第二章_汽车发动机燃油喷射系统-4

1、1第四节 发动机控制系统执行器的结构原理2第一节 燃油供给系统元件位置组成：组成：电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、脉动阻尼器、油管等组成。燃油供给系统总体位置燃油供给系统总体位置3发动机上燃油供给系统元件的位置4燃油供给系统工作过程5本节主要内容： 电动燃油泵的功用与类型 电动燃油泵的结构 滚柱式电动燃油泵的结构特点 叶片式电动燃油泵的结构特点电动燃油泵的使用与维修二、 电动燃油泵61、电动燃油泵的功用与类型功用： 燃油喷射系统均采用电动燃油泵，其功用是为喷油器提供油压高于进气歧管压力250300kPa的燃油。因为燃油是从油箱内泵出，经过压缩或动量转换将油压提高后，经再输油管送到喷油器

2、，所以油泵的最高输出油压需要450600kPa，其供油量比发动机最大耗油量大得多，多余的汽油将从回油管返回油箱。分类： 根据安装位置不同可分为：内装式：内装式：安装在油箱中，不易气阻，噪声小，应用较广。外装式：外装式：串连在油箱外面，噪声大，易气阻，应用较少。 根据电动燃油泵的结构不同分为：滚柱式 叶片式 齿轮式 涡轮式 侧槽式72、电动燃油泵的结构 电动燃油泵的结构如图所示，主要由永磁式直流电动机、油泵、限压阀、单向阀和泵壳等组成。电动机由永久磁铁、电枢、换向器和电刷等组成。油泵由泵转子和泵体组成。泵转子固定在电动机轴上，随电动机转动而转动。 当点火开关接通时，直流电动机电路接通，电枢受电磁

3、力的作用而开始转动，泵转子便随电动机一同转动，将燃油从油箱，经输油管和进油口泵入燃油泵。当油泵内油压超过单向阀处弹簧压力时，燃油便从出油口经输油管泵入供油总管，再分配给各个喷油器。 当油泵停止工作时，在油泵出口单向阀处弹簧压力作用下，单向阀将阻止汽油回流，使供油系统中保存的燃油具有一定压力，以便于发动机再次启动。 89103、滚柱式电动燃油泵的结构特点 滚柱泵主要由泵转子、泵体和滚柱组成，结构如图所示。 滚柱式电动燃油泵的工作原理是利用容积变化来输送燃油。当电枢旋转时，泵转子随之一同旋转，泵转子齿缺内的滚柱在离心力的作用下，就会紧压在泵体内表面上并随泵转子旋转而产生滑转，在两个相邻滚柱以及泵转

4、子和泵体之间便形成一个密封的腔室。由于泵转子偏心安装在电枢轴上，因此当泵转子旋转时，密封腔室的容积就会发生变化（图中左侧腔室的容积增大，右侧腔室的容积减少）。 1112叶轮组成：燃油泵电动机、叶片泵、出油阀（单向阀）、卸压阀等。泵壳体出油口进油口叶片滤清器叶轮前轴承电动机定子电动机转子单向出油阀卸压阀出油口4、叶片式电动燃油泵的结构特点13 卸压阀卸压阀作用：燃料压力达到4.56.0Kg/cm以上时，阀门开启，释放一部分燃油，以防止燃油压力上升过高。 单向出油阀单向出油阀作用：阻止燃油倒流，保持系统内具有一定的残余压力，便于下次起动。防止气阻。燃料泵工作时燃料泵工作时燃料泵停止工作时燃料泵停止

5、工作时14本节主要内容： 油压分配管的功用与结构 油压调节器的功用与结构 油压调节器的原理与特性 油压调节器的检修二、 油压分配管与油压调节器15 燃油分配管又称为供油总管或油架，安装在发动机进气歧管上部，其功用是固定喷油器和油压调节器，并将汽油分配给各个喷油器。 燃油分配管一般用铝合金制成圆形管状或方形管状。分配管与喷油器连接处制有小孔，以便将燃油分配到各只喷油器。虽然分配管位于发动机仓上部，所处环境温度较高，管中汽油容易增发，但是由于燃油泵的供油量远远大于发动机的最大耗油量，剩余汽油由油压调节器上的回油管返回油箱，因此分配管及进油管中的热量，对分配管和进油管及进油管中的热量，对分配管和进油

6、管起到冷却 。另外由于大量汽油返回油箱，也带走了分配管和进油管中的汽油蒸气，因此可以防止气阻，提高发动机的热启动性能。 1、燃油分配管的功用与结构1617作用：作用：调节燃油压力，使输油管内燃油压力与进气管内气体压力的差值保持恒定。使喷油器喷油量仅与喷油时间有关。燃油压力调节器构造燃油压力调节器构造2、油压调节器的功用与结构18脉动阻尼器作用：作用：衰减喷油器喷油时引起的燃油压力脉动，使燃油系统压力保持恒定。往燃油泵阀门弹簧膜片分配管缓冲器燃油滤清器压力调节器分配管喷油嘴发动机燃油箱燃油泵喷油嘴信号喷油嘴信号 脉动上流压力脉动上流压力 脉动下流压力脉动下流压力无缓冲器有缓冲器193、油压调节器

7、的原理与特性20四、 电磁喷油器21单点喷射系单点喷射系统用喷油器统用喷油器多点喷射系统安装位置多点喷射系统安装位置【功用【功用】根据ECU的指令，控制燃油喷射量。【结构型式【结构型式】电磁式喷油器【安装位置【安装位置】单点喷射：节气门体空气入口处； 多点喷射：各缸进气歧管或气缸盖上的各缸进气道处。【分类【分类】 按喷油口的结构不同，分球阀式、轴针式和片阀式。 按喷油器电磁线圈阻值大小分为高阻型（1318）和低阻性（13）. 按喷油器的驱动方式不同，分电流驱动和电压驱动两种1、电磁喷油器的功用与类型22多点燃油喷射系统的喷油器一般采用上部进油式，即进油口设在喷油器的头部。电磁线圈电流导通，铁心

8、被吸，柱塞和针阀被吸到与衔铁接触为止，阀门开启，燃料通过缝隙喷出。喷射量取决于针阀的行程，喷口面积, 燃料喷射压力，电磁线圈的通电时间。 当喷油器的结构和喷油压力一定时，喷油量取决于电磁线圈的通电时间电磁线圈的通电时间孔式喷油孔式喷油器构造器构造2、电磁喷油器的结构特点与工作原理231) 轴针式喷油器的结构特点 电磁喷油器安装在燃油分配管上，轴针式喷油器的结构如图2-85所示，主要由燃油滤网、线束插座、电磁线圈、针阀阀体、阀座、复位弹簧、O形密封圈等组成。 O形密封圈起到密封作用，密封圈（1)防止燃油泄漏，密封圈(7）防止漏气。滤网用于过滤燃油中的杂质。轴针制作在针阀阀体上，阀体上端安装有一根

9、螺旋弹簧，当喷油器停止工作时，弹簧弹力使阀体复位，针阀关闭，轴针压靠在阀座上起到密封作用，防止燃油泄漏。在燃油分配管上，设有喷油器专用的安装支座，支座为橡胶成型件，起到隔热作用，防止喷油器中的燃油产生气泡，有助于提高发动机的热启动性能。 24252）球阀式喷油器的结构特点 球阀式喷油器的结构与轴针式基本相同，主要区别在于阀体结构不同，如图2-86所示。球阀式喷油器的阀体由球阀、导杆和弹簧座组成，其导杆为空心结构。轴针式喷油器的阀体采用的是针阀，为了保证阀体轴向移动不发生偏移和阀门密封良好，必须具有较长的导杆，并制成实芯结构，因此质量较大；球阀式喷油器的球阀具有自动定心作用，无须较长导杆，因此质

10、量较小，且具有较好的密封性能。2627 3）片阀式喷油器的结构特点 片阀式喷油器的结构与轴针式喷油器大致相同，如图2-87所示。由图可见，主要区别也是阀体有所不同，片阀式喷油器的特点是阀体由质量较轻的片阀、导杆和带孔阀座组成。不仅具有较大的动态流量，而且具有较强的抗堵塞能力。282930 以下几种电磁喷油器的主要区别在阀门的阀口和阀芯以下几种电磁喷油器的主要区别在阀门的阀口和阀芯结构上的不同。工作原理基本相同。结构上的不同。工作原理基本相同。类类 型型 特特 点点轴针式轴针式电磁喷油器电磁喷油器利用轴针状阀芯的移动使圆孔形阀口开闭。轴针状阀芯利用轴针状阀芯的移动使圆孔形阀口开闭。轴针状阀芯有利

11、于燃油雾化。有利于燃油雾化。球阀式球阀式电磁喷油器电磁喷油器利用球状阀芯的移动使圆孔形阀口开闭。球状阀芯有自利用球状阀芯的移动使圆孔形阀口开闭。球状阀芯有自动定心的作用，质量轻、密封性好、动态流量范围大。动定心的作用，质量轻、密封性好、动态流量范围大。片阀式片阀式电磁喷油器电磁喷油器利用圆形平面状阀芯的移动使孔式阀口开闭。片阀式阀利用圆形平面状阀芯的移动使孔式阀口开闭。片阀式阀芯有质量更轻、耐久性、重复精度高、抗堵塞性好、动芯有质量更轻、耐久性、重复精度高、抗堵塞性好、动态流量范围更大、噪声低。态流量范围更大、噪声低。313、电磁喷油器的工作原理 当喷油器的电磁线圈接通电流时，线圈中就会产生电

12、磁吸力吸引针阀阀体。当电磁吸力大于复位弹簧的弹力时，阀体使弹簧压缩而上升（上升行程很小，一般为0.10.2 mm）。阀体上升时，针阀（球阀或片阀）随阀体一同上升，针阀（球阀或片阀）离开阀座时，阀门被打开，燃油便从喷孔喷出，喷出燃油的形状为小于35的圆锥雾状。由于燃油压力较高，因此喷出燃油为雾状燃油。 当喷油器的电磁线圈电流切断时，电磁吸力消失，阀体在复位弹簧的弹力作用下复位，针阀（球阀或片阀）回落到阀座上将阀门关闭，喷油停止。32各车型装用的喷油器，按其线圈的电阻值可分为高阻（电阻高阻（电阻为为13131616）和低阻（电阻为低阻（电阻为2 233）两种类型。高阻喷油器常采用电压驱动方式。低阻

13、喷油器电压、电流驱动方式都可采用。a）电流驱动）电流驱动b）电压驱动（低阻）电压驱动（低阻）c）电压驱动（高阻）电压驱动（高阻） 4、喷油器的驱动方式33电流驱动方式只适用于低阻喷油器。在刚开始时，电流很大，达8A，使喷油器针阀迅速打开；然后，ECU控制喷油器的电流降低至2A，以保持并稳定喷油器针阀的打开。特点：无附加电阻，回路阻抗小，针阀开启速度快，喷油器喷油迟滞时间缩短，响应性好。电压驱动方式既可用于高阻喷油器，又可用于低阻喷油器。低阻喷油器采用电压驱动方式时，须加入附加电阻，以降低流过线圈的电流，防止线圈发热而损坏。特点：喷油滞后时间较长。34五、 怠速控制阀1、怠速控制阀的功用与类型

14、当发动机怠速运转时，由于空调压缩机。动力转向助力泵、发动机等负载的变化会引起怠速转速发生波动，因此需要用怠速控制阀对发动机怠速转速进行调整。发动机ECU通过调节怠速控制阀阀门开度的大小控制发动机进气量的多少，从而达到调整发动机怠速转速的目的。怠速控制阀ISCV（Idle Speed Valve）的功用就是通过调节发动机怠速时的进气量来调整怠速转速。 发动机怠速时进气量的控制方式有节气门直接控制式和节气门旁通空气道控制式两种。3536372、永磁转子步进电机式怠速控制阀ISCV永磁转子步进电机式怠速控制阀ISCV的结构 永磁转子步进电机式怠速控制阀由步进电机、螺旋机构、阀心、阀座等组成，如图所示

15、。 永磁转子式步进电机的结构与其他电动机一样，由永磁转子、定子绕组等组成。其功用式产生驱动力矩。螺旋机构的作用是将步进电机的旋转运动变换为往复运动，有螺杆（又称为丝杆）和螺母组成。螺母与步进电机的转子制成一体，螺杆与阀体之间为滑动花键连接，只能沿轴向作直线移动，不能作旋转运动。 当步进电机的转子转动时，螺母将移动一个螺距。因为阀心与螺杆固定连接，所以螺杆将带动阀心开大或关小阀门开度。ECU通过控制步进电机的转动方向和转动角度来控制螺杆的移动方向和移动距离，从而达到控制怠速阀开度，调整怠速转速之目的。38图 永磁转子步进电机式ISCV的结构1-空气流量传感器 2-节气门 3-怠速控制阀4-旁通空

16、气道5-阀芯 6-阀座7-螺杆 8-定子绕组9-永磁转子10-线束插座11-电子控制器ECU12-传感器信号393）永磁转子式步进电机的基本结构与步进原理 永磁转子式步进电机的转子是一个具有N极和S极的永久磁铁，定子有两相独立的绕组，如图2-90(a)所示。40 当从B1到B向绕组输入一个电脉冲信号时，绕组产生一个磁场，在磁力同性相斥、异性相吸的原理作用下，使转子S极在右、N极在左位置。 当从B1到B输入的脉冲信号消失后，再从A到Al向绕组输入另一个脉冲信号时，绕组产生一个磁场，N极在上、S极在下，如图2-90所示。在同性相斥、异性相吸原理作用下，转子就会沿逆时针方向转动90，如图2-90所示

17、。 当从A到A1输入的脉冲信号消失后，再从B到B1向绕组输入另一个脉冲信号时，绕组产生磁场，N极在左、S极在右，如图2-90所示。在同性相斥、异性相吸原理作用下，转子就会沿逆时针方向转动90，如图2-90所示。 当从B到B1输入的脉冲信号消失后，再从A1到A向绕组输入另一个脉冲信号时，绕组产生磁场，N极在下、S极在上，如图2-90所示。在同性相斥、异性相吸原理作用下，转子就会沿逆时针方向转动90，如图2-90所示。4142 如果依次按B1-B、A-A1、B-B1、A1 -A的顺序向绕组输入4个脉冲信号，如图2-91（a)所示，电机就会沿逆时针方向转动一圈，如图2一90（b）所示。同理，如果依次

18、按B1-B , A1 -A、B-B1、A-A1的顺序向绕组输人4个脉冲信号，如图2一91（b)所示，电机就会沿顺时针方向转动一圈。434）步进角 每输入一个脉冲信号使电机转动的角度，称为步进电机的步进角。步进电机定子爪极越多，步进角越小，转角的控制精度就越高，所需定子绕组的数量和控制脉冲的组数就越多。步进电机的转速取决于控制脉冲的频率，频率越高，转速越快。44 常用步进电机的步进角有30,15,11.25,7.5,3.75,2.5,1.8等。45电机可顺时针或逆时针旋转，使阀沿轴向移动，改变阀与阀座之间的间隙，调节流过节气门旁通通道的空气量。该种怠速控制阀还可用来控制发动机的快怠速，而不需要辅

19、助空气阀。46当电流流过C1时，产生磁性将转子拉动旋转一个角度，然后断电。C2接着通电，又将转子旋转一个角度。电脑就这样来控制转子的转动来调整怠速。47(1) 步进电机式怠速控制机构步进电机式怠速控制机构(step motor type) 步进电机式怠速控制机构的结构和工作原理步进电机式怠速控制机构的结构和工作原理48 步进电机的内部结构 1线圈A；2线圈B； 3爪极；4定子B；5转子；6定子A 定子由A、B两组构成，每一级均带有16个齿和铁心，且交错装配，每个铁心上绕有2个定子线圈，且方向相反。 转子上制有8对永磁磁极，其N、S极相间排列于转子圆周上，以构成该电机的主磁场。49步进电机式怠速

20、控制机构工作原理步进电机式怠速控制机构工作原理工作原理如图，当ECU控制使步进电机的线圈按1-2-3-4顺序依次搭铁时，定子磁场瞬时针转动，由于与转子磁场间的相互作用，使转子随定子磁场同步转动。同理，步进电动机的线圈按相反的顺序通电时，转子则随定子磁场同步反转。定子有32个爪级，步进电动机每转一步为1/32圈，工作范围为0125个步进级。50步进电机式怠速控制机构的控制电路步进电机式怠速控制机构的控制电路51下图中的步进电机转子每转一步一般为1/32圈。步进电机的工作范围为0125个步进级。52步进电动机型怠速控制阀电路（日本丰田皇冠3.0轿车）如图所示。主继电器触点闭合后，蓄电池电源经主继电

21、器到达怠速控制阀的B1和B2端子、ECU的B和B1端子，B1端子向步进电动机的1、3相两个线圈供电，B2端子向2、4相两个线圈供电。4个线圈的分别通过端子S1、S2、S3和S4与ECU端子ISC1、ISC2、ISC3和ISC4相连，ECU控制各线圈的搭铁回路，以控制怠速控制阀的工作。 步进电机式怠速控制机构的控制电路步进电机式怠速控制机构的控制电路53 步进电机式怠速控制过程： 当步进电机的转子转动时，螺母将带动丝杆作轴向运动，使阀芯开大或关小阀门的开度。 ECU通过控制步进电机的转动方向和转动角度来控制丝杆的移动方向和移动距离，从而达到控制阀门开度，调整怠速转速之目的。54 步进电机式怠速控

22、制阀的控制过程 A. 初始值设定 为了改变发动机再启动时的启动性能，在发动机 点火开关关闭后，ECU将控制怠速控制阀全部打开，为下次启动做好准备。B. 暖机控制 启动后，ECU控制将怠速控制阀关小到当时冷却水温相应的最佳怠速转速值。当水温达70时，暖机控制结束。C. 反馈控制 在怠速运转过程中，如果此时由于某种原因使发动机转速与目标转速相差超过20r/min，ECU会对怠速控制阀相应增减旁通空气量，使发动机转速与目标转速相同。553、永磁磁极步进电机式怠速控制阀ISCV永磁磁极步进电机式怠速控制阀ISCV的结构 永磁磁极步进电机式怠速控制阀又称为旋转滑阀式怠速控制阀。主要由旁通空气阀和永磁式步进电机组成，结构如图4-3所示。 旁通空气阀固定在步进电机的电枢轴上，在步进电机驱动下，可在限定的90转角范围内转动，以改变旁通空气道开