PCV阀阀功用功用防止曲轴防止曲轴箱气体排放到箱气体排放到大气中大气中 组成组成空气滤清空气滤清器、空气软管器、空气软管 曲轴气体软管、曲轴气体软管、PCV阀阀2021-8-237汽油蒸发控制系统汽油蒸发控制系统功用：功用：将

19、汽将汽油蒸气收集油蒸气收集和储存在碳和储存在碳罐内，送到罐内，送到气缸内烧掉气缸内烧掉 组成组成：碳罐、：碳罐、气液分离器气液分离器油油箱箱气液气液 分离器分离器碳碳罐罐浮子室浮子室2021-8-238燃油蒸汽燃油蒸汽 为了控制燃油箱逸出的燃油蒸汽，电控发动机普遍采用了碳为了控制燃油箱逸出的燃油蒸汽，电控发动机普遍采用了碳罐，油箱中的燃油蒸汽在发动机不运转时被碳罐中的活性碳罐，油箱中的燃油蒸汽在发动机不运转时被碳罐中的活性碳所吸附，当发动机运转时，依靠进气管中的真空度将燃油蒸所吸附，当发动机运转时，依靠进气管中的真空度将燃油蒸汽吸入发动机中。汽吸入发动机中。电子控制单元根据发动机的工况通过电磁

20、电子控制单元根据发动机的工况通过电磁阀控制真空度的通或断达到燃油蒸汽的控制。阀控制真空度的通或断达到燃油蒸汽的控制。采用燃油蒸汽的控制可减少大气中的碳氢化合物和节约燃料。采用燃油蒸汽的控制可减少大气中的碳氢化合物和节约燃料。 2021-8-239发动机排气系统发动机排气系统功用功用减小阻力和降低噪声，排废气减小阻力和降低噪声，排废气单排气系统单排气系统双排气系统双排气系统 排气管（包括排气歧管、总管等）排气管（包括排气歧管、总管等）催化转换器催化转换器排气消声器排气消声器类型类型组成组成2021-8-240排气管2021-8-241消声器消声器功用功用降低压力、衰减脉动以消除排气噪声降低压力、

21、衰减脉动以消除排气噪声材料材料镀铝钢板、不锈钢板镀铝钢板、不锈钢板组成组成由共振室、膨胀室、管子和吸声材料由共振室、膨胀室、管子和吸声材料工作原工作原理理排气经过管子流入膨胀室，排气不排气经过管子流入膨胀室，排气不断改变流动方向，使噪声得到削减断改变流动方向，使噪声得到削减2021-8-2422021-8-243FSI汽油直喷发动机技术汽油直喷发动机技术 FSI（Fuel Stratified Injection ）缸内直喷发动机，应用稀）缸内直喷发动机，应用稀薄燃烧技术，正常工作的空燃比大于理论空燃比薄燃烧技术，正常工作的空燃比大于理论空燃比(14.7:1 )，混合气浓度比普通电喷发动机更低

22、，经济性提高。混合气浓度比普通电喷发动机更低，经济性提高。 2021-8-244FSI汽油直喷发动机技术简介汽油直喷发动机技术简介分层燃烧分层燃烧（在不同区域拥有不同混合气浓度的燃烧技术）是（在不同区域拥有不同混合气浓度的燃烧技术）是FSI发动机的精髓与特点。发动机的精髓与特点。燃油直接喷射到汽缸中，通过对燃烧室内部形状的设计，让燃油直接喷射到汽缸中，通过对燃烧室内部形状的设计，让混合气能产生较强的涡流使空气和汽油充分混合。混合气能产生较强的涡流使空气和汽油充分混合。火花塞周火花塞周围区域能有较浓的混合气，周边区域有较稀的混合气围区域能有较浓的混合气，周边区域有较稀的混合气。2021-8-24

23、5FIS 结构结构喷油器安装在燃烧室上的，汽油直接喷注到汽缸当中去。要使用高压汽喷油器安装在燃烧室上的，汽油直接喷注到汽缸当中去。要使用高压汽油泵，管道的各个接头的密封处的强度也要随之提高，喷油器有耐高温油泵，管道的各个接头的密封处的强度也要随之提高，喷油器有耐高温的能力，喷油嘴的精度要求更高。的能力，喷油嘴的精度要求更高。 FIS发动机的压缩高，对汽油的辛烷值高，国内必须使用发动机的压缩高，对汽油的辛烷值高，国内必须使用97甚至甚至98标号标号的汽油。的汽油。 2021-8-246FSI汽油直喷发动机技术简介汽油直喷发动机技术简介 燃油供应系统两次喷射：燃油供应系统两次喷射：第一次喷射第一次

24、喷射，在吸气行程的时候喷入部分汽油，让汽油跟，在吸气行程的时候喷入部分汽油，让汽油跟空气能有充分的时间混合；空气能有充分的时间混合；第二次喷射第二次喷射，在压缩终了时活塞接近上止点的时候喷入部，在压缩终了时活塞接近上止点的时候喷入部分汽油，让火花塞周围形成较浓的区域，利于点火。在整分汽油，让火花塞周围形成较浓的区域，利于点火。在整个压缩过程中，活塞顶部都在形成强烈的涡流。个压缩过程中，活塞顶部都在形成强烈的涡流。2021-8-247FSI汽油直喷发动机技术简介汽油直喷发动机技术简介供油系统：高压油泵、共轨、供油系统：高压油泵、共轨、燃油压力传感器、压力控制阀、燃油压力传感器、压力控制阀、高压喷

25、嘴和高压喷嘴和ECU。燃油压力。燃油压力50-120Bar（传统（传统4缸汽油喷射缸汽油喷射发动机的喷射压力是发动机的喷射压力是38Bar），），燃油喷射时间几千分之一秒燃油喷射时间几千分之一秒 。 三元催化器需要额外的降低三元催化器需要额外的降低氮氧化物的催化转换器。氮氧化物的催化转换器。FIS发动机的压缩高，对汽发动机的压缩高，对汽油的辛烷值高，使用低硫汽油。油的辛烷值高，使用低硫汽油。国内必须使用国内必须使用97甚至甚至98标号的标号的汽油。汽油。 2021-8-248汽油直喷发动机技术应用汽油直喷发动机技术应用博世公司博世公司Motronic MED7汽油直汽油直喷系统、奥迪公司喷系统、奥迪公司FSI系统、奔系统、奔驰驰CGI系统、菲亚特系统、菲亚特JTS系统。系统。2002年奔驰年奔驰1.8L C200CGI 轿车轿车最大功率最大功率125kW，扭矩增加，扭矩增加15%。发动机转速发动机转速1500rpm时即可输出时即可输出扭矩的扭矩的75，3000rpm时输出最时输出最高扭矩高扭矩250Nm并持续到并持续到4500rpm。与同排量与同排量C级车比节油超过级车比节油超过19综合油耗是综合油耗是7.8L/